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SpringBoot进阶教程(八十二)Spring Security图形验证码

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在之前的博文《SpringBoot进阶教程(八十)Spring Security》中，已经介绍了在Spring Security中如何基于formLogin认证、基于HttpBasic认证和自定义用户名和密码。这篇文章，我们将介绍自定义登录界面的登录验证方式。在上一篇博文《SpringBoot进阶教程(八十一)Spring Security自定义认证》中，已经介绍了如何实现Spring Security自定义认证。

v生成图形验证码

添加maven依赖

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.social</groupId>
            <artifactId>spring-social-config</artifactId>
            <version>1.1.6.RELEASE</version>
        </dependency>

创建验证码对象

/**
 * @Author chen bo
 * @Date 2023/12
 * @Des
 */
@Data
public class ImageCode {
    /**
     * image图片
     */
    private BufferedImage image;
    /**
     * 验证码
     */
    private String code;
    /**
     * 过期时间
     */
    private LocalDateTime expireTime;

    public ImageCode(BufferedImage image, String code, int expireIn) {
        this.image = image;
        this.code = code;
        this.expireTime = LocalDateTime.now().plusSeconds(expireIn);
    }

    /**
     * 判断验证码是否已过期
     * @return
     */
    public boolean isExpire() {
        return LocalDateTime.now().isAfter(expireTime);
    }
}

创建ImageController

编写接口，返回图形验证码：

/**
 * @Author chen bo
 * @Date 2023/12
 * @Des
 */
@RestController
public class ImageController {
    public final static String SESSION_KEY_IMAGE_CODE = "SESSION_VERIFICATION_CODE";

    private SessionStrategy sessionStrategy = new HttpSessionSessionStrategy();

    @GetMapping("/code/image")
    public void createCode(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        ImageCode imageCode = createImageCode();
        sessionStrategy.setAttribute(new ServletWebRequest(request), SESSION_KEY_IMAGE_CODE, imageCode);
        ImageIO.write(imageCode.getImage(), "jpeg", response.getOutputStream());
    }

    private ImageCode createImageCode() {
        // 验证码图片宽度
        int width = 100;
        // 验证码图片长度
        int height = 36;
        // 验证码位数
        int length = 4;
        // 验证码有效时间 60s
        int expireIn = 60;

        BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

        Graphics graphics = image.getGraphics();

        Random random = new Random();

        graphics.setColor(getRandColor(200, 500));
        graphics.fillRect(0, 0, width, height);
        graphics.setFont(new Font("Times New Roman", Font.ITALIC, 20));
        graphics.setColor(getRandColor(160, 200));
        for (int i = 0; i < 155; i++) {
            int x = random.nextInt(width);
            int y = random.nextInt(height);
            int xl = random.nextInt(12);
            int yl = random.nextInt(12);
            graphics.drawLine(x, y, x + xl, y + yl);
        }
        StringBuilder sRand = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            String rand = String.valueOf(random.nextInt(10));
            sRand.append(rand);
            graphics.setColor(new Color(20 + random.nextInt(110), 20 + random.nextInt(110), 20 + random.nextInt(110)));
            graphics.drawString(rand, 13 * i + 6, 16);
        }

        graphics.dispose();

        return new ImageCode(image, sRand.toString(), expireIn);
    }

    private Color getRandColor(int fc, int bc) {
        Random random = new Random();
        if (fc > 255)
            fc = 255;

        if (bc > 255)
            bc = 255;
        int r = fc + random.nextInt(bc - fc);
        int g = fc + random.nextInt(bc - fc);
        int b = fc + random.nextInt(bc - fc);
        return new Color(r, g, b);
    }
}

org.springframework.social.connect.web.HttpSessionSessionStrategy对象封装了一些处理Session的方法，包含了setAttribute、getAttribute和removeAttribute方法，具体可以查看该类的源码。使用sessionStrategy将生成的验证码对象存储到Session中，并通过IO流将生成的图片输出到登录页面上。

v改造登录页面

添加验证码控件

在上一篇博文《SpringBoot进阶教程(八十一)Spring Security自定义认证》中的"重写form登录页"，已经创建了login.html，在login.html中添加如下代码：

        <span style="display: inline">
            <input type="text" name="请输入验证码" placeholder="验证码" required="required"/>
            <img src="/code/image"/>
        </span>

img标签的src属性对应ImageController的createImageCode方法。

v认证流程添加验证码效验

定义异常类

在校验验证码的过程中，可能会抛出各种验证码类型的异常，比如“验证码错误”、“验证码已过期”等，所以我们定义一个验证码类型的异常类：

/**
 * @Author chen bo
 * @Date 2023/12
 * @Des
 */
public class ValidateCodeException extends AuthenticationException {

    private static final long serialVersionUID = 1715361291615299823L;

    public ValidateCodeException(String explanation) {
        super(explanation);
    }
}

注意:这里继承的是AuthenticationException而不是Exception。

创建验证码的校验过滤器

Spring Security实际上是由许多过滤器组成的过滤器链，处理用户登录逻辑的过滤器为UsernamePasswordAuthenticationFilter，而验证码校验过程应该是在这个过滤器之前的，即只有验证码校验通过后才去校验用户名和密码。由于Spring Security并没有直接提供验证码校验相关的过滤器接口，所以我们需要自己定义一个验证码校验的过滤器ValidateCodeFilter：

/**
 * @Author chen bo
 * @Date 2023/12
 * @Des
 */
@Component
public class ValidateCodeFilter extends OncePerRequestFilter {

    @Autowired
    private MyAuthenticationFailureHandler myAuthenticationFailureHandler;

    private SessionStrategy sessionStrategy = new HttpSessionSessionStrategy();

    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
        if ("/login".equalsIgnoreCase(httpServletRequest.getRequestURI())
                && "post".equalsIgnoreCase(httpServletRequest.getMethod())) {
            try {
                validateCode(new ServletWebRequest(httpServletRequest));
            } catch (ValidateCodeException e) {
                myAuthenticationFailureHandler.onAuthenticationFailure(httpServletRequest, httpServletResponse, e);
                return;
            }
        }
        filterChain.doFilter(httpServletRequest, httpServletResponse);
    }

    private void validateCode(ServletWebRequest servletWebRequest) throws ServletRequestBindingException, ValidateCodeException {
        ImageCode codeInSession = (ImageCode) sessionStrategy.getAttribute(servletWebRequest, ImageController.SESSION_KEY_IMAGE_CODE);
        String codeInRequest = ServletRequestUtils.getStringParameter(servletWebRequest.getRequest(), "imageCode");

        if (StringUtils.isEmpty(codeInRequest)) {
            throw new ValidateCodeException("验证码不能为空！");
        }
        if (codeInSession == null) {
            throw new ValidateCodeException("验证码不存在！");
        }
        if (codeInSession.isExpire()) {
            sessionStrategy.removeAttribute(servletWebRequest, ImageController.SESSION_KEY_IMAGE_CODE);
            throw new ValidateCodeException("验证码已过期！");
        }
        if (!codeInRequest.equalsIgnoreCase(codeInSession.getCode())) {
            throw new ValidateCodeException("验证码不正确！");
        }

        sessionStrategy.removeAttribute(servletWebRequest, ImageController.SESSION_KEY_IMAGE_CODE);
    }
}

ValidateCodeFilter继承了org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter，该过滤器只会执行一次。ValidateCodeFilter继承了org.springframework.web.filter.OncePerRequestFilter，该过滤器只会执行一次。

在doFilterInternal方法中我们判断了请求URL是否为/login，该路径对应登录form表单的action路径，请求的方法是否为POST，是的话进行验证码校验逻辑，否则直接执行filterChain.doFilter让代码往下走。当在验证码校验的过程中捕获到异常时，调用Spring Security的校验失败处理器AuthenticationFailureHandler进行处理。

我们分别从Session中获取了ImageCode对象和请求参数imageCode（对应登录页面的验证码input框name属性）,然后进行了各种判断并抛出相应的异常。当验证码过期或者验证码校验通过时，我们便可以删除Session中的ImageCode属性了。

v更新配置类

验证码校验过滤器定义好了，怎么才能将其添加到UsernamePasswordAuthenticationFilter前面呢？很简单，只需要在BrowserSecurityConfig的configure方法中添加些许配置即可，顺便配置验证码请求不配拦截： "/code/image"。

/**
 * @Author chen bo
 * @Date 2023/12
 * @Des
 */
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.addFilterBefore(new ValidateCodeFilter(), UsernamePasswordAuthenticationFilter.class) //添加验证码效验过滤器
                .formLogin() // 表单登录
                .loginPage("/login.html")       // 登录跳转url
//                .loginPage("/authentication/require")
                .loginProcessingUrl("/login")   // 处理表单登录url
//                .successHandler(authenticationSuccessHandler)
                .failureHandler(new MyAuthenticationFailureHandler())
                .and()
                .authorizeRequests()            // 授权配置
                .antMatchers("/login.html", "/css/**", "/authentication/require", "/code/image").permitAll()  // 无需认证
                .anyRequest()                   // 所有请求
                .authenticated()                // 都需要认证
                .and().csrf().disable();

    }

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
}

上面代码中，我们注入了ValidateCodeFilter，然后通过addFilterBefore方法将ValidateCodeFilter验证码校验过滤器添加到了UsernamePasswordAuthenticationFilter前面。

v运行效果图

请叫我头头哥

其他参考/学习资料：

v源码地址

https://github.com/toutouge/javademosecond/tree/master/security-demo

作　　者：请叫我头头哥
出　　处：http://www.cnblogs.com/toutou/
关于作者：专注于基础平台的项目开发。如有问题或建议，请多多赐教！
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