springboot实现验证码功能

1、编写工具类生成4位随机数

该工具类主要生成从0-9，a-z，A-Z范围内产生的4位随机数

/**
     * 产生4位随机字符串
     */
    public static String getCheckCode() {
        String base = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
        int size = base.length();
        Random r = new Random();
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int i = 1; i <= 4; i++) {
            //产生0到size-1的随机值
            int index = r.nextInt(size);
            //在base字符串中获取下标为index的字符
            char c = base.charAt(index);
            //将c放入到StringBuffer中去
            sb.append(c);
        }
        return sb.toString();
    }

2、编写常量类

用户常量的绑定，所有的常量都可以在ConfigConsts中定义，方便管理。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public interface ConfigConsts {
    /**
     * 验证码存session
     */
    String IMAGE_CODE_SESSION = "IMAGE_CODE";
}

3、获取验证码接口

这段代码的主要作用是为用户生成一个图片验证码，并将其显示在浏览器中。当调用该代码对应的URL时，服务器会创建一个包含随机验证码的图片，并将此验证码存储在用户的会话中，然后将该图片发送给用户的浏览器显示

     /**
     * 验证码
     */
    @RequestMapping("/getImgCode")
    public void getImgCode(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        int width = 80;
        int height = 30;
        BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        //获取画笔
        Graphics graphics = image.getGraphics();
        //设置画笔颜色为白色
        graphics.setColor(Color.white);
        //填充图片
        graphics.fillRect(0, 0, width, height);
        //设置画笔颜色为黑色
        graphics.setColor(Color.black);
        //设置字体的小大
        graphics.setFont(new Font("黑体", Font.BOLD, 24));
        //产生4个随机验证码
        String checkCode = CommonUtil.getCheckCode();
        //将验证码放入HttpSession中
        HttpSession session = request.getSession();
        session.setAttribute(ConfigConsts.IMAGE_CODE_SESSION, checkCode);
        //向图片上写入验证码
        graphics.drawString(checkCode, 15, 25);
        //将内存中的图片输出到浏览器
        try {
            response.setContentType("image/png");
            ImageIO.write(image, "PNG", response.getOutputStream());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

4、controller跳转到登录页

对“/loginPage”的GET请求，并将用户重定向到登录页面。当调用这个URL时，系统会返回一个名为"login"的视图（通常是一个HTML页面），这个视图通常用于显示登录表单，让用户输入用户名和密码等信息。

    /**
     * 跳转到登陆页面
     * @return 登陆页面
     */
    @GetMapping("/loginPage")
    public String loginPage(){
        return "login";
    }

5、登录界面

在Web页面上实现一个图形验证码的输入功能

1. HTML部分：
   • 创建一个表单项，内部包含两列（使用layui的栅格系统）。
   • 在第一列中，有一个标签和一个文本输入框。标签用于显示一个验证码图标，输入框用于用户输入图形验证码。
   • 在第二列中，有一个图片元素用于显示图形验证码图片。
2. JavaScript部分：
   • 配置layui的静态资源路径和主入口模块。
   • 初始化时，调用getImgCode函数加载验证码图片，并渲染表单。
   • getImgCode函数通过Ajax请求从服务器获取验证码图片，并将其显示在页面上的图片元素中。

这段代码主要利用了layui框架来实现页面的布局和交互，同时通过JavaScript和Ajax实现与服务器的通信，以获取并显示图形验证码。

<div class="layui-form-item">
    <div class="layui-row">
        <div class="layui-col-xs7">
            <label class="layadmin-user-login-icon layui-icon layui-icon-vercode"></label>
            <input type="text" name="code"  lay-verify="required" placeholder="图形验证码" class="layui-input">
        </div>
        <div class="layui-col-xs5">
            <div style="margin-left: 10px;">
                
                <img id="codeImg" class="layadmin-user-login-codeimg">
            </div>
        </div>
    </div>
    
    <script>
 	layui.config({
        base: '/static/layuiadmin/' //静态资源所在路径
    }).extend({
        index: 'lib/index' //主入口模块
    }).use(['index', 'user'], function(){
        let $ = layui.$,
            form = layui.form;
        // 初始化
        getImgCode();
        form.render();
    }
    /**
     * 获取验证码
     */
    function getImgCode() {
        let url = ctx + '/getImgCode';
        let xhr = new XMLHttpRequest();
        xhr.open('GET', url, true);
        xhr.responseType = "blob";
        xhr.onload = function() {
            if (this.status === 200) {
                let blob = this.response;
                document.getElementById("codeImg").src = window.URL.createObjectURL(blob);
            }
        }
        xhr.send();
    }
    </script>

6、验证码过滤

校验验证码的过滤器，基于Java的Spring框架。

1. 该过滤器继承了OncePerRequestFilter，确保每次请求只被过滤一次。
2. 在doFilterInternal方法中，它首先检查请求是否是登录请求（通过检查请求路径是否为"/login"以及请求方法是否为"POST"）。
3. 如果是登录请求，它会调用validate方法来校验验证码。
4. validate方法从请求中获取验证码，然后与会话中存储的验证码进行比对。如果验证码不存在、为空或不匹配，将抛出异常。
5. 如果验证码校验失败，过滤器会捕获异常，并向响应中写入错误信息（以JSON格式）。
6. 如果请求不是登录请求，过滤器不会进行验证码校验，直接让请求继续向下执行（通过调用filterChain.doFilter）。
7. 如果登录请求成功通过验证码校验，代码会继续执行后续的过滤器或处理器。

@Component
public class ValidateCodeFilter extends OncePerRequestFilter {
    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, FilterChain filterChain) throws ServletException, IOException {
        // 登陆请求
        if ("/login".equals(httpServletRequest.getServletPath()) &&
                "POST".equalsIgnoreCase(httpServletRequest.getMethod())){
            try {
                validate(httpServletRequest);
            } catch (Exception exception) {
                httpServletResponse.setCharacterEncoding("utf-8");
                httpServletResponse.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
                PrintWriter writer = httpServletResponse.getWriter();
                writer.write(JSON.toJSONString(Result.failure(exception.getMessage())));
                writer.flush();
                return;
            }
        }
        // 不是一个登录请求，不做校验 直接通过
        filterChain.doFilter(httpServletRequest, httpServletResponse);
    }

    private void validate(HttpServletRequest request) {
        String code = request.getParameter("code");
        if (StringUtils.isBlank(code)){
            throw new RuntimeException("验证码不能为空");
        }
        Object checkCode = request.getSession(false).getAttribute(ConfigConsts.IMAGE_CODE_SESSION);
        if (Objects.isNull(checkCode)) {
            throw new RuntimeException("验证码不存在");
        }
        if (!StringUtils.equalsIgnoreCase(code,checkCode.toString())) {
            throw new RuntimeException("验证码不匹配");
        }
        request.getSession(false).removeAttribute(ConfigConsts.IMAGE_CODE_SESSION);
    }
}

7、集成mysecurity

集成Spring Security的安全配置类，用于Web应用的安全性设置。

1. 通过@EnableWebSecurity和@Configuration注解，启用并配置Spring Security。
2. 使用@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)来启用全局方法级别的安全性，允许使用例如@PreAuthorize和@PostAuthorize等注解。
3. 定义了一个名为MySecurityConfig的配置类，该类继承自WebSecurityConfigurerAdapter，用于定制安全性设置。
4. 通过@Autowired注入了一个名为validateCodeFilter的验证码过滤器实例。
5. 在configure(HttpSecurity http)方法中，对应用的安全性进行了详细配置：
   • 允许所有人访问/loginPage和/getImgCode这两个路径，不进行任何安全检查。
   • 对所有其他请求，需要用户进行身份验证（即需要登录后才能访问）。
   • 在用户名和密码验证过滤器之前，添加了一个自定义的验证码过滤器（validateCodeFilter），用于在登录过程中校验验证码。

这段代码的主要目的是增强Web应用的安全性，通过添加验证码校验来防止自动化登录尝试和暴力破解，并限制了只有经过身份验证的用户才能访问应用的受保护资源。

@Configuration
@EnableWebSecurity
@EnableGlobalMethodSecurity(prePostEnabled = true)
public class MySecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
	@Autowired
    private ValidateCodeFilter validateCodeFilter;
    
    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
                // 放过
                .antMatchers("/loginPage", "/getImgCode").permitAll()
                .anyRequest().authenticated()
                .and()
                // 过滤登录验证码
                .addFilterBefore(validateCodeFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter.class)
    }

运行结果如下：