驗證碼原理詳解與案例
剩下的細節問題還有：
1，驗證碼如何加噪成圖片
2，服務端如何維護驗證碼
案例程式碼在：https://github.com/yejingtao/forblog/tree/master/demo-securityCode
核心程式碼詳解：
前端：
<!DOCTYPE html> <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xmlns:th="http://www.thymeleaf.org" xmlns:sec="http://www.thymeleaf.org/thymeleaf-extras-springsecurity3"> <head> <title>Create user </title> </head> <body> <form th:action="@{/login}" method="post"> <div><label> User Name : <input type="text" name="name"/> </label></div> <div><label> User Password : <input type="password" name="password"/> </label></div> <img src="/security" onclick="refreshSecurityCode(this);" /> <input name="securityCode" size="8" /> <div><input type="submit" value="Login"/></div> </form> </body> <script> function refreshSecurityCode(obj) { obj.src = "/security?_t=" + Math.random(); } </script> </html>
驗證碼code生成：原理很簡單，就是隨機字串
public class SecurityCodeUtil { /** * 驗證碼難度級別，Simple只包含數字，Medium包含數字和小寫英文，MediumPlus包含大小英文，Hard包含數字和大小寫英文 */ public enum SecurityCodeLevel { Simple, Medium, MediumPlus, Hard }; /** * 產生預設驗證碼，4位中等難度 * * @return String 驗證碼 */ public static String getSecurityCode() { return getSecurityCode(4, SecurityCodeLevel.MediumPlus, false); } /** * 產生長度和難度任意的驗證碼 * * @param length * 長度 * @param level * 難度級別 * @param isCanRepeat * 是否能夠出現重複的字元，如果為true，則可能出現 5578這樣包含兩個5,如果為false，則不可能出現這種情況 * @return String 驗證碼 */ public static String getSecurityCode(int length, SecurityCodeLevel level, boolean isCanRepeat) { // 隨機抽取len個字元 int len = length; // 字元集合(除去易混淆的數字0、數字1、字母l、字母o、字母O) char[] codes = { '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', // 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', // 'h', 'i', 'j', 'k', 'm', 'n', // 'p', 'q', 'r', 's', 't', // 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z', // 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', // 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', // 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', // 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z' }; // 根據不同的難度擷取字元陣列 if (level == SecurityCodeLevel.Simple) { codes = ArrayUtils.copyOfRange(codes, 0, 9); } else if (level == SecurityCodeLevel.Medium) { codes = ArrayUtils.copyOfRange(codes, 0, 33); } else if (level == SecurityCodeLevel.MediumPlus) { codes = ArrayUtils.copyOfRange(codes, 34, codes.length); } // 字元集合長度 int n = codes.length; // 丟擲執行時異常 if (len > n && isCanRepeat == false) { throw new RuntimeException(String.format("呼叫SecurityCode.getSecurityCode(%1$s,%2$s,%3$s)出現異常，" // + "當isCanRepeat為%3$s時，傳入引數%1$s不能大於%4$s", len, level, isCanRepeat, n)); } // 存放抽取出來的字元 char[] result = new char[len]; // 判斷能否出現重複的字元 if (isCanRepeat) { for (int i = 0; i < result.length; i++) { // 索引 0 and n-1 int r = (int) (Math.random() * n); // 將result中的第i個元素設定為codes[r]存放的數值 result[i] = codes[r]; } } else { for (int i = 0; i < result.length; i++) { // 索引 0 and n-1 int r = (int) (Math.random() * n); // 將result中的第i個元素設定為codes[r]存放的數值 result[i] = codes[r]; // 必須確保不會再次抽取到那個字元，因為所有抽取的字元必須不相同。 // 因此，這裡用陣列中的最後一個字元改寫codes[r]，並將n減1 codes[r] = codes[n - 1]; n--; } } return String.valueOf(result); } }
前端技術很容易獲取文字版的驗證碼，所以要以二進位制流的形式返回加噪後的驗證碼，主要靠java.awt裡的包：
public class SecurityImageSupport { /** * 返回驗證碼圖片的流格式 * * @param securityCode * 驗證碼 * @return ByteArrayInputStream 圖片流 */ public static ByteArrayInputStream getImageAsInputStream(String securityCode) { BufferedImage image = createImage(securityCode); return convertImageToStream(image); } public static byte[] getImageAsByte(String securityCode) { BufferedImage image = createImage(securityCode); return convertImageToByte(image); } /** * 生成驗證碼圖片 * * @param securityCode * 驗證碼字元 * @return BufferedImage 圖片 */ private static BufferedImage createImage(String securityCode) { // 驗證碼長度 int codeLength = securityCode.length(); // 字型大小 int fSize = 13; int fWidth = fSize + 1; // 圖片寬度 int width = codeLength * fWidth + 15; // 圖片高度 int height = (int) (fSize * 1.5) + 1; // 圖片 BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB); Graphics2D g = image.createGraphics(); Color bgColor = new Color(239, 241, 249); // 設定背景色 g.setColor(bgColor); // 填充背景 g.fillRect(0, 0, width, height); // 設定邊框顏色 g.setColor(bgColor); // 邊框字型樣式 g.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, height - 2)); // 繪製邊框 g.drawRect(10, 10, width - 1, height - 1); // 繪製噪點 Random rand = new Random(); // 設定噪點顏色 g.setColor(Color.LIGHT_GRAY); for (int i = 0; i < codeLength * 6; i++) { int x = rand.nextInt(width); int y = rand.nextInt(height); // 繪製1*1大小的矩形 g.drawRect(x, y, 1, 1); } // 繪製驗證碼 int codeY = height - 5; // 設定字型顏色和樣式 g.setColor(new Color(80, 25, 28)); g.setFont(new Font("Georgia", Font.BOLD | Font.ITALIC, fSize)); for (int i = 0; i < codeLength; i++) { g.drawString(String.valueOf(securityCode.charAt(i)), i * 16 + 5, codeY); } g.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON); Random r = new Random(); CubicCurve2D cubic = new CubicCurve2D.Float(2, height / 2 + r.nextInt(8) - 4, // 2 + width * 1 / 3, height / 2 + r.nextInt(8) - 4, // 2 + width * 2 / 3, height / 2 + r.nextInt(8) - 4, // width - 2, height / 2 + r.nextInt(8) - 4); g.draw(cubic); // 關閉資源 g.dispose(); return image; } /** * 將BufferedImage轉換成ByteArrayInputStream * * @param image * 圖片 * @return ByteArrayInputStream 流 */ private static ByteArrayInputStream convertImageToStream(BufferedImage image) { byte[] bts = convertImageToByte(image); if(bts!=null) { return new ByteArrayInputStream(bts); }else { return null; } } private static byte[] convertImageToByte(BufferedImage image) { ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); try { ImageIO.write(image, "jpeg", bos); image.flush(); byte[] bts = bos.toByteArray(); return bts; } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); return null; } } }
與Redis互動：
@Service
public class SecurityCacheServiceImpl implements SecurityCacheService{
public static final String REDIS_KEY = "sessionMap";
@Autowired
private RedisTemplate<String,String> redisTemplate;
@Override
public void setCodeCache(String sessionID, String securityCode) {
HashOperations<String, String, String> hashOp = redisTemplate.opsForHash();
hashOp.put(REDIS_KEY,sessionID,securityCode);
}
@Override
public String getCodeCache(String sessionID) {
HashOperations<String, String, String> hashOp = redisTemplate.opsForHash();
return hashOp.get(REDIS_KEY, sessionID);
}
}Controller在生成驗證碼之前需要維護下Redis快取：
@RequestMapping("/security")
public ResponseEntity<byte[]> securityCode(HttpServletRequest httpRequest) {
//獲取驗證碼文字
String securityCode = SecurityCodeUtil.getSecurityCode();
//Redis快取驗證碼資訊
securityCacheService.setCodeCache(getSessionId(httpRequest), securityCode);
byte[] bytes = SecurityImageSupport.getImageAsByte(securityCode);
HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
headers.setContentType(MediaType.IMAGE_JPEG);
return new ResponseEntity<byte[]>(bytes, headers,HttpStatus.OK);
}驗證碼效果圖：
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