SpringSceurity实现短信验证码功能的示例代码

一、思考

1、设计思路

在获取短信验证码功能和图形验证码还是有很多相似的地方,所以这里在设计获取短信验证的时候，将之前开发好的的图形验证码进一步整合、抽象与重构。

在获取验证码的时候,它们最大的不同在于: 图形验证码是通过接口返回获取給前端。而短信验证码而言是通过第三方API向我们手机推送。

但是它们在登陆的时候就有很大的不同了，对于图形验证码而言验证通过之前就走UsernamePasswordAuthenticationFilter 过滤器了开始校验用户名密码了。

但对于短信登陆而言，确实也需要先现在短信验证码是否通过，但是一旦通过他是不走 UsernamePasswordAuthenticationFilter，而是通过其它方式查询用户信息来校验

认证已经通过了。

这篇博客只写获取获取短信验证码的功能，不写通过短信验证码登陆的逻辑。

2、重构设计

这里才是最重要的，如何去设计和整合短信验证码和图形验证码的代码,是我们最应该思考的。如何将相似部分抽离出来,然后去实现不相同的部分。

整理后发现不同点主要在于

1、获取验证码。因为对于图形验证码需要有个画布,而短信验证码并不需要,所以它们可以实现同一个接口，来完成不同的逻辑。
 2、发送验证码。对于图形验证码来讲只要把验证码返给前端就可以,而短信验证码而言是通过第三方API将验证码发到我们的手机上。
    所以这里也可以通过实现统一接口来具体实现不同的方法。

相同部分我可以通过抽象类来完成实现,不同部分可以通过具体的实现类来实现。

AbstractValidateCodeProcessorService 抽象类是用来实现两种验证码可以抽离的部分。ImageCodeProcessorServiceImpl 和

SmsCodeProcessorServiceImpl方法是来实现两种验证码不同的发送方式。

在简单看下时序图可能会更加明白点。

一个接口只有一个方法(processor)就是处理验证码,它其实需要做三件事。

1、获取验证码。2、将验证码存入session。3、将验证码信息通过短信或者图形验证码发送出去。

首先讲生成获取验证码，这里有一个公共接口和两个实现类

对于保存验证码信息而言,可以在直接在 AbstractValidateCodeProcessorService抽象类来完成,都不需要去实现。

对发送验证码信息而言，只需要实现AbstractValidateCodeProcessorService抽象类的send发送验证码接口即可。

整个大致接口设计就是这样,具体的可以通过代码来展示。

二、代码实现

1、验证码属性

短信验证码和图形验证后包含属性有 code 和 expireTime，短信验证码只有这两个属性，而图形验证码还多一个BufferedImage实例对象属性，所以将共同属性进行抽取

，抽取为ValidateCode类，代码如下：

ValidateCode实体

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class ValidateCode {

 private String code;

 private LocalDateTime expireTime;

 public boolean isExpired() {
 return LocalDateTime.now().isAfter(expireTime);
 }

}

对于图形验证码而言,除了需要code和过期时间还需要图片的画布,所以继承ValidateCode之后再写自己属性

ImageCode实体

@Data
public class ImageCode extends ValidateCode {

 private BufferedImage image;

 public ImageCode(BufferedImage image, String code, LocalDateTime expireTime) {
 super(code, expireTime);
 this.image = image;
 }

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

对于短信验证码而言,暂时不需要添加自己的属性字段了。

SmsCode实体

public class SmsCode extends ValidateCode {

 public SmsCode(String code, LocalDateTime expireTime) {
 super(code, expireTime);
 }

 public SmsCode(String code, int expireIn) {
 super(code, LocalDateTime.now().plusSeconds(expireIn));
 }
}

2、ValidateCodeProcessor接口

ValidateCodeProcessor接口主要是完成 验证码的生成、保存与发送的完整流程，接口的主要设计如下所示：

ValidateCodeProcessorService接口

public interface ValidateCodeProcessorService {

 /**
 * 因为现在有两种验证码，所以存放到seesion的key不能一样，所以前缀+具体type
 */
 String SESSION_KEY_PREFIX = "SESSION_KEY_FOR_CODE_";
 /**
 * 通过也是 type+CODE_PROCESSOR获取对于的bean
 */
 String CODE_PROCESSOR = "CodeProcessorService";

 /**
 * 这个接口要做三件事
 * 1、获取验证码。
 * 2、将验证码存入session
 * 3、将验证码信息通过短信或者图形验证码发送出去。
 * （将spring-boot-security-study-03接口里的那三步进行里封装）
 *
 */
 void processor(ServletWebRequest request) throws Exception;

由于图片验证码和短信验证码的 生成和保存、发送等流程是固定的。所以这里写一个抽象类来实现ValidateCodeProcessor接口,来实现相似部分。

AbstractValidateCodeProcessorService抽象类

@Component
public abstract class AbstractValidateCodeProcessorService<C> implements ValidateCodeProcessorService {

 private static final String SEPARATOR = "/code/";

 /**
 * 操作session的工具集
 */
 private SessionStrategy sessionStrategy = new HttpSessionSessionStrategy();

 /**
 * 这是Spring的一个特性，就是在项目启动的时候会自动收集系统中 {@link ValidateCodeGeneratorService} 接口的实现类对象
 *
 * key为bean name
 */
 @Autowired
 private Map<String, ValidateCodeGeneratorService> validateCodeGeneratorMap;

 @Override
 public void processor(ServletWebRequest request) throws Exception {
 //第一件事
 C validateCode = generate(request);
 //第二件事
 save(request, validateCode);
 //第三件事
 send(request, validateCode);
 }

 /**
 * 生成验证码
 *
 */
 private C generate(ServletWebRequest request) {
 String type = getProcessorType(request);
 //这里 image+CodeGenerator = imgCodeGenerator 对应的就是ImageCodeGeneratorServiceService
 ValidateCodeGeneratorService validateCodeGenerator = validateCodeGeneratorMap.get(type.concat(ValidateCodeGeneratorService.CODE_GENERATOR));
 return (C) validateCodeGenerator.generate(request);
 }

 /**
 * 保存验证码到session中
 */
 private void save(ServletWebRequest request, C validateCode) {
 //这里也是封装了一下
 sessionStrategy.setAttribute(request, SESSION_KEY_PREFIX.concat(getProcessorType(request).toUpperCase()), validateCode);
 }

 /**
 * 发送验证码 （只有发送验证码是需要自己去实现的。）
 */
 protected abstract void send(ServletWebRequest request, C validateCode) throws Exception;

 /**
 * 获取请求URL中具体请求的验证码类型
 *
 */
 private String getProcessorType(ServletWebRequest request) {
 // 获取URI分割后的第二个片段 (/code/image 通过/code/ 切割后就只剩下 image
 return StringUtils.substringAfter(request.getRequest().getRequestURI(), SEPARATOR);
 }
}

简单说明：

1、这里用到了Spring一个特性就是Map<String, ValidateCodeGeneratorService> validateCodeGeneratorMap 可以把ValidateCodeGeneratorService所以的实现类都放
到这个map中,key为bean的名称。

2、抽象类中实现了 ValidateCodeProcessor接口的processor方法，它主要是完成了验证码的创建、保存和发送的功能。

3、generate 方法根据传入的不同泛型而生成了特定的验证码。

4、save 方法是将生成的验证码实例对象存入到session中，两种验证码的存储方式一致，只是有个key不一致,所以代码也是通用的。

5、send 方法一个抽象方法，分别由ImageCodeProcessorService和SmsCodeProcessorService来具体实现，也是根据泛型来判断具体调用哪一个具体的实现类的send方法。

3、验证码的生成接口

上面说过验证的生成应该也是通过实现类

ValidateCodeGeneratorService

public interface ValidateCodeGeneratorService {

 /**
 * 这个常量也是用来 type+CodeGeneratorService获取对于bean对象
 */
 String CODE_GENERATOR = "CodeGeneratorService";

 /**
 * 生成验证码
 * 具体是图片验证码 还是短信验证码就需要对应的实现类
 */
 ValidateCode generate(ServletWebRequest request);
}

图形验证码具体实现类

mageCodeGeneratorServiceImpl

@Data
@Component("imageCodeGeneratorService")
public class ImageCodeGeneratorServiceImpl implements ValidateCodeGeneratorService {

 private static final String IMAGE_WIDTH_NAME = "width";
 private static final String IMAGE_HEIGHT_NAME = "height";
 private static final Integer MAX_COLOR_VALUE = 255;

 @Autowired
 private ValidateCodeProperties validateCodeProperties;

 @Override
 public ImageCode generate(ServletWebRequest request) {
 int width = ServletRequestUtils.getIntParameter(request.getRequest(), IMAGE_WIDTH_NAME, validateCodeProperties.getImage().getWidth());
 int height = ServletRequestUtils.getIntParameter(request.getRequest(), IMAGE_HEIGHT_NAME,validateCodeProperties.getImage().getHeight());
 BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
 Graphics g = image.getGraphics();

 Random random = new Random();

 // 生成画布
 g.setColor(getRandColor(200, 250));
 g.fillRect(0, 0, width, height);
 g.setFont(new Font("Times New Roman", Font.ITALIC, 20));
 g.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);
  g.drawLine(x, y, x + xl, y + yl);
 }

 // 生成数字验证码
 StringBuilder sRand = new StringBuilder();
 for (int i = 0; i < validateCodeProperties.getImage().getLength(); i++) {
  String rand = String.valueOf(random.nextInt(10));
  sRand.append(rand);
  g.setColor(new Color(20 + random.nextInt(110), 20 + random.nextInt(110), 20 + random.nextInt(110)));
  g.drawString(rand, 13 * i + 6, 16);
 }

 g.dispose();

 return new ImageCode(image, sRand.toString(), validateCodeProperties.getImage().getExpireIn());
 }

 /**
 * 生成随机背景条纹
 *
 * @param fc 前景色
 * @param bc 背景色
 * @return RGB颜色
 */
 private Color getRandColor(int fc, int bc) {
 Random random = new Random();
 if (fc > MAX_COLOR_VALUE) {
  fc = MAX_COLOR_VALUE;
 }
 if (bc > MAX_COLOR_VALUE) {
  bc = MAX_COLOR_VALUE;
 }
 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);
 }
}

短信验证码具体实现类

SmsCodeGeneratorServiceImpl

@Data
@Component("smsCodeGeneratorService")
public class SmsCodeGeneratorServiceImpl implements ValidateCodeGeneratorService {

 @Autowired
 private ValidateCodeProperties validateCodeProperties;

 @Override
 public SmsCode generate(ServletWebRequest request) {
 //生成随机数
 String code = RandomStringUtils.randomNumeric(validateCodeProperties.getSms().getLength());
 return new SmsCode(code, validateCodeProperties.getSms().getExpireIn());
 }
}

4、验证码的发送逻辑类

获取的实现类写好了，我们在写发送具体的发送实现类,发送类的实现类是实现AbstractValidateCodeProcessorService抽象类的。

图片发送实现类

ImageCodeProcessorServiceImpl

@Component("imageCodeProcessorService")
public class ImageCodeProcessorServiceImpl extends AbstractValidateCodeProcessorService<ImageCode> {

 private static final String FORMAT_NAME = "JPEG";

 /**
 * 发送图形验证码，将其写到相应中
 *
 * @param request ServletWebRequest实例对象
 * @param imageCode 验证码
 */
 @Override
 protected void send(ServletWebRequest request, ImageCode imageCode) throws Exception {
 ImageIO.write(imageCode.getImage(), FORMAT_NAME, request.getResponse().getOutputStream());
 }
}

短信发送具体实现类。这里只是后台输出就好了，实际中只要接入对于的SDK就可以了。

SmsCodeProcessorServiceImpl

@Component("smsCodeProcessorService")
public class SmsCodeProcessorServiceImpl extends AbstractValidateCodeProcessorService<SmsCode> {
 private static final String SMS_CODE_PARAM_NAME = "mobile";

 @Override
 protected void send(ServletWebRequest request, SmsCode smsCode) throws Exception {
 //这里有一个参数也是前端需要传来的 就是用户的手机号
 String mobile = ServletRequestUtils.getRequiredStringParameter(request.getRequest(), SMS_CODE_PARAM_NAME);
 // 这里仅仅写个打印，具体逻辑一般都是调用第三方接口发送短信
 System.out.println("向手机号为：" + mobile + "的用户发送验证码：" + smsCode.getCode());
 }

整个大致就是这样，我们再来测试一下。

三、测试

1、ValidateCodeController接口

获取验证码接口

@RestController
@Slf4j
public class ValidateCodeController {

 @Autowired
 private Map<String, ValidateCodeProcessorService> validateCodeProcessorMap;

 @RequestMapping("/code/{type}")
 public void createCode(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, @PathVariable String type) throws Exception {
 if(!StringUtils.equalsAny(type, "image", "sms")){
  log.info("type类型错误 type={}",type);
  return;
 };

 //根据type获取具体的实现类
 ValidateCodeProcessorService validateCodeProcessorService = validateCodeProcessorMap.get(type.concat(ValidateCodeProcessorService.CODE_PROCESSOR));
 validateCodeProcessorService.processor(new ServletWebRequest(request, response));

 }

}

2、获得图形验证码

获取成功

3、获取短信验证码

获取短信验证码需要多传一个参数就是mobile 手机号码

因为这里发送短信没有接第三方SDK,而是直接在控制台输出

参考

1、Spring Security技术栈开发企业级认证与授权（JoJo）

这一套架构设计真的非常的好,代码可读性和可用性都非常高，以后如果要接第三个验证码只要实现发送和获取的接口来自定义实a现就好了。很受启发！