java实现图片滑动验证(包含前端代码)

前言

1、下面是一个效果展示；

2、先抱怨一下，在博客上面的抄袭真的非常严重，为了实现一个图片滑动验证，我搜索了挺久的资料，不过内容翻来覆去就是同样的内容，千篇一律，作者还各不相同；内容相同我就不多说了，毕竟能解决问题就行，然而恰恰相反，这些东西都没有为我实质性地解决问题。可能图片验证是一个需要前后台同时交互的功能吧，从业的人员大部分都是偏向后台或者偏向前台的，所以写出来的博客都不能完整阐述整个流程，下面是我自己实践完成的内容，记录一下，供各位参阅斧正。

注：由于使用到的控件和工具较多，有许多地方做了省略，这里只做核心流程的记录。

一、后端图片裁剪与生成

首先是一个图片处理工具VerifyImageUtil.class，它主要的作用是生成两张图片：一张被扣除了一部分的原始图片；一张抠出来图片。两两结合，可以组成一张完整的图片。原始图片(target目录)提供了20张，规格都是590*360的；抠图需要的模板图(template目录)有4张，规格都是93*360的(图片等各种资源会在文末给出)。将图片资源导入到我们项目的静态资源路径下(你也可以通过其他方式存储它们)，我这边是Spring Boot的项目，所以就放在resource下的static目录下了：

下面是 VerifyImageUtil.class

package com.mine.risk.util;

import org.apache.commons.lang.StringUtils;

import javax.imageio.ImageIO;
import javax.imageio.ImageReadParam;
import javax.imageio.ImageReader;
import javax.imageio.stream.ImageInputStream;
import java.awt.*;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.text.NumberFormat;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

/**
 * 滑块验证工具类
 * @author : spirit
 * @date : Created in 10:57 2019/9/05
 */
public class VerifyImageUtil {

 /** 源文件宽度 */
 private static final int ORI_WIDTH = 590;
 /** 源文件高度 */
 private static final int ORI_HEIGHT = 360;
  /** 抠图坐标x */
 private static int X;
  /** 抠图坐标y */
 private static int Y;
  /** 模板图宽度 */
 private static int WIDTH;
  /** 模板图高度 */
 private static int HEIGHT;

 public static int getX() {
  return X;
 }

 public static int getY() {
  return Y;
 }

 /**
  * 根据模板切图
  * @param templateFile 模板文件
  * @param targetFile 目标文件
  * @param templateType 模板文件类型
  * @param targetType 目标文件类型
  * @return 切图map集合
  * @throws Exception 异常
  */
 public static Map<String, byte[]> pictureTemplatesCut(File templateFile, File targetFile, String templateType, String targetType) throws Exception {
  Map<String, byte[]> pictureMap = new HashMap<>(2);
  if (StringUtils.isEmpty(templateType) || StringUtils.isEmpty(targetType)) {
   throw new RuntimeException("file type is empty");
  }
  InputStream targetIs = new FileInputStream(targetFile);
  // 模板图
  BufferedImage imageTemplate = ImageIO.read(templateFile);
  WIDTH = imageTemplate.getWidth();
  HEIGHT = imageTemplate.getHeight();
  // 随机生成抠图坐标
  generateCutoutCoordinates();
  // 最终图像
  BufferedImage newImage = new BufferedImage(WIDTH, HEIGHT, imageTemplate.getType());
  Graphics2D graphics = newImage.createGraphics();
  graphics.setBackground(Color.white);

  int bold = 5;
  // 获取感兴趣的目标区域
  BufferedImage targetImageNoDeal = getTargetArea(X, Y, WIDTH, HEIGHT, targetIs, targetType);

  // 根据模板图片抠图
  newImage = dealCutPictureByTemplate(targetImageNoDeal, imageTemplate, newImage);

  // 设置“抗锯齿”的属性
  graphics.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
  graphics.setStroke(new BasicStroke(bold, BasicStroke.CAP_BUTT, BasicStroke.JOIN_BEVEL));
  graphics.drawImage(newImage, 0, 0, null);
  graphics.dispose();

  //新建流。
  ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream();
  //利用ImageIO类提供的write方法，将bi以png图片的数据模式写入流。
  ImageIO.write(newImage, "png", os);
  byte[] newImages = os.toByteArray();
  pictureMap.put("newImage", newImages);

  // 源图生成遮罩
  BufferedImage oriImage = ImageIO.read(targetFile);
  byte[] oriCopyImages = dealOriPictureByTemplate(oriImage, imageTemplate, X, Y);
  pictureMap.put("oriCopyImage", oriCopyImages);
  System.out.println("X="+X+";y="+Y);
  return pictureMap;
 }

 /**
  * 抠图后原图生成
  * @param oriImage 原始图片
  * @param templateImage 模板图片
  * @param x 坐标X
  * @param y 坐标Y
  * @return 添加遮罩层后的原始图片
  * @throws Exception 异常
  */
 private static byte[] dealOriPictureByTemplate(BufferedImage oriImage, BufferedImage templateImage, int x,
             int y) throws Exception {
  // 源文件备份图像矩阵 支持alpha通道的rgb图像
  BufferedImage oriCopyImage = new BufferedImage(oriImage.getWidth(), oriImage.getHeight(), BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR);
  // 源文件图像矩阵
  int[][] oriImageData = getData(oriImage);
  // 模板图像矩阵
  int[][] templateImageData = getData(templateImage);

  //copy 源图做不透明处理
  for (int i = 0; i < oriImageData.length; i++) {
   for (int j = 0; j < oriImageData[0].length; j++) {
    int rgb = oriImage.getRGB(i, j);
    int r = (0xff & rgb);
    int g = (0xff & (rgb >> 8));
    int b = (0xff & (rgb >> 16));
    //无透明处理
    rgb = r + (g << 8) + (b << 16) + (255 << 24);
    oriCopyImage.setRGB(i, j, rgb);
   }
  }

  for (int i = 0; i < templateImageData.length; i++) {
   for (int j = 0; j < templateImageData[0].length - 5; j++) {
    int rgb = templateImage.getRGB(i, j);
    //对源文件备份图像(x+i,y+j)坐标点进行透明处理
    if (rgb != 16777215 && rgb <= 0) {
     int rgb_ori = oriCopyImage.getRGB(x + i, y + j);
     int r = (0xff & rgb_ori);
     int g = (0xff & (rgb_ori >> 8));
     int b = (0xff & (rgb_ori >> 16));
     rgb_ori = r + (g << 8) + (b << 16) + (150 << 24);
     oriCopyImage.setRGB(x + i, y + j, rgb_ori);
    } else {
     //do nothing
    }
   }
  }
  //新建流
  ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream();
  //利用ImageIO类提供的write方法，将bi以png图片的数据模式写入流
  ImageIO.write(oriCopyImage, "png", os);
  //从流中获取数据数组
  return os.toByteArray();
 }

 /**
  * 根据模板图片抠图
  * @param oriImage 原始图片
  * @param templateImage 模板图片
  * @return 扣了图片之后的原始图片
  */
 private static BufferedImage dealCutPictureByTemplate(BufferedImage oriImage, BufferedImage templateImage,
               BufferedImage targetImage) throws Exception {
  // 源文件图像矩阵
  int[][] oriImageData = getData(oriImage);
  // 模板图像矩阵
  int[][] templateImageData = getData(templateImage);
  // 模板图像宽度

  for (int i = 0; i < templateImageData.length; i++) {
   // 模板图片高度
   for (int j = 0; j < templateImageData[0].length; j++) {
    // 如果模板图像当前像素点不是白色 copy源文件信息到目标图片中
    int rgb = templateImageData[i][j];
    if (rgb != 16777215 && rgb <= 0) {
     targetImage.setRGB(i, j, oriImageData[i][j]);
    }
   }
  }
  return targetImage;
 }

 /**
  * 获取目标区域
  * @param x   随机切图坐标x轴位置
  * @param y   随机切图坐标y轴位置
  * @param targetWidth 切图后目标宽度
  * @param targetHeight 切图后目标高度
  * @param ois   源文件输入流
  * @return 返回目标区域
  * @throws Exception 异常
  */
 private static BufferedImage getTargetArea(int x, int y, int targetWidth, int targetHeight, InputStream ois,
            String fileType) throws Exception {
  Iterator<ImageReader> imageReaderList = ImageIO.getImageReadersByFormatName(fileType);
  ImageReader imageReader = imageReaderList.next();
  // 获取图片流
  ImageInputStream iis = ImageIO.createImageInputStream(ois);
  // 输入源中的图像将只按顺序读取
  imageReader.setInput(iis, true);

  ImageReadParam param = imageReader.getDefaultReadParam();
  Rectangle rec = new Rectangle(x, y, targetWidth, targetHeight);
  param.setSourceRegion(rec);
  return imageReader.read(0, param);
 }

 /**
  * 生成图像矩阵
  * @param bufferedImage 图片流
  * @return 图像矩阵
  */
 private static int[][] getData(BufferedImage bufferedImage){
  int[][] data = new int[bufferedImage.getWidth()][bufferedImage.getHeight()];
  for (int i = 0; i < bufferedImage.getWidth(); i++) {
   for (int j = 0; j < bufferedImage.getHeight(); j++) {
    data[i][j] = bufferedImage.getRGB(i, j);
   }
  }
  return data;
 }

 /**
  * 随机生成抠图坐标
  */
 private static void generateCutoutCoordinates() {
  Random random = new Random();
  // ORI_WIDTH：590 ORI_HEIGHT：360
  // WIDTH：93 HEIGHT：360
  int widthDifference = ORI_WIDTH - WIDTH;
  int heightDifference = ORI_HEIGHT - HEIGHT;

  if (widthDifference <= 0) {
   X = 5;
  } else {
   X = random.nextInt(ORI_WIDTH - 3*WIDTH) + 2*WIDTH + 5;
  }

  if (heightDifference <= 0) {
   Y = 5;
  } else {
   Y = random.nextInt(ORI_HEIGHT - HEIGHT) + 5;
  }

  NumberFormat numberFormat = NumberFormat.getInstance();
  numberFormat.setMaximumFractionDigits(2);
 }
}

有了工具类，就可以开始生成图片内容了，我这边直接在Spring的控制器生成内容并返回

@RequestMapping("createImgValidate")
@ResponseBody
 public Message createImgValidate(SmsVerificationCodeVo vo){
  try {
   Integer templateNum = new Random().nextInt(4) + 1;
   Integer targetNum = new Random().nextInt(20) + 1;
   File templateFile = ResourceUtils.getFile("classpath:static/images/validate/template/"+templateNum+".png");
   File targetFile = ResourceUtils.getFile("classpath:static/images/validate/target/"+targetNum+".jpg");
   Map<String, byte[]> pictureMap = VerifyImageUtil.pictureTemplatesCut(templateFile, targetFile,
     ConstString.IMAGE_TYPE_PNG,ConstString.IMAGE_TYPE_JPG);
   // 将生成的偏移位置信息设置到redis中
   String key = ConstString.WEB_VALID_IMAGE_PREFIX + vo.getTelephone();
   boolean verified = redisUtil.exists(key);
   if(verified){
    redisUtil.del(key);
   }
   redisUtil.set(key,(VerifyImageUtil.getX()+67)+"",SmsUtil.VALID_IMAGE_TIMEOUT);
   return ResponseUtil.success(pictureMap);
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
   return ResponseUtil.info(ResponseEnum.BUSINESS_ERROR);
  }
 }

基本的逻辑是从静态资源中随机加载一张target图片和一张template图片，放到图片处理工具中，处理并返回我们需要的两张图片，生成图片以后，就可以直接返回这个Map了，它会以base64的方式返回到浏览器端。在这里，偏移的位置信息属于敏感内容，它会参与前台传入偏移量的对比校验，所以我这里存到了redis中，返回的内容也就是Map，只不过我用了一个自定义的返回辅助方法(有兴趣的人也可以找我要这些辅助工具)。

二、前端展示图片

首先还是需要在Spring Boot对应的控制器中，加入生成视图的代码(我做图片滑动验证主要为了在发送手机验证码之前做校验，所以有一个手机号的参数)。

/**
  * 跳转到图片验证界面
  * @return 图片验证界面
 */
 @RequestMapping("imgValidate")
 public String toImgValidate(ModelMap map, String telephone){
  map.addAttribute("telephone",telephone);
  return "component/imageValidate";
 }

之后便是我们的HTML页码代码：imageValidate.html

<!DOCTYPE html>
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <title>图片验证</title>
 <link rel="stylesheet" type="text/css" th:href="@{/static/css/bootstrap.min.css}" />
 <link rel="stylesheet" type="text/css" th:href="@{/static/fontawesome/css/all.css}" />
 <link rel="stylesheet" type="text/css" th:href="@{/static/css/public.css}" />
 <link rel="stylesheet" type="text/css" th:href="@{/static/css/component/imageValidate.css}" />
</head>
<body>
 <div id="container">
  <div class="imageDiv">
   <img id="validateImage" src=""/>
   <img id="slideImage" src=""/>
  </div>
  <div class="resultDiv">
   <button class="btn btn-success" onclick="exchange();"><i class="fas fa-redo"></i> 换一组</button>
   <span id="operateResult"></span>
  </div>
  <div>
   <div id="sliderOuter">
    <div id="dragDiv">拖动滑块完成拼图</div>
    <div id="sliderInner">
     <i class="fas fa-angle-double-right"></i>
     <div class="coverIcon"></div>
    </div>
   </div>
  </div>
 </div>

</body>
<script th:inline="javascript">
 var telephone = [[${telephone}]];
</script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/static/js/jquery-3.4.0.min.js}" ></script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/static/js/component/imageValidate.js}" ></script>
</html>

然后是对应的JS逻辑代码：imageValidate.js。之前说过后台返回的图片是转成base64了的，所以我们在生成图片的时候，直接在img标签的src内容前加入data:image/png;base64,即可，注意又一个英文逗号。

var left = 0;

$(function(){
 // 初始化图片验证码
 initImageValidate();

 /* 初始化按钮拖动事件 */
 // 鼠标点击事件
 $("#sliderInner").mousedown(function(){
  // 鼠标移动事件
  document.onmousemove = function(ev) {
   left = ev.clientX;
   if(left >= 67 && left <= 563){
    $("#sliderInner").css("left",(left-67)+"px");
    $("#slideImage").css("left",(left-67)+"px");
   }
  };
  // 鼠标松开事件
  document.onmouseup=function(){
   document.onmousemove=null;
   checkImageValidate();
  };
 });

});

function initImageValidate(){
 $.ajax({
  async : false,
  type : "POST",
  url : "/common/createImgValidate",
  dataType: "json",
  data:{
   telephone:telephone
  },
  success : function(data) {
   if(data.status < 400){
    // 设置图片的src属性
    $("#validateImage").attr("src", "data:image/png;base64,"+data.data.oriCopyImage);
    $("#slideImage").attr("src", "data:image/png;base64,"+data.data.newImage);
   }else{
    layer.open({
     icon:2,
     title: "温馨提示",
     content: data.info
    });
   }
  },
  error : function() {}
 });
}

function exchange(){
 initImageValidate();
}

// 校验
function checkImageValidate(){
 $.ajax({
  async : false,
  type : "POST",
  url : "/common/checkImgValidate",
  dataType: "json",
  data:{
   telephone:telephone,
   offsetHorizontal:left
  },
  success : function(data) {
   if(data.status < 400){
    $("#operateResult").html(data.info).css("color","#28a745");
    // 校验通过，调用发送短信的函数
    parent.getValidateCode(left);
   }else{
    $("#operateResult").html(data.info).css("color","#dc3545");
    // 验证未通过，将按钮和拼图恢复至原位置
    $("#sliderInner").animate({"left":"0px"},200);
    $("#slideImage").animate({"left":"0px"},200);
   }
  },
  error : function() {}
 });
}

最后是css样式代码：imageValidate.css

body{
 overflow: hidden;
}
#container{
 width: 100%;
}
.fontDiv{
 margin: 16px 0;
}
.dragFont{
 font-size: 16px;
 color: dodgerblue;
}
.imageDiv{
 width: 590px;
 height: 360px;
 margin: 20px auto 0 auto;
 position: relative;
}
.resultDiv{
 margin: 10px 20px;
}
#validateImage{
 border-radius: 4px;
}
#slideImage{
 position: absolute;
 top: 5px;
 left: 0;
}
#sliderOuter{
 width: 590px;
 height: 40px;
 margin: 12px auto;
 border-radius: 20px;
 box-shadow: 0 0 10px 5px darkgrey;
 display: flex;
 align-items: center;
 justify-content: center;
 position: relative;
}
#dragDiv{
 width: 100%;
 height: 40px;
 position: absolute;
 font-size: 16px;
 color: dodgerblue;
 text-align: center;
 line-height: 40px;
 -webkit-user-select: none;
 -moz-user-select: none;
 -ms-user-select: none;
 user-select: none;
}
#sliderInner{
 width: 94px;
 height: 40px;
 border-radius: 20px;
 font-size: 2rem;
 background-color: #28a745;
 cursor: pointer;
 position: absolute;
 left: 0;
}
#sliderInner i{
 position: relative;
 top: -2px;
 left: 36px;
 color: white;
}
.coverIcon{
 width: 100%;
 height: 100%;
 position: absolute;
 top: 0;
}

资源包下载：Java图片滑动验证

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