Java Web项目中验证码功能的制作攻略

一、前言
在表单页面中使用验证码的好处在于有效防止用户恶意提交表单，或者使用外挂非法攻击系统。

二、准备条件
1、一个普通的web项目 webProject；
2、一个web服务器 Tomcat。

三、实现思路：
1、自定义一个servlet  VerifyCodeServlet 画一个包含验证字符的验证码图片，这里的图片需要使用Graphics2D手动去画；
2、在具体页面使用img标签的src引用这个servlet即可显示servlet；
3、因为画图的时候把验证码信息放入了session，所以提交表单后可以根据session中保存的值和用户输入的code做比较，验证输入是否正确。
网上大都是通过servlet实现的验证码，入下图逻辑：

步骤：
1、请求登录页面时随机生成验证码字符串；
2、将生成对验证码字符串存到session中；
3、根据验证码字符串生成验证码图片，然后将验证码图片输出到客户展示；
4、提交登录请求时用户输入的验证码字符串与session中的字符串做比对。

四、具体代码如下：

package com.servlet; 

import java.awt.Color;
import java.awt.Font;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.util.Random;   

import javax.imageio.ImageIO;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletOutputStream;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpSession;   

/**
 * 产生验证码图片的servlet
 * @author Administrator
 *
 */
public class VerifyCodeServlet extends HttpServlet {   

  private static final long serialVersionUID = -5051097528828603895L; 

  /**
  * 验证码图片的宽度。
  */
  private int width = 100;   

  /**
  * 验证码图片的高度。
  */
  private int height = 30;   

  /**
  * 验证码字符个数
  */
  private int codeCount = 4;   

  /**
  * 字体高度
  */
  private int fontHeight;   

  /**
  * 第一个字符的x轴值，因为后面的字符坐标依次递增，所以它们的x轴值是codeX的倍数
  */
  private int codeX;   

  /**
  * codeY ,验证字符的y轴值，因为并行所以值一样
  */
  private int codeY;   

  /**
  * codeSequence 表示字符允许出现的序列值
  */
  char[] codeSequence = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J',
      'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W',
      'X', 'Y', 'Z', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' };   

  /**
   * 初始化验证图片属性
   */
  public void init() throws ServletException {
    // 从web.xml中获取初始信息
    // 宽度
    String strWidth = this.getInitParameter("width");
    // 高度
    String strHeight = this.getInitParameter("height");
    // 字符个数
    String strCodeCount = this.getInitParameter("codeCount");
    // 将配置的信息转换成数值
    try {
      if (strWidth != null && strWidth.length() != 0) {
        width = Integer.parseInt(strWidth);
      }
      if (strHeight != null && strHeight.length() != 0) {
        height = Integer.parseInt(strHeight);
      }
      if (strCodeCount != null && strCodeCount.length() != 0) {
        codeCount = Integer.parseInt(strCodeCount);
      }
    } catch (NumberFormatException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    //width-4 除去左右多余的位置，使验证码更加集中显示，减得越多越集中。
    //codeCount+1   //等比分配显示的宽度，包括左右两边的空格
    codeX = (width-4) / (codeCount+1);
    //height - 10 集中显示验证码
    fontHeight = height - 10;
    codeY = height - 7;
  }   

  /**
  * @param request
  * @param response
  * @throws ServletException
  * @throws java.io.IOException
  */
  protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, java.io.IOException {
    // 定义图像buffer
    BufferedImage buffImg = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
    Graphics2D gd = buffImg.createGraphics();
    // 创建一个随机数生成器类
    Random random = new Random();
    // 将图像填充为白色
    gd.setColor(Color.LIGHT_GRAY);
    gd.fillRect(0, 0, width, height);
    // 创建字体，字体的大小应该根据图片的高度来定。
    Font font = new Font("Fixedsys", Font.PLAIN, fontHeight);
    // 设置字体。
    gd.setFont(font);
    // 画边框。
    gd.setColor(Color.BLACK);
    gd.drawRect(0, 0, width - 1, height - 1);
    // 随机产生160条干扰线，使图象中的认证码不易被其它程序探测到。
    gd.setColor(Color.gray);
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
      int x = random.nextInt(width);
      int y = random.nextInt(height);
      int xl = random.nextInt(12);
      int yl = random.nextInt(12);
      gd.drawLine(x, y, x + xl, y + yl);
    }
    // randomCode用于保存随机产生的验证码，以便用户登录后进行验证。
    StringBuffer randomCode = new StringBuffer();
    int red = 0, green = 0, blue = 0;
    // 随机产生codeCount数字的验证码。
    for (int i = 0; i < codeCount; i++) {
      // 得到随机产生的验证码数字。
      String strRand = String.valueOf(codeSequence[random.nextInt(36)]);
      // 产生随机的颜色分量来构造颜色值，这样输出的每位数字的颜色值都将不同。
      red = random.nextInt(255);
      green = random.nextInt(255);
      blue = random.nextInt(255);
      // 用随机产生的颜色将验证码绘制到图像中。
      gd.setColor(new Color(red,green,blue));
      gd.drawString(strRand, (i + 1) * codeX, codeY);
      // 将产生的四个随机数组合在一起。
      randomCode.append(strRand);
    }
    // 将四位数字的验证码保存到Session中。
    HttpSession session = request.getSession();
    session.setAttribute("validateCode", randomCode.toString());
    // 禁止图像缓存。
    response.setHeader("Pragma", "no-cache");
    response.setHeader("Cache-Control", "no-cache");
    response.setDateHeader("Expires", 0);   

    response.setContentType("image/jpeg");
    // 将图像输出到Servlet输出流中。
    ServletOutputStream sos = response.getOutputStream();
    ImageIO.write(buffImg, "jpeg", sos);
    sos.close();
  }
}

然后在web.xml中配置下这个生成验证码的servlet，具体如下：

<servlet>
  <servlet-name>VerifyCodeServlet</servlet-name>
  <servlet-class>com.servlet.VerifyCodeServlet</servlet-class>
  <init-param>
    <param-name>width</param-name>
    <param-value>120</param-value>
  </init-param>
  <init-param>
    <param-name>height</param-name>
    <param-value>32</param-value>
  </init-param>
  <init-param>
    <param-name>codeCount</param-name>
    <param-value>4</param-value>
  </init-param>
</servlet>
<servlet-mapping>
  <servlet-name>VerifyCodeServlet</servlet-name>
  <url-pattern>/VerifyCodeServlet</url-pattern>
</servlet-mapping>

启动服务器，在浏览器地址栏输入：http://localhost:8080/webProject/VerifyCodeServlet
查看显示效果，具体如下：

1、 每次刷新验证码都有变化，这是因为servlet设置了禁用浏览器缓存。
2、这里发现一个问题：如果使用火狐浏览器，VerifyCodeServlet中重写的serviice方法被执行了两次，换成重写doGet方法或者doPost方法也是一样， 并且其他浏览器都不见该情况，后来发现如果是通过页面引用该servlet就调用正常了。

然后就可以在页面中引用该验证码了，具体代码如下：

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8"
  pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=ISO-8859-1">
<title>Insert title here</title>
</head>
<body>
<div>
<%
  String inputCode = request.getParameter("inputCode");
  String verifyCode = (String)session.getAttribute("validateCode");
  if(inputCode!=null && verifyCode!=null){
    out.print("真正的验证码：" + verifyCode + "<br/>" + "用户输入的验证码：" + inputCode + "<br/>");
    inputCode = inputCode.toUpperCase();//不区分大小写
    out.print("比较验证码证明用户输入 " + (inputCode.equals(verifyCode)?"正确":"错误") + "！");
  }
%>
<form action="index.jsp">
验证码：<input name="inputCode" value=""/>
<img src="VerifyCodeServlet" align="middle" title="看不清，请点我" onclick="javascript:refresh(this);" onmouseover="mouseover(this)"/><br/>
<input name="submit" type="submit" value="提交"/>
</form>
</div>
<script>
  function refresh(obj){
     obj.src = "VerifyCodeServlet?" + Math.random();
  } 

  function mouseover(obj){
    obj.style.cursor = "pointer";
  }
</script>
</body>
</html>

上面代码通过表单提交验证码到当前jsp，验证用户输入的验证码是否正确，运行的具体效果如下：
1、输入正确的验证码

2、输入错误的验证码