Spring Boot 如何优雅的校验参数？

今天介绍一下 Spring Boot 如何优雅的整合JSR-303进行参数校验，说到参数校验可能都用过，但网上的教程大多是简单的介绍，所以我们今天详细看来一下 。

什么是 JSR-303？

JSR-303 是 JAVA EE 6 中的一项子规范，叫做 Bean Validation。

Bean Validation 为 JavaBean 验证定义了相应的元数据模型和API。缺省的元数据是Java Annotations，通过使用 XML 可以对原有的元数据信息进行覆盖和扩展。在应用程序中，通过使用Bean Validation 或是你自己定义的 constraint，例如 @NotNull, @Max, @ZipCode ， 就可以确保数据模型（JavaBean）的正确性。constraint 可以附加到字段，getter 方法，类或者接口上面。对于一些特定的需求，用户可以很容易的开发定制化的 constraint。Bean Validation 是一个运行时的数据验证框架，在验证之后验证的错误信息会被马上返回。

添加依赖

Spring Boot整合JSR-303只需要添加一个starter即可，如下：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-validation</artifactId>
</dependency>

内嵌的注解有哪些？

Bean Validation 内嵌的注解很多，基本实际开发中已经够用了，注解如下：

以上是Bean Validation的内嵌的注解，但是Hibernate Validator在原有的基础上也内嵌了几个注解，如下。

如何使用？

参数校验分为简单校验、嵌套校验、分组校验。

简单校验

简单的校验即是没有嵌套属性，直接在需要的元素上标注约束注解即可。如下：

@Data
public class ArticleDTO {

    @NotNull(message = "文章id不能为空")
    @Min(value = 1,message = "文章ID不能为负数")
    private Integer id;

    @NotBlank(message = "文章内容不能为空")
    private String content;

    @NotBlank(message = "作者Id不能为空")
    private String authorId;

    @Future(message = "提交时间不能为过去时间")
    private Date submitTime;
}

同一个属性可以指定多个约束，比如@NotNull和@MAX,其中的message属性指定了约束条件不满足时的提示信息。

以上约束标记完成之后，要想完成校验，需要在controller层的接口标注@Valid注解以及声明一个BindingResult类型的参数来接收校验的结果。

下面简单的演示下添加文章的接口，如下：

/**
     * 添加文章
     */
    @PostMapping("/add")
    public String add(@Valid @RequestBody ArticleDTO articleDTO, BindingResult bindingResult) throws JsonProcessingException {
        //如果有错误提示信息
        if (bindingResult.hasErrors()) {
            Map<String , String> map = new HashMap<>();
            bindingResult.getFieldErrors().forEach( (item) -> {
                String message = item.getDefaultMessage();
                String field = item.getField();
                map.put( field , message );
            } );
            //返回提示信息
            return objectMapper.writeValueAsString(map);
        }
        return "success";
    }

仅仅在属性上添加了约束注解还不行，还需在接口参数上标注@Valid注解并且声明一个BindingResult类型的参数来接收校验结果。

分组校验

举个栗子：上传文章不需要传文章ID，但是修改文章需要上传文章ID，并且用的都是同一个DTO接收参数，此时的约束条件该如何写呢？

此时就需要对这个文章ID进行分组校验，上传文章接口是一个分组，不需要执行@NotNull校验，修改文章的接口是一个分组，需要执行@NotNull的校验。

所有的校验注解都有一个groups属性用来指定分组，Class<?>[]类型，没有实际意义，因此只需要定义一个或者多个接口用来区分即可。

@Data
public class ArticleDTO {

    /**
     * 文章ID只在修改的时候需要检验，因此指定groups为修改的分组
     */
    @NotNull(message = "文章id不能为空",groups = UpdateArticleDTO.class )
    @Min(value = 1,message = "文章ID不能为负数",groups = UpdateArticleDTO.class)
    private Integer id;

    /**
     * 文章内容添加和修改都是必须校验的，groups需要指定两个分组
     */
    @NotBlank(message = "文章内容不能为空",groups = {AddArticleDTO.class,UpdateArticleDTO.class})
    private String content;

    @NotBlank(message = "作者Id不能为空",groups = AddArticleDTO.class)
    private String authorId;

    /**
     * 提交时间是添加和修改都需要校验的，因此指定groups两个
     */
    @Future(message = "提交时间不能为过去时间",groups = {AddArticleDTO.class,UpdateArticleDTO.class})
    private Date submitTime;
    
    //修改文章的分组
    public interface UpdateArticleDTO{}

    //添加文章的分组
    public interface AddArticleDTO{}

}

JSR303本身的@Valid并不支持分组校验，但是Spring在其基础提供了一个注解@Validated支持分组校验。@Validated这个注解value属性指定需要校验的分组。

/**
     * 添加文章
     * @Validated：这个注解指定校验的分组信息
     */
    @PostMapping("/add")
    public String add(@Validated(value = ArticleDTO.AddArticleDTO.class) @RequestBody ArticleDTO articleDTO, BindingResult bindingResult) throws JsonProcessingException {
        //如果有错误提示信息
        if (bindingResult.hasErrors()) {
            Map<String , String> map = new HashMap<>();
            bindingResult.getFieldErrors().forEach( (item) -> {
                String message = item.getDefaultMessage();
                String field = item.getField();
                map.put( field , message );
            } );
            //返回提示信息
            return objectMapper.writeValueAsString(map);
        }
        return "success";
    }

嵌套校验

嵌套校验简单的解释就是一个实体中包含另外一个实体，并且这两个或者多个实体都需要校验。

举个栗子：文章可以有一个或者多个分类，作者在提交文章的时候必须指定文章分类，而分类是单独一个实体，有分类ID、名称等等。大致的结构如下：

public class ArticleDTO{
  ...文章的一些属性.....
  
  //分类的信息
  private CategoryDTO categoryDTO;
}

此时文章和分类的属性都需要校验，这种就叫做嵌套校验。

嵌套校验很简单，只需要在嵌套的实体属性标注@Valid注解，则其中的属性也将会得到校验，否则不会校验。

如下文章分类实体类校验：

/**
 * 文章分类
 */
@Data
public class CategoryDTO {
    @NotNull(message = "分类ID不能为空")
    @Min(value = 1,message = "分类ID不能为负数")
    private Integer id;

    @NotBlank(message = "分类名称不能为空")
    private String name;
}

文章的实体类中有个嵌套的文章分类CategoryDTO属性，需要使用@Valid标注才能嵌套校验，如下：

@Data
public class ArticleDTO {

    @NotBlank(message = "文章内容不能为空")
    private String content;

    @NotBlank(message = "作者Id不能为空")
    private String authorId;

    @Future(message = "提交时间不能为过去时间")
    private Date submitTime;

    /**
     * @Valid这个注解指定CategoryDTO中的属性也需要校验
     */
    @Valid
    @NotNull(message = "分类不能为空")
    private CategoryDTO categoryDTO;
  }

Controller层的添加文章的接口同上，需要使用@Valid或者@Validated标注入参，同时需要定义一个BindingResult的参数接收校验结果。

嵌套校验针对分组查询仍然生效，如果嵌套的实体类（比如CategoryDTO）中的校验的属性和接口中@Validated注解指定的分组不同，则不会校验。

JSR-303针对集合的嵌套校验也是可行的，比如List的嵌套校验，同样需要在属性上标注一个@Valid注解才会生效，如下：

@Data
public class ArticleDTO {
    /**
     * @Valid这个注解标注在集合上，将会针对集合中每个元素进行校验
     */
    @Valid
    @Size(min = 1,message = "至少一个分类")
    @NotNull(message = "分类不能为空")
    private List<CategoryDTO> categoryDTOS;
  }

总结：嵌套校验只需要在需要校验的元素（单个或者集合）上添加@Valid注解，接口层需要使用@Valid或者@Validated注解标注入参。

如何接收校验结果？

接收校验的结果的方式很多，不过实际开发中最好选择一个优雅的方式，下面介绍常见的两种方式。

BindingResult 接收

这种方式需要在Controller层的每个接口方法参数中指定，Validator会将校验的信息自动封装到其中。这也是上面例子中一直用的方式。如下：

@PostMapping("/add")
    public String add(@Valid @RequestBody ArticleDTO articleDTO, BindingResult bindingResult){}

这种方式的弊端很明显，每个接口方法参数都要声明，同时每个方法都要处理校验信息，显然不现实，舍弃。

此种方式还有一个优化的方案：使用AOP，在Controller接口方法执行之前处理BindingResult的消息提示，不过这种方案仍然不推荐使用。

全局异常捕捉

参数在校验失败的时候会抛出的MethodArgumentNotValidException或者BindException两种异常，可以在全局的异常处理器中捕捉到这两种异常，将提示信息或者自定义信息返回给客户端。

作者这里就不再详细的贴出其他的异常捕获了，仅仅贴一下参数校验的异常捕获（仅仅举个例子，具体的返回信息需要自己封装），如下：

@RestControllerAdvice
public class ExceptionRsHandler {

    @Autowired
    private ObjectMapper objectMapper;

    /**
     * 参数校验异常步骤
     */
    @ExceptionHandler(value= {MethodArgumentNotValidException.class , BindException.class})
    public String onException(Exception e) throws JsonProcessingException {
        BindingResult bindingResult = null;
        if (e instanceof MethodArgumentNotValidException) {
            bindingResult = ((MethodArgumentNotValidException)e).getBindingResult();
        } else if (e instanceof BindException) {
            bindingResult = ((BindException)e).getBindingResult();
        }
        Map<String,String> errorMap = new HashMap<>(16);
        bindingResult.getFieldErrors().forEach((fieldError)->
                errorMap.put(fieldError.getField(),fieldError.getDefaultMessage())
        );
        return objectMapper.writeValueAsString(errorMap);
    }

}

spring-boot-starter-validation做了什么？

这个启动器的自动配置类是ValidationAutoConfiguration，最重要的代码就是注入了一个Validator（校验器）的实现类，代码如下：

@Bean
 @Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
 @ConditionalOnMissingBean(Validator.class)
 public static LocalValidatorFactoryBean defaultValidator() {
  LocalValidatorFactoryBean factoryBean = new LocalValidatorFactoryBean();
  MessageInterpolatorFactory interpolatorFactory = new MessageInterpolatorFactory();
  factoryBean.setMessageInterpolator(interpolatorFactory.getObject());
  return factoryBean;
 }

这个有什么用呢？Validator这个接口定义了校验的方法，如下：

<T> Set<ConstraintViolation<T>> validate(T object, Class<?>... groups);


<T> Set<ConstraintViolation<T>> validateProperty(T object,
              String propertyName,
              Class<?>... groups);
                           
<T> Set<ConstraintViolation<T>> validateValue(Class<T> beanType,
              String propertyName,
              Object value,
              Class<?>... groups);
......

这个Validator可以用来自定义实现自己的校验逻辑，有些大公司完全不用JSR-303提供的@Valid注解，而是有一套自己的实现，其实本质就是利用Validator这个接口的实现。

如何自定义校验？

虽说在日常的开发中内置的约束注解已经够用了，但是仍然有些时候不能满足需求，需要自定义一些校验约束。

举个栗子：有这样一个例子，传入的数字要在列举的值范围中，否则校验失败。

自定义校验注解

首先需要自定义一个校验注解，如下：

@Documented
@Constraint(validatedBy = { EnumValuesConstraintValidator.class})
@Target({ METHOD, FIELD, ANNOTATION_TYPE })
@Retention(RUNTIME)
@NotNull(message = "不能为空")
public @interface EnumValues {
    /**
     * 提示消息
     */
    String message() default "传入的值不在范围内";

    /**
     * 分组
     * @return
     */
    Class<?>[] groups() default { };

    Class<? extends Payload>[] payload() default { };

    /**
     * 可以传入的值
     * @return
     */
    int[] values() default { };
}

根据Bean Validation API 规范的要求有如下三个属性是必须的：

1. message：定义消息模板，校验失败时输出
2. groups：用于校验分组
3. payload：Bean Validation API 的使用者可以通过此属性来给约束条件指定严重级别. 这个属性并不被API自身所使用。

除了以上三个必须要的属性，添加了一个values属性用来接收限制的范围。

该校验注解头上标注的如下一行代码：

@Constraint(validatedBy = { EnumValuesConstraintValidator.class})

这个@Constraint注解指定了通过哪个校验器去校验。

自定义校验注解可以复用内嵌的注解，比如@EnumValues注解头上标注了一个@NotNull注解，这样@EnumValues就兼具了@NotNull的功能。

自定义校验器

@Constraint注解指定了校验器为EnumValuesConstraintValidator，因此需要自定义一个。

自定义校验器需要实现ConstraintValidator<A extends Annotation, T>这个接口，第一个泛型是校验注解，第二个是参数类型。代码如下：

/**
 * 校验器
 */
public class EnumValuesConstraintValidator implements ConstraintValidator<EnumValues,Integer> {
    /**
     * 存储枚举的值
     */
    private  Set<Integer> ints=new HashSet<>();

    /**
     * 初始化方法
     * @param enumValues 校验的注解
     */
    @Override
    public void initialize(EnumValues enumValues) {
        for (int value : enumValues.values()) {
            ints.add(value);
        }
    }

    /**
     *
     * @param value  入参传的值
     * @param context
     * @return
     */
    @Override
    public boolean isValid(Integer value, ConstraintValidatorContext context) {
        //判断是否包含这个值
        return ints.contains(value);
    }
}

如果约束注解需要对其他数据类型进行校验，则可以的自定义对应数据类型的校验器，然后在约束注解头上的@Constraint注解中指定其他的校验器。

演示

校验注解和校验器自定义成功之后即可使用，如下：

@Data
public class AuthorDTO {
    @EnumValues(values = {1,2},message = "性别只能传入1或者2")
    private Integer gender;
}

总结

数据校验作为客户端和服务端的一道屏障，有着重要的作用，通过这篇文章希望能够对JSR-303数据校验有着全面的认识。