【Java 进阶篇】Java Web开发：实现验证码功能

我就是我 2024-02-20 11:56 9阅读 0赞

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在Web应用程序中，验证码（CAPTCHA）是一种常见的安全工具，用于验证用户是否为人类而不是机器。验证码通常以图像形式呈现，要求用户在登录或注册时输入正确的字符。在这篇文章中，我们将详细介绍如何在Java Web应用程序中实现验证码功能。

### 什么是验证码？ ###

验证码是“全自动区分计算机和人类的公证测试”（Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart）的缩写。它是一种用于识别用户是否为真实人类的技术。验证码通常包括一个随机生成的字符串，用户需要在输入框中输入正确的字符串以证明他们不是机器人。

验证码的主要目的是防止自动化机器人攻击，例如恶意注册帐户、暴力破解密码或发垃圾邮件。通过要求用户执行某种人类可识别的操作，如识别字符或选择特定图像，可以降低自动化机器人的效率。

### 验证码的种类 ###

在Web开发中，有多种类型的验证码，包括：

1.  **字符验证码**：用户需要识别并输入一个包含随机字符的图像。
2.  **图像验证码**：用户需要在一组图像中选择特定的图像，以证明他们是人类。
3.  **数学验证码**：用户需要解决一个简单的数学问题，如加法或减法，以证明他们是人类。
4.  **音频验证码**：用户需要听取和输入一个音频中的数字或单词。
5.  **滑块验证码**：用户需要拖动一个滑块来证明他们是人类。

在本文中，我们将重点介绍字符验证码的实现，这是最常见的验证码类型之一。

### 实现字符验证码 ###

要实现字符验证码，我们将使用Java的Servlet技术和一些开源库。以下是步骤：

#### 步骤1：创建一个新的Java Web项目 ####

首先，您需要创建一个新的Java Web项目。您可以使用Eclipse、IntelliJ IDEA或任何其他您喜欢的IDE。在项目中，创建一个新的Servlet，我们将在其中实现验证码生成和呈现。

#### 步骤2：导入必要的库 ####

为了生成验证码图像，我们将使用Java的`BufferedImage`类。此外，我们还需要用于生成随机字符的Java库。在`web.xml`文件中，将Servlet的URL映射设置为您希望验证码可访问的URL路径。

<servlet>
        <servlet-name>CaptchaServlet</servlet-name>
        <servlet-class>com.example.CaptchaServlet</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>CaptchaServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/captcha</url-pattern>
    </servlet-mapping>

#### 步骤3：实现CaptchaServlet ####

现在，我们将实现`CaptchaServlet`，这是生成和呈现验证码的核心部分。以下是一个示例实现：

@WebServlet("/captcha")
    public class CaptchaServlet extends HttpServlet {
        
        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
        protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        
            int width = 200;
            int height = 50;
    
            // 创建一个图像缓冲区
            BufferedImage bufferedImage = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
    
            // 获取图形上下文
            Graphics2D g2d = bufferedImage.createGraphics();
    
            // 设置背景颜色
            g2d.setColor(Color.white);
            g2d.fillRect(0, 0, width, height);
    
            // 生成随机字符
            String captchaText = generateRandomString(5); // 生成包含5个字符的随机字符串
    
            // 将验证码文本存储在Session中，以便稍后验证
            HttpSession session = request.getSession();
            session.setAttribute("captcha", captchaText);
    
            // 设置字体和字体大小
            g2d.setFont(new Font("SansSerif", Font.BOLD, 24));
    
            // 设置文本颜色
            g2d.setColor(Color.black);
    
            // 在图像上绘制验证码文本
            g2d.drawString(captchaText, 50, 30);
    
            // 添加一些噪音，使验证码更难以识别
            addNoise(g2d, width, height);
    
            // 设置响应内容类型
            response.setContentType("image/png");
    
            // 获取响应的输出流
            OutputStream os = response.getOutputStream();
    
            // 将图像写入响应
            ImageIO.write(bufferedImage, "png", os);
    
            // 关闭输出流
            os.close();
        }
    
        // 生成随机字符串
        private String generateRandomString(int length) {
        
            String characters = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789";
            StringBuilder randomString = new StringBuilder();
            Random random = new Random();
    
            for (int i = 0; i < length; i++) {
        
                int index = random.nextInt(characters.length());
                randomString.append(characters.charAt(index));
            }
    
            return randomString.toString();
        }
    
        // 添加噪音
        private void addNoise(Graphics2D g2d, int width, int height) {
        
            Random random = new Random();
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
        
                int x = random.nextInt(width);
                int y = random.nextInt(height);
                int size = random.nextInt(5);
                g2d.setColor(new Color(random.nextFloat(), random.nextFloat(), random.nextFloat()));
                g2d.fillRect(x, y, size, size);
            }
        }
    }

在这个示例中，我们首先创建一个`BufferedImage`对象，然后使用`Graphics2D`对象绘制验证码图像。验证码文本是通过`generateRandomString`方法生成的，并存储在Session中以供稍后验证。最后，我们将图像写入响应的输出流。

#### 步骤4：在JSP页面中显示验证码 ####

要在JSP页面中显示验证码，您可以使用以下代码：

这将在页面上显示生成的验证码图像。用户可以查看并输入验证码。

#### 步骤5：验证用户输入 ####

为了验证用户输入的验证码是否正确，您需要在提交表单时进行检查。通常，用户的输入将与存储在Session中的验证码进行比较。

以下是一个示例JSP表单，用户可以在其中输入验证码：

<form action="login" method="post">
        <label for="username">Username:</label>
        <input type="text" name="username" id="username" required>
        <br>
        <label for="password">Password:</label>
        <input type="password" name="password" id="password" required>
        <br>
        <label for="captcha">Captcha:</label>
        <input type="text" name="captcha" id="captcha" required>
        <img src="captcha" alt="Captcha Image" />
        <br>
        <input type="submit" value="Login">
    </form>

#### 步骤6：验证用户输入 ####

在处理登录请求时，您可以验证用户输入的验证码是否与存储在Session中的验证码匹配。以下是一个示例Servlet，用于处理登录请求和验证验证码：

@WebServlet("/login")
    public class LoginServlet extends HttpServlet {
        
        private static final long serialVersionUID = 1L;
    
        protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        
            String username = request.getParameter("username");
            String password = request.getParameter("password");
            String enteredCaptcha = request.getParameter("captcha");
    
            HttpSession session = request.getSession();
            String storedCaptcha = (String) session.getAttribute("captcha");
    
            if (enteredCaptcha != null && enteredCaptcha.equals(storedCaptcha)) {
        
                // 验证码正确，继续处理登录
                if ("admin".equals(username) && "password".equals(password)) {
        
                    // 登录成功
                    response.getWriter().write("Login successful");
                } else {
        
                    // 登录失败
                    response.getWriter().write("Login failed");
                }
            } else {
        
                // 验证码错误
                response.getWriter().write("Invalid captcha");
            }
        }
    }

在此示例中，我们首先从用户请求中获取用户名、密码和输入的验证码。然后，我们检查输入的验证码是否与存储在Session中的验证码匹配。如果验证码正确，我们继续验证用户名和密码。如果一切都正确，用户将获得成功的消息。否则，他们将收到适当的错误消息。

### 总结 ###

验证码是Web应用程序中常用的安全工具，用于防止自动化机器人攻击。通过实现字符验证码，您可以有效地保护您的应用程序免受恶意活动的影响。

在本文中，我们介绍了如何使用Java Servlet技术创建和显示验证码图像，以及如何在用户登录时验证用户的输入。这只是验证码实现的一个示例，您可以根据需要进行自定义和扩展。希望这篇文章能帮助您实现验证码功能，提高您Web应用程序的安全性。

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 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <strong><font>作者信息</font></strong><br> <br> <font> 作者 ： 繁依Fanyi</font><br> <font>CSDN：</font> <a href="https://blog.csdn.net/qq_21484461?spm=1000.2115.3001.5343" rel="nofollow"><font>https://techfanyi.blog.csdn.net</font></a><br> <font>掘金：</font><a href="https://juejin.cn/user/4154386571867191" rel="nofollow"><font>https://juejin.cn/user/4154386571867191</font></a> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[ee6246a97e76456ea2a96231b3fde401.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/e5280ec7afbe4a6695cdd59839f80bda.png