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SpringBoot整合Kaptcha实现图片验证码加减乘除

在开发Web应用时，验证码是一个常见的功能，它可以帮助我们防止机器人的恶意操作。今天我们将学习如何使用Kaptcha生成图片验证码，并自定义验证码内容为100以内的加减乘除运算。

1. 添加Kaptcha依赖

首先，确保你的项目中包含Kaptcha的依赖。对于Maven项目，可以在pom.xml中添加以下依赖：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.github.penggle/kaptcha -->
<dependency>
	<groupId>com.github.penggle</groupId>
	<artifactId>kaptcha</artifactId>
	<version>2.3.2</version>
</dependency>

2. 自定义文本生成器

我们需要创建一个自定义的文本生成器MathKaptchaTextCreator，它将生成包含加减乘除运算的验证码内容。

package com.bangbang.tracesource.admin.conf;

import com.google.code.kaptcha.text.impl.DefaultTextCreator;

import java.util.Random;

public class MathKaptchaTextCreator extends DefaultTextCreator {
    @Override
    public String getText() {
        Random random = new Random();
        int x = random.nextInt(100);
        int y = random.nextInt(100);
        String[] operators = {"+", "-", "*", "/"};
        String operator = operators[random.nextInt(4)];
        String expression = x + operator + y;
        int result = 0;
        switch (operator) {
            case "+":
                result = x + y;
                break;
            case "-":
                result = x - y;
                break;
            case "*":
                result = x * y;
                break;
            case "/":
                result = y == 0 ? x : x / y;
                break;
        }
        return expression + "=?@" + result;
    }
}

在这个实现中，我们生成了一个随机的加减乘除运算表达式，并将其结果附加在表达式的末尾，以@分隔。例如：1+1=?@2。

3. 配置Kaptcha

接下来，创建一个配置类KaptchaConfig来配置Kaptcha的属性，并指定我们的自定义文本生成器。

import com.google.code.kaptcha.impl.DefaultKaptcha;
import com.google.code.kaptcha.util.Config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.Properties;

@Component
public class KaptchaConfig {
    @Bean
    public DefaultKaptcha getDefaultKaptcha() {
        DefaultKaptcha defaultKaptcha = new DefaultKaptcha();
        Properties properties = new Properties();
        properties.setProperty("kaptcha.border", "yes");
        properties.setProperty("kaptcha.border.color", "105,179,90");
        properties.setProperty("kaptcha.textproducer.font.color", "black");
        properties.setProperty("kaptcha.image.width", "110");
        properties.setProperty("kaptcha.image.height", "40");
        properties.setProperty("kaptcha.textproducer.font.size", "35");
        properties.setProperty("kaptcha.session.key", "code");
        properties.setProperty("kaptcha.textproducer.impl", "com.shy.admin.conf.MathKaptchaTextCreator");
        properties.setProperty("kaptcha.textproducer.font.names", "宋体,楷体,微软雅黑");
        // 设置干扰线
        properties.setProperty("kaptcha.obscurificator.impl", "com.google.code.kaptcha.impl.FishEyeGimpy");
        Config config = new Config(properties);
        defaultKaptcha.setConfig(config);
        return defaultKaptcha;
    }
}

4. 获取验证码图片的方法

我们还需要一个控制器方法来生成和返回验证码图片。

import com.google.code.kaptcha.impl.DefaultKaptcha;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;

import javax.imageio.ImageIO;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;

public class KaptchaController {

    @Autowired
    private DefaultKaptcha defaultKaptcha;

    @RequestMapping(value = "/kaptcha", method = RequestMethod.GET)
    public void getKaptcha(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse)
            throws IOException {
        byte[] captchaChallengeAsJpeg;
        ByteArrayOutputStream jpegOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        try {
            // 生产验证码字符串并保存到session中 eg: 3-2=?@1
            String createText = defaultKaptcha.createText();
            // capStr就是算术题 也就是用户看到的验证码
            String capStr = createText.substring(0, createText.lastIndexOf("@"));
            // code 就是算术的结果 也就是输入的验证码
            String code = createText.substring(createText.lastIndexOf("@") + 1);
            httpServletRequest.getSession().setAttribute("KAPTCHA_SESSION_KEY", code);
            // 使用生产的验证码字符串返回一个BufferedImage对象并转为byte写入到byte数组中
            BufferedImage challenge = defaultKaptcha.createImage(capStr);
            ImageIO.write(challenge, "jpg", jpegOutputStream);
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            httpServletResponse.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND);
            return;
        }
        captchaChallengeAsJpeg = jpegOutputStream.toByteArray();
        httpServletResponse.setHeader("Cache-Control", "no-store");
        httpServletResponse.setHeader("Pragma", "no-cache");
        httpServletResponse.setDateHeader("Expires", 0);
        httpServletResponse.setContentType("image/jpeg");
        httpServletResponse.getOutputStream().write(captchaChallengeAsJpeg);
        httpServletResponse.getOutputStream().flush();
    }
}

4.1. 详细讲解控制器中的切割操作

在控制器方法中，我们生成了验证码文本并将其保存在session中。生成的验证码文本格式为：1+1=?@2。接下来，我们需要将表达式和结果分离开来，以便将结果保存在session中用于验证用户输入。

// 生产验证码字符串并保存到session中 eg: 3-2=?@1
String createText = defaultKaptcha.createText();
// capStr就是算术题 也就是用户看到的验证码
String capStr = createText.substring(0, createText.lastIndexOf("@"));
// code 就是算术的结果 也就是输入的验证码
String code = createText.substring(createText.lastIndexOf("@") + 1);
httpServletRequest.getSession().setAttribute("KAPTCHA_SESSION_KEY", code);

在这段代码中：

1. createText = defaultKaptcha.createText();：生成验证码文本，例如：1+1=?@2。
2. capStr = createText.substring(0, createText.lastIndexOf("@"));：获取运算表达式部分，即1+1=?。
3. code = createText.substring(createText.lastIndexOf("@") + 1);：获取运算结果部分，即2。
4. httpServletRequest.getSession().setAttribute("KAPTCHA_SESSION_KEY", code);：将运算结果保存到session中，用于后续的验证。

通过这种方式，我们可以将验证码的运算表达式和结果分离开来，用户看到的是表达式部分，而验证时使用的是结果部分。

生成的验证码如下图所示：

5. 总结

通过上述步骤，我们实现了一个自定义的Kaptcha图片验证码生成器，该生成器可以生成包含100以内的加减乘除运算的验证码。通过这种方式，我们不仅可以提高验证码的安全性，还能增强用户体验。

希望这篇博客对你有所帮助！如果有任何问题或建议，欢迎在评论区留言。