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验证码的java代码怎么写

admin
后端开发
2025-08-11
42

可定义含数字字母的字符池，用 Random选指定位数字符拼接成字符串，如`String code = “”; for(int i=0;i

以下是关于 Java实现验证码功能 的完整指南，涵盖原理、代码实现、参数调优及常见问题解答，本文采用模块化叙述方式，结合代码注释与表格对比，帮助您快速掌握核心要点。

验证码基础原理

验证码本质是通过程序动态生成「人眼可识别但机器难以解析」的图形化文本，其核心目标在于区分人类用户与自动化脚本（防爬虫/刷票），典型特征包括：
随机性：每次请求返回不同内容
视觉干扰：背景噪点、干扰线、像素扭曲
字符变形：旋转、缩放、颜色渐变
安全边界：限制尝试次数、绑定Session/Token

验证码的java代码怎么写第1张

特性	作用	实现方式
随机字符串	基础防伪要素	`RandomStringUtils`工具类
图像渲染	可视化载体	`BufferedImage` + `Graphics2D`
干扰元素	破坏机器识别能力	噪声点、折线、弧线
字符扭曲	阻止光学字符识别(OCR)	仿射变换、路径偏移
时效控制	防止重放攻击	存入HttpSession并设置过期时间

完整代码实现（基于Servlet）

核心依赖包

import javax.imageio.ImageIO;
import javax.servlet.http.;
import java.awt.;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.util.Random;

主服务类 CaptchaServlet.java

public class CaptchaServlet extends HttpServlet {
    private static final int WIDTH = 120;      // 图片宽度
    private static final int HEIGHT = 40;      // 图片高度
    private static final String[] CHARS = "ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghjkmnpqrstuvwxyz23456789"; // 去除非字母数字字符
    private static final int LENGTH = 4;       // 验证码长度
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
        // 创建内存中的图片缓冲区
        BufferedImage image = new BufferedImage(WIDTH, HEIGHT, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        Graphics2D g = image.createGraphics();
        // ======== 第一步：绘制背景 ========
        g.setColor(Color.WHITE);
        g.fillRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT);
        // 添加渐变背景增强干扰
        int widthRange = WIDTH / 2;
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int x = new Random().nextInt(widthRange);
            int y = new Random().nextInt(HEIGHT);
            g.setColor(new Color(200 + i  10, 200 + i  10, 200 + i  10));
            g.drawOval(x, y, 2 + i, 2 + i);
        }
        // ======== 第二步：生成随机字符 ========
        StringBuilder captchaText = new StringBuilder();
        Font font = new Font("Arial", Font.BOLD, 28); // 初始字体大小
        g.setFont(font);
        // 精确计算字符间距
        FontMetrics fm = g.getFontMetrics();
        int charWidth = fm.charWidth('A');
        int totalWidth = (LENGTH 1)  charWidth;
        int startX = (WIDTH totalWidth) / 2;
        for (int i = 0; i < LENGTH; i++) {
            // 随机选择字符
            char c = CHARS[new Random().nextInt(CHARS.length)];
            captchaText.append(c);
            // 设置随机颜色（明度>128保证可读性）
            g.setColor(new Color(
                30 + new Random().nextInt(128),
                30 + new Random().nextInt(128),
                30 + new Random().nextInt(128)
            ));
            // 应用旋转变换（-30°~30°）
            AffineTransform transform = new AffineTransform();
            transform.rotate(Math.toRadians((new Random().nextInt(60) 30)), startX + i  charWidth, HEIGHT/2);
            g.setTransform(transform);
            // 绘制字符（带轻微垂直偏移）
            g.drawString(String.valueOf(c), startX + i  charWidth, HEIGHT/2 + (new Random().nextInt(10) 5));
            g.setTransform(new AffineTransform()); // 重置变换矩阵
        }
        // ======== 第三步：添加干扰元素 ========
        // 绘制干扰线
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            g.setColor(new Color(new Random().nextInt(255), new Random().nextInt(255), new Random().nextInt(255), 150));
            int x1 = new Random().nextInt(WIDTH);
            int y1 = new Random().nextInt(HEIGHT);
            int x2 = new Random().nextInt(WIDTH);
            int y2 = new Random().nextInt(HEIGHT);
            g.drawLine(x1, y1, x2, y2);
        }
        // 添加噪点
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            int x = new Random().nextInt(WIDTH);
            int y = new Random().nextInt(HEIGHT);
            g.setColor(new Color(new Random().nextInt(255), new Random().nextInt(255), new Random().nextInt(255)));
            g.fillRect(x, y, 1, 1);
        }
        // ======== 第四步：保存到Session并输出 ========
        HttpSession session = request.getSession();
        session.setAttribute("CAPTCHA_CODE", captchaText.toString());
        // 设置响应头
        response.setHeader("Pragma", "No-cache");
        response.setHeader("Cache-Control", "no-cache");
        response.setDateHeader("Expires", 0);
        response.setContentType("image/jpeg");
        ImageIO.write(image, "jpeg", response.getOutputStream());
    }
}

web.xml配置

<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>

关键参数详解与调优建议

参数名	默认值	作用说明	调优方向
`WIDTH/HEIGHT`	120×40	图片尺寸	根据UI设计调整，推荐比例3:1
`LENGTH`	4	验证码位数	平衡安全性与用户体验
`CHARS`	排除易混淆字符	可选字符集	可根据业务需求增减特殊符号
干扰线数量	8	影响机器识别难度	5-15条为宜
噪点密度	50	背景噪声强度	30-80个像素点
字体大小	28px	字符清晰度	需配合`FontMetrics`自动计算
有效期	无	未显式设置会导致永久有效	应在Session中设置超时时间

最佳实践建议：

双重校验机制：除前端展示外，后端仍需验证提交的验证码是否匹配Session中的值
频率限制：同一IP短时间内多次失败应触发临时封禁
多因子认证：高风险操作建议结合短信/邮箱二次验证
移动端适配：减小图片尺寸至80×30px，增大字符间距

前端调用示例（HTML+JS）

<img id="captchaImg" src="/captcha" onclick="refreshCaptcha()" alt="点击刷新验证码">
<input type="text" id="captchaInput" placeholder="请输入验证码">
<script>
function refreshCaptcha() {
    document.getElementById('captchaImg').src = '/captcha?' + Math.random();
    document.getElementById('captchaInput').value = '';
}
</script>