Kaptcha实现验证码

一、Kaptcha概述

Kaptcha是一个开源的验证码生成工具，它由Java语言编写，具有易用性和可扩展性。它可以生成各种类型的验证码图像，例如数字、字符、中文、算术表达式等等。Kaptcha的主要特点是生成的验证码图像具有一定的干扰效果，这可以有效地防止机器人攻击。

Kaptcha的安装非常简单，只需要在Maven配置文件中添加以下依赖即可：

<dependency>
    <groupId>com.github.penggle</groupId>
    <artifactId>kaptcha</artifactId>
    <version>2.3.2</version>
</dependency>

二、Kaptcha的使用

使用Kaptcha生成验证码非常简单，只需要以下几步：

1、在Spring配置文件中配置Kaptcha Bean：

<bean id="kaptcha" class="com.google.code.kaptcha.impl.DefaultKaptcha">
    <property name="config">
        <bean class="com.google.code.kaptcha.util.Config">
            <property name="width" value="150" />
            <property name="height" value="50" />
            <property name="textProducerCharLength" value="4" />
            <property name="textProducerFontNames" value="Arial, Courier" />
            <property name="noiseImpl" value="com.google.code.kaptcha.impl.NoNoise" />
            <property name="obscurificatorImpl" value="com.google.code.kaptcha.impl.ShadowGimpy" />
            <property name="textProducerImpl" value="com.google.code.kaptcha.text.DefaultTextCreator" />
        </bean>
    </property>
</bean>

其中height和width属性可以设置验证码图像的大小，textProducerCharLength属性用于设置验证码的长度，textProducerFontNames属性是字体的名称，noiseImpl和obscurificatorImpl属性设置生成验证码图像的干扰效果，textProducerImpl属性是生成验证码的类型。

2、在Controller中使用Kaptcha生成验证码：

@Controller
public class UserController {

    @Autowired
    private DefaultKaptcha kaptcha;

    @GetMapping("/login")
    public String login() {
        return "login";
    }

    @PostMapping("/login")
    public String login(String username, String password, String code, HttpSession session) {

        String kaptchaText = (String) session.getAttribute(Constants.KAPTCHA_SESSION_KEY);

        if (!kaptchaText.equals(code)) {
            return "redirect:/login?error";
        }

        // Do login

        return "redirect:/home";
    }

    @GetMapping("/code")
    public void generateCode(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
        response.setDateHeader("Expires", 0);
        response.setHeader("Cache-Control", "no-store, no-cache, must-revalidate");
        response.addHeader("Cache-Control", "post-check=0, pre-check=0");
        response.setHeader("Pragma", "no-cache");
        response.setContentType("image/jpeg");

        String kaptchaText = kaptcha.createText();
        session.setAttribute(Constants.KAPTCHA_SESSION_KEY, kaptchaText);

        BufferedImage image = kaptcha.createImage(kaptchaText);

        ServletOutputStream out = response.getOutputStream();
        ImageIO.write(image, "jpg", out);
        out.flush();
    }
}

在登录表单中，使用标签来生成验证码的图片，例如：

<label>验证码:</label>
<input type="text" name="code" required>
<img src="/code" onclick="this.src='/code?' + Math.random()" title="看不清？点击更换" />

在generateCode方法中，使用Kaptcha生成验证码图像，并将验证码文本保存到Session中。该方法将生成的验证码图像输出到客户端浏览器。

三、Kaptcha的自定义

Kaptcha提供了很多可定制的选项，例如字体类型、干扰效果等等。除了配置文件中提供的属性外，我们还可以创建自己的Kaptcha类，覆盖其中的方法来实现自定义的验证码生成规则。

例如我们可以创建一个类MyKaptcha，将其中的textProducerImpl属性设置为自定义的实现类MyTextCreator，覆盖其中的createText方法，生成包含字母和数字的4位验证码文本。代码如下：

public class MyKaptcha extends DefaultKaptcha {

    @Override
    public Producer getTextProducer() {
        if (textProducer == null) {
            textProducer = new MyTextCreator(getTextProducerCharString());
        }
        return textProducer;
    }
}

public class MyTextCreator extends DefaultTextCreator {

    public MyTextCreator(String charString) {
        super(charString);
    }

    @Override
    public String createText() {
        String text = super.createText();
        return text.replaceAll("[^a-zA-Z0-9]", ""); // 只包含字母和数字
    }
}

然后可以在Spring配置文件中将Kaptcha Bean配置成我们自己创建的MyKaptcha，生成的验证码就是包含字母和数字的4位验证码文本了。

四、Kaptcha的优化

虽然Kaptcha已经非常强大，但是我们也可以在某些方面对其进行优化，例如：

1、使用base64编码生成验证码，减少网络请求次数。

2、将验证码文本存储在Redis缓存中，避免服务器重启后验证码失效。

3、使用异步请求生成验证码，提高系统性能。

4、将验证码文本存储在数据库中，方便后续统计和监控。

以上优化措施可以根据具体的情况来选择或者结合使用，可以帮助我们更好的使用Kaptcha来生成验证码。