JSP开发之生成图片验证码技术的详解

什么是图片验证码

图片验证码是一种常见的图形验证码，用于验证用户是否为真实用户，防止恶意机器程序攻击，比如暴力破解密码、模拟用户登录等。图片验证码通常由一张随机生成的图像和一个文本框组成，用户需要手动输入图像中显示的文本才能通过验证。

生成图片验证码的技术

在JSP开发中，生成图片验证码的技术通常使用Java中的Graphics2D类和ImageIO类。其中Graphics2D类用于绘制图像，ImageIO类用于将图像保存为二进制数据流，以便在网页中显示。

以下是生成图片验证码的详细步骤：

1. 生成随机字符

使用Random类生成随机字符序列，并将其存储为session变量，以便后续校验验证码的正确性。

示例代码：

Random random = new Random();
String charset = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
String captcha = "";
for(int i=0; i<4; i++){
    int index = random.nextInt(charset.length());
    captcha += charset.charAt(index);
}
session.setAttribute("captcha", captcha);

2. 创建BufferedImage对象

使用BufferedImage类创建一个空的图片对象，并设置其宽度、高度和颜色模式。

示例代码：

BufferedImage image = new BufferedImage(120, 30, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

3. 绘制图片背景色和干扰线

使用Graphics2D类在图片上绘制背景色和干扰线，以增加图片的难度，使其难以被机器程序识别。

示例代码：

Graphics2D g = (Graphics2D) image.getGraphics();
g.setColor(Color.WHITE);
g.fillRect(0, 0, 120, 30);
g.setColor(Color.BLACK);
for(int i=0; i<10; i++){
    int x1 = random.nextInt(120);
    int y1 = random.nextInt(30);
    int x2 = random.nextInt(120);
    int y2 = random.nextInt(30);
    g.drawLine(x1, y1, x2, y2);
}

4. 绘制图片文本

使用Graphics2D类在图片上绘制随机生成的文本，以便用户手动输入。使用Font类设置文本字体和大小。

示例代码：

g.setColor(Color.RED);
g.setFont(new Font("Verdana", Font.BOLD, 20));
for(int i=0; i<4; i++){
    String c = String.valueOf(captcha.charAt(i));
    g.drawString(c, 10+i*20, 20);
}

5. 将图片保存为二进制数据流

使用ImageIO类将图片保存为二进制数据流，并将其存储为session变量，以便在JSP页面中显示图片。

示例代码：

ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
ImageIO.write(image, "jpeg", out);
byte[] bytes = out.toByteArray();
session.setAttribute("captchaImage", bytes);

示例说明

假设有一个JSP页面，需要用户手动输入验证码才能完成登录操作。在登录页面上显示一个图片验证码，并在用户输入验证码后进行校验。

以下是生成和验证图片验证码的示例代码：

生成图片验证码的JSP页面代码

<%
Random random = new Random();
String charset = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
String captcha = "";
for(int i=0; i<4; i++){
    int index = random.nextInt(charset.length());
    captcha += charset.charAt(index);
}
session.setAttribute("captcha", captcha);

BufferedImage image = new BufferedImage(120, 30, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
Graphics2D g = (Graphics2D) image.getGraphics();
g.setColor(Color.WHITE);
g.fillRect(0, 0, 120, 30);
g.setColor(Color.BLACK);
for(int i=0; i<10; i++){
    int x1 = random.nextInt(120);
    int y1 = random.nextInt(30);
    int x2 = random.nextInt(120);
    int y2 = random.nextInt(30);
    g.drawLine(x1, y1, x2, y2);
}
g.setColor(Color.RED);
g.setFont(new Font("Verdana", Font.BOLD, 20));
for(int i=0; i<4; i++){
    String c = String.valueOf(captcha.charAt(i));
    g.drawString(c, 10+i*20, 20);
}
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
ImageIO.write(image, "jpeg", out);
byte[] bytes = out.toByteArray();
session.setAttribute("captchaImage", bytes);
%>

<img src="data:image/jpeg;base64,<%=java.util.Base64.getEncoder().encodeToString((byte[])session.getAttribute("captchaImage"))%>"/>

校验图片验证码的JSP页面代码

<%
String inputCaptcha = request.getParameter("captcha");
String captcha = (String)session.getAttribute("captcha");
if(inputCaptcha != null && captcha != null){
    if(inputCaptcha.equalsIgnoreCase(captcha)){
        out.println("验证码正确！");
    }else{
        out.println("验证码错误！");
    }
}
%>

<form method="post">
    <label>用户名：</label><input type="text" name="username"><br>
    <label>密码：</label><input type="password" name="password"><br>
    <label>验证码：</label><input type="text" name="captcha"><br>
    <img src="data:image/jpeg;base64,<%=java.util.Base64.getEncoder().encodeToString((byte[])session.getAttribute("captchaImage"))%>"/><br>
    <input type="submit" value="登录">
</form>

以上示例中，生成图片验证码的JSP页面使用了Java的BufferedImage、Graphics2D和ImageIO类，根据随机生成的字符文本和语义文本拼接绘制了一张包含随机字符和干扰线的图片，并将其保存为二进制数据流存储到session中。校验图片验证码的JSP页面使用了session中存储的随机字符文本，将用户输入的验证码和随机字符文本进行比对，判断输入的验证码是否正确。完整的图片验证码应用还可以考虑多种干扰元素，支持局部刷新等特性，以增加验证码的复杂度和安全性。