Javad的Validator框架概述

Java EE 6 提出了 Bean Validation 规范，使用注解的方式对 Java Bean 进行约束验证，不局限于某一层次或者某一编程模型，灵活易用。下边将向您系统的介绍该规范的各种特性。

概述 Bean Validation 规范

Bean 是 Java Bean 的缩写，在 Java 分层架构的实际应用中，从表示层到持久化层，每一层都需要对 Java Bean 进行业务符合性验证，如图 1 所示。然而对于同一个 Java Bean 的对象，在每一层都需要实现同样的验证逻辑时，这将是一项耗时且容易诱发错误的做法。Bean Validation 规范的目标就是避免多层验证的重复性。事实上，开发者更倾向于将验证规则直接放到 Java Bean 本身，使用注解的方式进行验证规则的设计。

 

图 1. Java 分层验证结构示意图

JSR303 规范(Bean Validation 规范)提供了对 Java EE 和 Java SE 中的 Java Bean 进行验证的方式。该规范主要使用注解的方式来实现对 Java Bean 的验证功能，并且这种方式会覆盖使用 XML 形式的验证描述符，从而使验证逻辑从业务代码中分离出来，如图 2 所示。

 

图 2. Java Bean 验证模型示意图

JSR303 规范提供的 API 是 Java Bean 对象模型的一般扩展，它并不局限于某一层或者某一编程模型，在服务器端和客户端都可使用，其最大的特点就是易用而且灵活。

Hibernate Validator4.0 是 JSR303 规范的参考实现之一，本文所有示例代码均使用该参考实现。

下面给出一个 Bean Validation 的简单示例(清单 1)：

清单 1：

public class Employee {   
 @NotNull(message = "The id of employee can not be null")   
 private Integer id;   
 
 @NotNull(message = "The name of employee can not be null")   
 @Size(min = 1,max = 10,message="The size of employee"s name must between 1 and 10")   
 private String name;   
 
 public int getId() {   
 return id;   
 }   
 public void setId(int id) {   
 this.id = id;   
 }   
 public String getName() {   
 return name;   
 }   
 public void setName(String name) {   
 this.name = name;   
 }   
 public static void main(String[] args) {   
 Employee employee = new Employee();   
 employee.setName("Zhang Guan Nan");   
 ValidatorFactory vf = Validation.buildDefaultValidatorFactory();   
 Validator validator = vf.getValidator();   
 Set<constraintviolation> set = validator.validate(employee);   
 for (ConstraintViolation constraintViolation : set) {   
 System.out.println(constraintViolation.getMessage());   
 }   
 }   
 }  

运行该示例的输出结果为：

The size of employee"s name must between 1 and 10  
The id of employee can not be null 

从示例中可以看出，Bean Validation 使用注解(@NotNull 和 @Size)的方式对字段 id 和 name 进行了约束声明，当该 Java Bean 被实际使用时，相关的验证器就会对该类的实例进行验证确保其符合该约束声明。完成 Java Bean 的验证通常可分为如下四个步骤：

1. 约束注解的定义

2. 约束验证规则(约束验证器)

3. 约束注解的声明

4. 约束验证流程

本文第二大部分将详细介绍约束注解的定义和约束验证规则;第三大部分将详细介绍约束注解的声明和约束验证流程;第四大部分将介绍 JSR303 规范提供的 API。

约束的定义

约束注解

Bean Validation 规范对约束的定义包括两部分，一是约束注解，清单 1 中的 @NotNull 就是约束注解;二是约束验证器，每一个约束注解都存在对应的约束验证器，约束验证器用来验证具体的 Java Bean 是否满足该约束注解声明的条件。

在 Java Bean 中，对某一方法、字段、属性或其组合形式等进行约束的注解，即为约束注解，如清单 2 所示：

清单 2：

@NotNull(message = "The id of employee can not be null")   
private Integer id;  

清单 2 的含义为：对于字段 id，在 Java Bean 的实例中值不能为空。对于每一个约束注解，在实际使用前必须有相关定义。JSR303 规范默认提供了几种约束注解的定义(见表 1)，我们也可以扩展规范提供的 API，实现符合自身业务需求的约束注解。

表 1. Bean Validation 规范内嵌的约束注解定义

约束注解名称	约束注解说明
@Null	验证对象是否为空
@NotNull	验证对象是否为非空
@AssertTrue	验证 Boolean 对象是否为 true
@AssertFalse	验证 Boolean 对象是否为 false
@Min	验证 Number 和 String 对象是否大等于指定的值
@Max	验证 Number 和 String 对象是否小等于指定的值
@DecimalMin	验证 Number 和 String 对象是否大等于指定的值，小数存在精度
@DecimalMax	验证 Number 和 String 对象是否小等于指定的值，小数存在精度
@Size	验证对象（Array,Collection,Map,String）长度是否在给定的范围之内
@Digits	验证 Number 和 String 的构成是否合法
@Past	验证 Date 和 Calendar 对象是否在当前时间之前
@Future	验证 Date 和 Calendar 对象是否在当前时间之后
@Pattern	验证 String 对象是否符合正则表达式的规则

约束注解和普通的注解一样，一个典型的约束注解的定义应该至少包括如下内容(清单 3)：

清单 3：

@Target({ })   // 约束注解应用的目标元素类型  
@Retention()   // 约束注解应用的时机  
@Constraint(validatedBy ={})  // 与约束注解关联的验证器  
public @interface ConstraintName{   
String message() default " ";   // 约束注解验证时的输出消息  
Class[] groups() default { };  // 约束注解在验证时所属的组别  
Classextends Payload>[] payload() default { }; // 约束注解的有效负载  
}  

约束注解应用的目标元素类型包括 METHOD, FIELD, TYPE, ANNOTATION_TYPE, CONSTRUCTOR, PARAMETER。METHOD 约束相关的 getter 方法;FIELD 约束相关的属性;TYPE 约束具体的 Java Bean;ANNOTATION_TYPE 用在组合约束中;该规范同样也支持对参数(PARAMETER)和构造器(CONSTRUCTOR)的约束。

验证时的组别属性将在本文第三大部分中组与组序列中详细介绍。

有效负载通常用来将一些元数据信息与该约束注解相关联，常用的一种情况是用负载表示验证结果的严重程度。

清单 4 给出一个验证字符串非空的约束注解的定义：

清单 4：

@Target({ METHOD, FIELD, ANNOTATION_TYPE, CONSTRUCTOR, PARAMETER })   
@Retention(RUNTIME)   
@Documented   
@Constraint(validatedBy = {NotEmptyValidator.class})   
public @interface NotEmpty {   
String message() default "this string may be empty";   
Class[] groups() default { };   
Classextends Payload>[] payload() default {};   
} 

约束注解定义完成后，需要同时实现与该约束注解关联的验证器。约束验证器的实现需要扩展 JSR303 规范提供的接口 javax.validation.ConstraintValidator。清单 5 给出该接口。

清单 5：

public interface ConstraintValidator<a < span="">extends Annotation, T> {   
void initialize(A constraintAnnotation);   
boolean isValid(T value, ConstraintValidatorContext context);   
}  

该接口有两个方法，方法 initialize 对验证器进行实例化，它必须在验证器的实例在使用之前被调用，并保证正确初始化验证器，它的参数是约束注解;方法 isValid 是进行约束验证的主体方法，其中 value 参数代表需要验证的实例，context 参数代表约束执行的上下文环境。

对于清单 4 定义的约束注解，清单 6 给出了与该注解对应的验证器的实现。

清单 6：

public class NotEmptyValidator implements ConstraintValidator{   
public void initialize(NotEmpty parameters) {   
}   
public boolean isValid(String string,   
   ConstraintValidatorContext constraintValidatorContext) {   
if (string == null) return false;   
else if(string.length()<1) return false;   
else return true;   
}   
}   

至此，一个可以声明并使用的约束注解已经定义完毕，清单 7 将给出该约束注解在实际程序中的使用。为节省篇幅，这里只给出针对清单 1 的增加和修改内容，未给出全部的示例代码，您可以在本文的附录中获得全部的代码。

清单 7：

首先在清单 1 中的类 Employee 中加入字段 company 和相应的 getter 和 setter 方法：

@NotEmpty 
private String company; 

然后在 main 函数中加入如下代码清单：

String company = new String();  
employee.setCompany(company);  

再次运行该程序，输出结果为：

The id of employee can not be null  
this string may be empty  
The size of employee"s name must between 1 and 10   

　多值约束

下面介绍 Bean Validation 规范的一个特性，多值约束(Multiple Constraints)：对于同一个目标元素，在进行约束注解声明时可以同时使用不同的属性达到对该目标元素进行多值验证的目的。如清单 8 所示：

清单 8：

public @interface ConstraintName{   
String message() default " ";   
Class[] groups() default { };   
Classextends Payload>[] payload() default { };   
@Target({ METHOD, FIELD, ANNOTATION_TYPE, CONSTRUCTOR, PARAMETER })   
@Retention(RUNTIME)   
@Documented   
@interface List {   
ConstraintName[] value();   
}   
}   

实现多值约束只需要在定义约束注解的同时定义一个 List(@interface List{})。使用该约束注解时，Bean Validation 将 value 数组里面的每一个元素都处理为一个普通的约束注解，并对其进行验证，所有约束条件均符合时才会验证通过。

清单 9 定义了一个约束注解，它用来验证某一字符串是否包含指定的内容。

清单 9：

@Target({ METHOD, FIELD, ANNOTATION_TYPE, CONSTRUCTOR, PARAMETER })   
@Retention(RUNTIME)   
@Documented   
@Constraint(validatedBy = PatternOfStringValidator.class)   
public @interface PatternOfString {   
String mustContainLetter();   
String message() default "this pattern may not be right";   
Class[] groups() default { };   
Classextends Payload>[] payload() default {};   
 
@Target({ METHOD, FIELD, ANNOTATION_TYPE})   
@Retention(RUNTIME)   
@interface List {   
PatternOfString[] value();   
}   
}   

该约束注解对应的验证器如清单 10 所示：

　清单 10：

public class PatternOfStringValidator implements ConstraintValidator  
 {   
private String letterIn;   
public void initialize(PatternOfString parameters) {   
this.letterIn=parameters.mustContainLetter();   
}   
public boolean isValid(String string,   
ConstraintValidatorContext constraintValidatorContext) {   
if (string.contains(letterIn))   
return true;   
return false;   
}   
}   

如果想验证某一字符串是否同时包含两个子串，那么多值约束就显得比较重要了，清单 11 将详细给出多值约束的使用。

清单 11：

在清单 1 中的类 Employee 中增加如下字段 place 以及相应的 getter 和 setter 方法：

@PatternOfString.List({   
@PatternOfString(mustContainLetter = "CH",   
message = "It does not belong to China"),  
@PatternOfString(mustContainLetter="MainLand",  
message="It does not belong to MainLand")})  
private String place; 

然后在 main 函数中加入如下代码清单：

String place = "C";   
employee.setPlace(place);    

再次运行该程序，输出结果为：

It does not belong to MainLand   
It does not belong to China  
this string may be empty  
The id of employee can not be null 
The size of employee"s name must between 1 and 10   

如果将 place 赋值为 String place = "CHINA"，则输出结果为：

this string may be empty   
The id of employee can not be null 
It does not belong to MainLand  
The size of employee"s name must between 1 and 10   

可见，该约束会对声明的两个约束注解分别进行验证，只要存在不符合约束验证规则的 Java Bean 实例，就将产生相应的验证失败信息。约束注解声明的时候可以根据不同的约束值使用 message 参数给出不同的输出信息。

组合约束

下面介绍 Bean Validation 规范中另一个重要的特性：组合约束。Bean Validation 规范允许将不同的约束进行组合来创建级别较高且功能较多的约束，从而避免原子级别约束的重复使用。如清单 4 定义的约束注解 @NotEmpty，是用来判断一个字符串在非空的基础上长度至少为 1，其实际意义等同于 @NotNull 和 @Size(min=1)的组合形式，因此可以将 @NotEmpty 约束定义为组合约束 NotEmpty2，如清单 12 所示：

清单 12：