图形验证码的Java通用类

 

 

在应用程序中为防止系统被攻击程序自动访问，通常提供一个人眼容易识别,但程序很难识别的图形，图形内是随机产生的一些字符。为防止被攻击程序自动识别，字符通常会在位置和颜色上作随机处理。

为便于使用，本人用 java实现了一个生成随机字符图片的通用类,封装了生成过程的复杂性,能非常方便的使用。

实现类类名为RandomGraphic，它由一个静态工厂方法createInstance(int charCount)来创建对象实例，charCount指定图片中字符的个数，最多16个。

提供了两个方法来生成随机图片，一个方法String drawNumber(String graphicFormat,OutputStream out) 生成的图片中都是随机数字，由0-9组成。

另一个方法String drawAlpha(String graphicFormat,OutputStream out)生成的图片中都是随机字母，由a-z组成,生成的字符个数在工厂方法中指定。将数字和图片分开是因为有些数字和字母人眼看上去很难区分，反而影响用户输入。

graphicFormat为生成图片格式，取常量值GRAPHIC_JPEG 或 GRAPHIC_PNG

out用来输出生成的图片文件内容，可以是一个文件，或servlet中输出到客户端的流，以便于在页面显示。

 

下面给出原码和在servlet中的示例代码。

 

 

package net;

import java.awt.Color;

import java.awt.Font;

import java.awt.Graphics2D;

import java.awt.image.BufferedImage;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.OutputStream;

import java.util.Random;

import javax.imageio.ImageIO;

/**

 * 生成随机数字或字母串，以图像方式显示，用于人工识别，使程序很难识别。

 *  减小系统被程序自动攻击的可能性。

 *  生成的图形颜色由红、黑、蓝、紫4中随机组合而成，数字或字母垂直方向位置在

 *  一定范围内也是随机的，减少被程序自动识别的几率。

 *  由于数字的0，1，2易和字母的o，l,z混淆，使人眼难以识别，因此不生成数字

 *  和字母的混合串。

 *  生成的串字母统一用小写，串的最大长度为16。

 *

 * @version

 *  @Since

 * @See Also

 * @author lchen

 * Create Date 2005-12-16

 *

 */

public class RandomGraphic {

 //字符的高度和宽度，单位为像素

 private int wordHeight = 10;

 private int wordWidth = 15;

 //字符大小

 private int fontSize = 16;

 //最大字符串个数

 private  static final int MAX_CHARCOUNT = 16;

 

 //垂直方向起始位置

 private final int initypos = 5;

 

 

 //要生成的字符个数，由工厂方法得到

 private int charCount = 0;

 

 

 //颜色数组，绘制字串时随机选择一个

 private static final Color[] CHAR_COLOR = {Color.RED,Color.BLUE,Color.GREEN,Color.MAGENTA};

 

 //随机数生成器

 private Random r = new Random();

 

 /**

  * 生成图像的格式常量，JPEG格式,生成为文件时扩展名为.jpg；

  * 输出到页面时需要设置MIME type 为image/jpeg

  */

 public static String GRAPHIC_JPEG = "JPEG";

 /**

  * 生成图像的格式常量，PNG格式,生成为文件时扩展名为.png；

  * 输出到页面时需要设置MIME type 为image/png

  */

 public static String GRAPHIC_PNG = "PNG";

 

 

 

 //用工厂方法创建对象

 protected RandomGraphic(int charCount){

  this.charCount = charCount;

 }

 

 

 /**

  * 创建对象的工厂方法

  * @param charCount  要生成的字符个数，个数在1到16之间

  *

  * Return 返回RandomGraphic对象实例

  * @throws Exception  参数charCount错误时抛出

  */

 public static RandomGraphic createInstance(int charCount) throws Exception{

  if (charCount < 1 || charCount > MAX_CHARCOUNT){

   throw new Exception("Invalid parameter charCount,charCount should between in 1 and 16");

  }

  return new RandomGraphic(charCount);

 }

 

 

 /**

  * 随机生成一个数字串，并以图像方式绘制，绘制结果输出到流out中

  *

  * @param graphicFormat 设置生成的图像格式，值为GRAPHIC_JPEG或GRAPHIC_PNG

  * @param out  图像结果输出流

  * @return   随机生成的串的值

  * @throws IOException

  */

 public String drawNumber(String graphicFormat,OutputStream out) throws IOException{

//  随机生成的串的值

  String charValue = "";

  charValue = randNumber();

  return draw(charValue,graphicFormat,out);

  

 }

 /**

  * 随机生成一个字母串，并以图像方式绘制，绘制结果输出到流out中

  *

  * @param graphicFormat 设置生成的图像格式，值为GRAPHIC_JPEG或GRAPHIC_PNG

  * @param out  图像结果输出流

  * @return   随机生成的串的值

  * @throws IOException

  */

 public String drawAlpha(String graphicFormat,OutputStream out) throws IOException{

//  随机生成的串的值

  String charValue = "";

  charValue = randAlpha();

  return draw(charValue,graphicFormat,out);

  

 }

 

 

 

 

 /**

  * 以图像方式绘制字符串，绘制结果输出到流out中

  * @param charValue  要绘制的字符串

  * @param graphicFormat 设置生成的图像格式，值为GRAPHIC_JPEG或GRAPHIC_PNG

  * @param out  图像结果输出流

  * @return   随机生成的串的值

  * @throws IOException

  */

 protected String draw(String charValue,String graphicFormat,OutputStream out) throws IOException{

  

  //计算图像的宽度和高度

  int w = (charCount+2) * wordWidth;

  int h = wordHeight * 3;

  //创建内存图像区

  BufferedImage bi = new BufferedImage(w,h,BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR);

  Graphics2D g = bi.createGraphics();

  

  //设置背景色

  Color backColor = Color.WHITE;

  g.setBackground(backColor);

  g.fillRect(0,0,w,h);

  

  //设置font

  g.setFont(new Font(null,Font.BOLD,fontSize));

  //绘制charValue,每个字符颜色随机

  for(int i = 0; i < charCount; i++){

   String c = charValue.substring(i,i+1);

   Color color =  CHAR_COLOR[randomInt(0,CHAR_COLOR.length)];

   g.setColor(color);

   int xpos = (i+1) * wordWidth;

   //垂直方向上随机

   int ypos = randomInt(initypos+wordHeight,initypos+wordHeight*2);

   g.drawString(c,xpos,ypos);

  }

  g.dispose();

  bi.flush();

  // 输出到流

  ImageIO.write(bi,graphicFormat,out);

  

  return charValue;

 }

 

 

 

 

 protected String randNumber(){

  String charValue = "";

  //生成随机数字串

  for (int i = 0; i < charCount; i++){

   charValue += String.valueOf(randomInt(0,10));

  }

  return charValue;

 }

 

 

 private String randAlpha(){

  String charValue = "";

  //生成随机字母串

  for (int i = 0; i < charCount; i++){

   char c = (char) (randomInt(0,26)+'a');

   charValue += String.valueOf(c);

  }

  return charValue;

 }

 

 

 

 /**

  * 返回[from,to)之间的一个随机整数

  *

  * @param from 起始值

  * @param to 结束值

  * @return  [from,to)之间的一个随机整数

  */

 protected int randomInt(int from,int to){

  //Random r = new Random();

  return from+r.nextInt(to-from);

 }

 

 

 

 /**

  * @param args

  * @throws Exception

  */

 public static void main(String[] args) throws Exception {

 

  System.out.println(RandomGraphic.createInstance(5).drawAlpha(RandomGraphic.GRAPHIC_PNG,new FileOutputStream("c:/myimg.png")));

  

 }

 

}

RandomGraphic类原代码结束

 

在servlet中使用该类，将图片输出到客户端，在页面上就可显示随机图片

package net;

import java.io.IOException;

import javax.servlet.ServletException;

import javax.servlet.http.HttpServlet;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

public class RandImage extends HttpServlet {

 public RandImage() {

  super();

 

 }

 

 

 protected void doGet(HttpServletRequest req,HttpServletResponse res) throws IOException,ServletException{

//设置输出内容为图像，格式为jpeg

  res.setContentType("image/jpg");

  try {

//将内容输出到响应客户端对象的输出流中，生成的图片中包含6个字符

   String v = RandomGraphic.createInstance(6).drawAlpha(RandomGraphic.GRAPHIC_JPEG,res.getOutputStream());

//将字符串的值保留在session中，便于和用户手工输入的验证码比较，比较部分不是本文讨论重点，故略

   req.getSession().setAttribute("rv",v);

  } catch (Exception e) {

  

   e.printStackTrace();

  }

 

 }

 

}

需要在web.xml中配置该servlet

 <servlet>

   <servlet-name>RandImage</servlet-name>

   <servlet-class>net.RandImage</servlet-class>

  </servlet>

  

  <servlet-mapping>

   <servlet-name>RandImage</servlet-name>

   <url-pattern>/RandImage</url-pattern>

  </servlet-mapping>

 

然后在一个页面中用下面的代码来显示图片

<html>

<body>

验证码： <image src="RandImage" />

</body>

</html>

 

要增加图片的识别难度,还可以在draw方法中对图象进行一定程度变形回旋转处理，或者在图片中添加随机干扰线条，但要保证用人眼能比较容易识别。