如何使用责任链默认优雅地进行参数校验？

前言

项目中参数校验十分重要，它可以保护我们应用程序的安全性和合法性。我想大家通常的做法是像下面这样做的:

@Override
public void validate(SignUpCommand command) {
    validateCommand(command); // will throw an exception if command is not valid
    validateUsername(command.getUsername()); // will throw an exception if username is duplicated
    validateEmail(commend.getEmail()); // will throw an exception if email is duplicated
}

这么做最大的优势就是简单直接，但是如果验证逻辑很复杂，会导致这个类变得很庞大，而且上面是通过抛出异常来改变代码执行流程，这也是一种不推荐的做法。

那么有什么更好的参数校验的方式呢？本文就推荐一种通过责任链设计模式来优雅地实现参数的校验功能，我们通过一个用户注册的例子来讲明白如何实现。

• 有效的注册数据——名字、姓氏、电子邮件、用户名和密码。
• 用户名必须是唯一的。
• 电子邮件必须是唯一的。

定义用户注册和验证结果类

1. 定义一个SignUpCommand类用来接受用户注册的属性信息。并且使用 @Value 注解让这个类不可变。

import lombok.Value;

import javax.validation.constraints.*;

@Value
public class SignUpCommand {

    @Min(2)
    @Max(40)
    @NotBlank
    private final String firstName;

    @Min(2)
    @Max(40)
    @NotBlank
    private final String lastName;

    @Min(2)
    @Max(40)
    @NotBlank
    private final String username;

    @NotBlank
    @Size(max = 60)
    @Email
    private final String email;

    @NotBlank
    @Size(min = 6, max = 20)
    private final String rawPassword;

• 使用javax.validation中的注解如@NotBlank、@Size来验证用户注册信息是否有效。
• 使用lombok的注解@Value，因为我希望命令对象是不可变的。注册用户的数据应与注册表中填写的数据相同。

2. 定义存储验证结果类ValidationResult，如下所示：

@Value
public class ValidationResult {
    private final boolean isValid;
    private final String errorMsg;

    public static ValidationResult valid() {
        return new ValidationResult(true, null);
    }

    public static ValidationResult invalid(String errorMsg) {
        return new ValidationResult(false, errorMsg);
    }

    public boolean notValid() {
        return !isValid;
    }
}

• 在我看来，这是一种非常方便的方法返回类型，并且比抛出带有验证消息的异常要好。

3. 既然是责任链，还需要定义一个“链”类ValidationStep，它是这些验证步骤的超类，我们希望将它们相互“链接”起来。

public abstract class ValidationStep<T> {

    private ValidationStep<T> next;

    public ValidationStep<T> linkWith(ValidationStep<T> next) {
        if (this.next == null) {
            this.next = next;
            return this;
        }
        ValidationStep<T> lastStep = this.next;
        while (lastStep.next != null) {
            lastStep = lastStep.next;
        }
        lastStep.next = next;
        return this;
    }

    public abstract ValidationResult validate(T toValidate);

    protected ValidationResult checkNext(T toValidate) {
        if (next == null) {
            return ValidationResult.valid();
        }

        return next.validate(toValidate);
    }
}

核心验证逻辑

现在我们开始进行参数校验的核心逻辑，也就是如何把上面定义的类给串联起来。

1. 我们定义一个用于注册验证的接口类SignUpValidationService

public interface SignUpValidationService {
    ValidationResult validate(SignUpCommand command);
}

2. 现在我们可以使用上面定义的类和责任链模式来轻松的实现，代码如下：

import lombok.AllArgsConstructor;
import org.springframework.stereotype.Service;

import javax.validation.ConstraintViolation;
import javax.validation.Validation;
import javax.validation.Validator;
import javax.validation.ValidatorFactory;
import java.util.Set;

@Service
@AllArgsConstructor
public class DefaultSignUpValidationService implements SignUpValidationService {

    private final UserRepository userRepository;

    @Override
    public ValidationResult validate(SignUpCommand command) {
        return new CommandConstraintsValidationStep()
                .linkWith(new UsernameDuplicationValidationStep(userRepository))
                .linkWith(new EmailDuplicationValidationStep(userRepository))
                .validate(command);
    }

    private static class CommandConstraintsValidationStep extends ValidationStep<SignUpCommand> {

        @Override
        public ValidationResult validate(SignUpCommand command) {
            try (ValidatorFactory validatorFactory = Validation.buildDefaultValidatorFactory()) {
                final Validator validator = validatorFactory.getValidator();
                final Set<ConstraintViolation<SignUpCommand>> constraintsViolations = validator.validate(command);

                if (!constraintsViolations.isEmpty()) {
                    return ValidationResult.invalid(constraintsViolations.iterator().next().getMessage());
                }
            }
            return checkNext(command);
        }
    }

    @AllArgsConstructor
    private static class UsernameDuplicationValidationStep extends ValidationStep<SignUpCommand> {

        private final UserRepository userRepository;

        @Override
        public ValidationResult validate(SignUpCommand command) {
            if (userRepository.findByUsername(command.getUsername()).isPresent()) {
                return ValidationResult.invalid(String.format("Username [%s] is already taken", command.getUsername()));
            }
            return checkNext(command);
        }
    }

    @AllArgsConstructor
    private static class EmailDuplicationValidationStep extends ValidationStep<SignUpCommand> {

        private final UserRepository userRepository;

        @Override
        public ValidationResult validate(SignUpCommand command) {
            if (userRepository.findByEmail(command.getEmail()).isPresent()) {
                return ValidationResult.invalid(String.format("Email [%s] is already taken", command.getEmail()));
            }
            return checkNext(command);
        }
    }
}

• validate方法是核心方法，其中调用linkWith方法组装参数的链式校验器，其中涉及多个验证类，先做基础验证，如果通过的话，去验证用户名是否重复，如果也通过的话，去验证Email是否重复。
• CommandConstraintsValidationStep类，此步骤是一个基础验证，所有的javax validation annotation都会被验证，比如是否为空，Email格式是否正确等等。这非常方便，我们不必自己编写这些验证器。如果一个对象是有效的，那么调用checkNext方法让流程进入下一步，checkNext，如果不是，ValidationResult 将立即返回。
• UsernameDuplicationValidationStep类，此步骤验证用户名是否重复，主要需要去查数据库了。如果是，那么将立即返回无效的ValidationResult，否则的话继续往后走，去验证下一步。
• EmailDuplicationValidationStep 类，电子邮件重复验证。因为没有下一步，如果电子邮件是唯一的，则将返回ValidationResult.valid()。

总结

上面就是通过责任链模式来实现我们参数校验的完整过程了，你学会了吗?这种方式可以优雅的将验证逻辑拆分到单独的类中，如果添加新的验证逻辑，只需要添加新的类，然后组装到“校验链”中。但是在我看来，这比较适合于用于校验相对复杂的场景，如果只是简单的校验就完全没必要这么做了，反而会增加代码的复杂度。

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