Go语言高效率Web开发一：参数校验三种方式的最优解

巫师韩
4,188 阅读11分钟

web开发中，你肯定见到过各种各样的表单或接口数据校验：

  • 客户端参数校验：在数据提交到服务器之前，发生在浏览器端或者app应用端，相比服务器端校验，用户体验更好，能实时反馈用户的输入校验结果。

  • 服务器端参数校验：发生在客户端提交数据并被服务器端程序接收之后，通常服务器端校验都是发生在将数据写入数据库之前，如果数据没通过校验，则会直接从服务器端返回错误消息，并且告诉客户端发生错误的具体位置和原因，服务器端校验不像客户端校验那样有好的用户体验，因为它直到整个表单都提交后才能返回错误信息。但是服务器端校验是应用对抗错误，恶意数据的最后防线，在这之后，数据将被持久化至数据库。当今所有的服务端框架都提供了数据校验与过滤功能（让数据更安全）。

本文主要讨论服务器端参数校验

确保用户以正确格式输入数据，提交的数据能使后端应用程序正常工作，同时在一切用户的输入都是不可信的前提下（比如xss跨域脚本攻击，sql注入），参数验证是不可或缺的一环，也是很繁琐效率不高的一环，在对接表单提交或者api接口数据提交，程序里充斥着大量重复验证逻辑和if else语句，本文分析参数校验的三种方式，找出最优解，从而提高参数验证程序代码的开发效率。

学习方式自下而上：提出问题 -> 分析问题 -> 解决问题 -> 总结

需求场景：

常见的网站登陆场景
1639119540448.jpg

业务需求

接口一：
场景：输入手机号，获取短信验证码
校验需求：判断手机号非空，手机号格式是否正确
接口二：
场景：手机收到短信验证码，输入验证码，点击登陆
校验需求：1、判断手机号非空，手机号格式是否正确；2、验证码非空，验证码格式是否正确

技术选型：web框架gin

第一种实现方式：自定义实现校验逻辑

package main

func main() {
   engine := gin.New()

    engine := gin.New()

    ctrUser := controller.NewUser()
    engine.POST("/user/login", ctrUser.Login)

    ctrCaptcha := controller.NewCaptcha()
    engine.POST("/captcha/send", ctrCaptcha.Send)

    engine.Run()
}

--------------------------------------------------------------------------------
package controller

type Captcha struct {}

func (ctr *Captcha) Send(c *gin.Context) {
   mobile := c.PostForm("mobile")

   // 校验手机号逻辑
   if mobile == "" {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": "手机号不能为空"})
      return
   }

   matched, _ := regexp.MatchString(`^(1[3-9][0-9]\d{8})$`, mobile)
   if !matched {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": "手机号格式不正确"})
      return
   }

    c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"mobile": mobile})
}

type User struct {}

func (ctr *User) Login(c *gin.Context) {
   mobile := c.PostForm("mobile")
   code := c.PostForm("code")

   // 校验手机号逻辑
   if mobile == "" {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": "手机号不能为空"})
      return
   }

   matched, _ := regexp.MatchString(`^(1[3-9][0-9]\d{8})$`, mobile)
   if !matched {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": "手机号格式不正确"})
      return
   }

   // 校验手机号逻辑
   if code == "" {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": "验证码不能为空"})
      return
   }

   if len(code) != 4 {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": "验证码为4位"})
      return
   }

   c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"mobile": mobile, "code": code})
}

源码链接

代码分析：
参数验证函数放在Controller层；
这是一种比较初级也是最朴素的实现方式，在现实代码review中经常遇到，这样实现会有什么问题？
1、手机号码验证逻辑重复；
2、违背了controller层的职责，controller层充斥着大量的验证函数（Controller层职责：从HTTP请求中获得信息，提取参数，并分发给不同的处理服务）；

重复代码是软件质量下降的重大来源！！！

1、重复代码会造成维护成本的成倍增加；
2、需求的变动导致需要修改重复代码，如果遗漏某处重复的逻辑，就会产生bug（例如手机号码增加12开头的验证规则）；
3、重复代码会导致项目代码体积变得臃肿；

聪明的开发者肯定第一时间想到一个解决办法：提取出验证逻辑，工具包util实现IsMobile函数

package util

func IsMobile(mobile string) bool {
   matched, _ := regexp.MatchString(`^(1[3-9][0-9]\d{8})$`, mobile)
   return matched
}

代码分析：
问题：代码会大量出现util.IsMobile、util.IsEmail等校验代码

思考：从面向对象的思想出发，IsMobile属于util的动作或行为吗？

第二种实现方式：模型绑定校验

技术选型：web框架gin自带的模型验证器中文提示不是很好用，这里使用govalidator 模型绑定校验是目前参数校验最主流的验证方式，每个编程语言的web框架基本都支持这种模式，模型绑定时将Http请求中的数据映射到模型对应的参数，参数可以是简单类型，如整形，字符串等，也可以是复杂类型，如Json，Json数组，对各种数据类型进行验证，然后抛出相应的错误信息。

源码链接

package request

func init() {
   validator.TagMap["IsMobile"] = func(value string) bool {
      return IsMobile(value)
   }
}

func IsMobile(value string) bool {
    matched, _ := regexp.MatchString(`^(1[1-9][0-9]\d{8})$`, value)
    return matched
}

type Captcha struct {
   Mobile string `form:"mobile" valid:"required~手机号不能为空,numeric~手机号码应该为数字型,IsMobile~手机号码格式错误"`
}

type User struct {
   Mobile string `form:"mobile" valid:"required~手机号不能为空,numeric~手机号码应该为数字型,IsMobile~手机号码格式错误"`
   Code string `form:"code" valid:"required~验证码不能为空,numeric~验证码应该为数字型"`
}
-------------------------------------------------------------------------------
package controller

type Captcha struct {}

func (ctr *Captcha) Send(c *gin.Context) {
   request := new(request.Captcha)
   if err := c.ShouldBind(request); err != nil {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
      return
   }

   if _, err := validator.ValidateStruct(request); err != nil {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
      return
   }

   c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"data": request})
}

type User struct {}

func (ctr *User) Login(c *gin.Context) {
   request := new(request.User)
   if err := c.ShouldBind(request); err != nil {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
      return
   }

   if _, err := validator.ValidateStruct(request); err != nil {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
      return
   }

   c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"data": request})
}

代码分析：
1、mobile校验逻辑同样重复（注释实现校验的逻辑重复，如错误提示"手机号不能为空"修改为"请填写手机号"，需要修改两个地方）
2、validator.ValidateStruct函数会验证结构体所有属性

对于2问题不太好理解，举例解释
业务场景：用户注册功能，需要校验手机号、短信验证码、密码、昵称、生日
type User struct {
   Mobile string `form:"mobile" valid:"required~手机号不能为空,numeric~手机号码应该为数字型,IsMobile~手机号码格式错误"`
   Code string `form:"code" valid:"required~验证码不能为空,numeric~验证码应该为数字型"`
   Password string `form:"password" valid:"required~密码不能为空,stringlength(6|18)~密码6-18个字符"`
   Nickname string `form:"nickname" valid:"required~昵称不能为空,stringlength(2|10)~昵称2-10个字符"`
   Birthday time.Time `form:"birthday" valid:"required~生日不能为空" time_format:"2006-01-02"`
}

代码分析：
登陆功能需要校验Mobile、Code属性；
注册功能需要校验Mobile、Code、Password、Nickname、Birthday属性；

如果代码校验共用User结构体，就产生了一个矛盾点，有两种方法可以解决这一问题：

  1. 修改validator.ValidateStruct函数，增加校验白名单或黑名单，实现可以设置部分属性校验或者忽略校验部分属性；
// 只做Mobile、Code属性校验或者忽略Mobile、Code属性校验
validator.ValidateStruct(user, "Mobile", "Code") 

这种也是一种不错的解决方式，但是在项目实践中会遇到点小问题：
1、一个校验结构体有20个属性，只需要校验其中10个字段，不管用白名单还是黑名单都需要传10个字段；
2、手写字段名容易出错；
  1. 新建不同的结构体，对应相应的接口绑定校验
type UserLogin struct {
   Mobile string `form:"mobile" valid:"required~手机号不能为空,numeric~手机号码应该为数字型,IsMobile~手机号码格式错误"`
   Code string `form:"code" valid:"required~验证码不能为空,numeric~验证码应该为数字型"`
}

type UserRegister struct {
   Mobile string `form:"mobile" valid:"required~手机号不能为空,numeric~手机号码应该为数字型,IsMobile~手机号码格式错误"`
   Code string `form:"code" valid:"required~验证码不能为空,numeric~验证码应该为数字型"`
   Password string `form:"password" valid:"required~密码不能为空,stringlength(6|18)~密码6-18个字符"`
   Nickname string `form:"nickname" valid:"required~昵称不能为空,stringlength(2|10)~昵称2-10个字符"`
   Birthday time.Time `form:"birthday" valid:"required~生日不能为空" time_format:"2006-01-02"`
}

代码解析：
用户登陆接口对应：UserLogin结构体
用户注册接口对应：UserRegister结构体

同样问题再次出现，Mobile、Code属性校验逻辑重复。

再介绍第三种参数校验方式之前，先审视一下刚才的一段代码：

if err := c.ShouldBind(&request); err != nil {
  c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
  return
}

if _, err := validator.ValidateStruct(request); err != nil {
  c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
  return
}

参数绑定校验的地方都需要出现这几行代码，我们可以修改gin源码，把govalidator库集成在gin中;
如何修改第三方库源代码参照项目 源码链接

在gin根目录增加context_validator.go文件，代码如下：
package gin

import (
   "github.com/asaskevich/govalidator"
)

type Validator interface {
   Validate() error
}

func (c *Context) ShouldB(data interface{}) error {
   if err := c.ShouldBind(data); err != nil {
      return err
   }

   if _, err := govalidator.ValidateStruct(data); err != nil {
      return err
   }

   var v Validator
   var ok bool
   if v, ok = data.(Validator); !ok {
      return nil
   }

   return v.Validate()
}

controller层的参数绑定校验代码如下：

type User struct {}

func (ctr *User) Register(c *gin.Context) {
   request := new(request.UserRegister)
   if err := c.ShouldB(request); err != nil {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
      return
   }

   c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"data": request})
}

代码分析：
增加了Validator接口，校验模型实现Validator接口，可以完成更为复杂的多参数联合校验检查逻辑，如检查密码和重复密码是否相等

type UserRegister struct {
   Mobile string `form:"mobile" valid:"required~手机号不能为空,numeric~手机号码应该为数字型,IsMobile~手机号码格式错误"`
   Code string `form:"code" valid:"required~验证码不能为空,numeric~验证码应该为数字型"`
   Password string `form:"password" valid:"required~密码不能为空,stringlength(6|18)~密码6-18个字符"`
   RePassword string `form:"rePassword" valid:"required~重复密码不能为空,stringlength(6|18)~重复密码6-18个字符"`
   Nickname string `form:"nickname" valid:"required~昵称不能为空,stringlength(2|10)~昵称2-10个字符"`
   Birthday time.Time `form:"birthday" valid:"required~生日不能为空" time_format:"2006-01-02"`
}

func (req *UserRegister) Validate() error {
   if req.Password != req.RePassword {
      return errors.New("两次密码不一致")
   }

   return nil
}

模型校验是通过反射机制来实现，众所周知反射的效率都不高，现在gin框架集成govalidator，gin原有的校验功能就显得多余，小伙伴们可以从ShouldBind函数从下追，把自带的校验功能屏蔽，提高框架效率。

第三种实现方式：拆解模型字段，组合结构体

解决字段校验逻辑重复的最终方法就是拆解字段为独立结构体，通过多个字段结构体的不同组合为所需的校验结构体，代码如下：
源码链接

package captcha

type CodeS struct {
   Code string `form:"code" valid:"required~验证码不能为空,numeric~验证码应该为数字型"`
}


package user

type PasswordS struct {
   Password string `form:"password" valid:"required~密码不能为空,stringlength(6|18)~密码6-18个字符"`
}

type RePasswordS struct {
   RePassword string `form:"rePassword" valid:"required~重复密码不能为空,stringlength(6|18)~重复密码6-18个字符"`
}

type NicknameS struct {
   Nickname string `form:"nickname" valid:"required~昵称不能为空,stringlength(2|10)~昵称2-10个字符"`
}

type BirthdayS struct {
   Birthday time.Time `form:"birthday" valid:"required~生日不能为空" time_format:"2006-01-02"`
}

type UserLogin struct {
   MobileS
   captcha.CodeS
}

type UserRegister struct {
   MobileS
   captcha.CodeS
   user.PasswordS
   user.RePasswordS
   user.NicknameS
   user.BirthdayS
}

func (req *UserRegister) Validate() error {
   if req.Password() != req.RePassword() {
      return errors.New("两次密码不一致")
   }

   return nil
}

代码解析：
为什么字段结构体都加了S？
1、结构体包含匿名结构体不能调用匿名结构体同名属性，匿名结构体加S标识为结构体

示例代码不能很好的展示项目结构，可以查看源代码

代码分析：

  1. 独立的字段结构体通常以表名为包名定义范围，比如商品名称和分类名称字段名都为Name，但是所需定义的校验逻辑（字符长度等）很有可能不同；
  2. 每一个接口建立对应的验证结构体：
接口user/login:    对应请求结构体UserLogin
接口user/register: 对应请求结构体UserRegister
接口captcha/send:  对应请求结构体CaptchaSend
  1. 公用的字段结构体例如ID、Mobile建立单独的文件；

总结：
一、验证逻辑封装在各自的实体中，由request层实体负责验证逻辑，验证逻辑不会散落在项目代码的各个地方，当验证逻辑改变时，找到对应的实体修改就可以了，这就是代码的高内聚；

二、通过不同实体的嵌套组合就可以实现多样的验证需求，使得代码的可重用性大大增强，这就是代码的低耦合

独立字段结构体组合成不同的校验结构体，这种方式在实际项目开发中有很大的灵活性，可以满足参数校验比较多变复杂的需求场景，小伙伴可以在项目开发中慢慢体会。

参数绑定校验在项目中遇到的几个问题

源码链接
1、需要提交参数为json或json数组如何校验绑定？

type ColumnCreateArticle struct {
   IDS
   article.TitleS
}

type ColumnCreate struct {
   column.TitleS
   Article *ColumnCreateArticle `form:"article"`
   Articles []ColumnCreateArticle `form:"articles"`
}

WechatIMG1454.jpeg

2、严格遵循一个接口对应一个校验结构体

func (ctr *Column) Detail(c *gin.Context) {
   request := new(request.IDS)
   if err := c.ShouldB(request); err != nil {
      c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"error": err.Error()})
      return
   }

   c.JSON(http.StatusBadRequest, gin.H{"data": request})
}

示例代码获取文章专栏详情的接口，参数为专栏id，因为只有一个id参数，如果刚开始图省事，没有建立对应独立的ColumnDetail校验结构体，后期接口增加参数（例如来源等），还是要改动这一块代码，增加代码的不确定性

3、布尔参数的三种状态

type ColumnDetail struct {
   IDS
   // 为真显示重点文章，为否显示非重点文章，为nil都显示
   ArticleIsImportant *bool `form:"articleIsImportant"`
}

column?id=1&articleIsImportant=true    ArticleIsImportant为true
column?id=1&articleIsImportant=false   ArticleIsImportant为false
column?id=1                            ArticleIsImportant为nil
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