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。