用Java创建一个验证码的工具类

在Java中创建一个验证码工具类，可以通过以下代码实现。该工具类支持生成包含字母和数字的随机验证码图片，并添加干扰线和噪点以提高安全性。以下是详细实现：

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完整代码实现

import javax.imageio.ImageIO;
import java.awt.*;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Random;
import java.util.Base64;/*** 验证码生成工具类*/
public class CaptchaUtils {// 默认参数配置private static final int DEFAULT_WIDTH = 120;      // 默认图片宽度private static final int DEFAULT_HEIGHT = 40;      // 默认图片高度private static final int DEFAULT_CODE_LENGTH = 4;  // 默认验证码长度private static final int DEFAULT_LINE_COUNT = 5;   // 默认干扰线数量private static final int DEFAULT_NOISE_COUNT = 30; // 默认噪点数量// 可选字符集（排除易混淆字符）private static final String CHAR_SET = "ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghjkmnpqrstuvwxyz23456789";/*** 生成验证码图片和对应字符串* @return CaptchaResult 包含验证码图片的Base64字符串和验证码值*/public static CaptchaResult generateCaptcha() {return generateCaptcha(DEFAULT_CODE_LENGTH, DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT, DEFAULT_LINE_COUNT, DEFAULT_NOISE_COUNT);}/*** 自定义参数的验证码生成方法*/public static CaptchaResult generateCaptcha(int codeLength, int width, int height, int lineCount, int noiseCount) {// 1. 生成随机验证码字符串String code = generateRandomCode(codeLength);// 2. 创建图片对象BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);Graphics2D g = image.createGraphics();// 3. 绘制背景色g.setColor(Color.WHITE);g.fillRect(0, 0, width, height);// 4. 绘制干扰线drawInterferenceLines(g, width, height, lineCount);// 5. 绘制验证码字符drawCode(g, code, width, height);// 6. 添加噪点addNoise(image, width, height, noiseCount);// 7. 释放资源g.dispose();// 8. 转换为Base64字符串String base64Image = convertImageToBase64(image);return new CaptchaResult(code, base64Image);}// 生成随机验证码字符串private static String generateRandomCode(int length) {Random random = new Random();StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < length; i++) {int index = random.nextInt(CHAR_SET.length());sb.append(CHAR_SET.charAt(index));}return sb.toString();}// 绘制干扰线private static void drawInterferenceLines(Graphics2D g, int width, int height, int lineCount) {Random random = new Random();for (int i = 0; i < lineCount; i++) {int x1 = random.nextInt(width);int y1 = random.nextInt(height);int x2 = random.nextInt(width);int y2 = random.nextInt(height);g.setColor(getRandomColor());g.drawLine(x1, y1, x2, y2);}}// 绘制验证码字符private static void drawCode(Graphics2D g, String code, int width, int height) {Random random = new Random();g.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 30));for (int i = 0; i < code.length(); i++) {// 字符颜色随机g.setColor(getRandomColor());// 字符位置偏移int x = (width / code.length()) * i + 10;int y = height - 10;// 添加随机旋转double theta = Math.toRadians(random.nextInt(30) - 15); // -15°~15°g.rotate(theta, x, y);g.drawString(String.valueOf(code.charAt(i)), x, y);g.rotate(-theta, x, y); // 恢复角度}}// 添加噪点private static void addNoise(BufferedImage image, int width, int height, int noiseCount) {Random random = new Random();for (int i = 0; i < noiseCount; i++) {int x = random.nextInt(width);int y = random.nextInt(height);image.setRGB(x, y, getRandomColor().getRGB());}}// 生成随机颜色（避免浅色）private static Color getRandomColor() {Random random = new Random();return new Color(random.nextInt(180), random.nextInt(180), random.nextInt(180));}// 将图片转为Base64字符串private static String convertImageToBase64(BufferedImage image) {try (ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream()) {ImageIO.write(image, "JPEG", bos);byte[] bytes = bos.toByteArray();return "data:image/jpeg;base64," + Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException("生成验证码失败", e);}}/*** 验证码结果封装类*/public static class CaptchaResult {private final String code;      // 验证码值private final String base64Image; // Base64格式图片public CaptchaResult(String code, String base64Image) {this.code = code;this.base64Image = base64Image;}public String getCode() {return code;}public String getBase64Image() {return base64Image;}}// 测试public static void main(String[] args) {CaptchaResult result = CaptchaUtils.generateCaptcha();System.out.println("验证码值: " + result.getCode());System.out.println("Base64图片:\n" + result.getBase64Image());}
}

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核心功能说明

1. 生成随机字符串

   • 使用预定义的字符集（排除易混淆字符如0/O、1/I等）。
   • 通过Random生成指定位数的验证码。

2. 创建验证码图片

   • 使用BufferedImage创建画布。
   • 设置背景色为白色，并绘制干扰线和噪点。

3. 干扰元素设计

   • 干扰线：随机位置和颜色。
   • 噪点：随机位置的点状干扰。
   • 字符旋转：每个字符随机旋转-15°~15°。

4. Base64编码输出

   • 将生成的图片转为Base64字符串，便于Web前端直接显示。

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使用示例

// 生成默认验证码（4位，120x40像素）
CaptchaUtils.CaptchaResult result = CaptchaUtils.generateCaptcha();// 自定义参数生成验证码（6位，200x60像素，10条干扰线，50个噪点）
CaptchaUtils.CaptchaResult customResult = CaptchaUtils.generateCaptcha(6, 200, 60, 10, 50);// 获取验证码值和图片
String code = result.getCode();
String base64Image = result.getBase64Image();

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优化点

1. 安全性增强

   • 使用SecureRandom代替Random（需导入java.security.SecureRandom）。
   • 添加字符扭曲或缩放效果（需扩展drawCode方法）。

2. 扩展性

   • 支持自定义字符集、字体类型、颜色范围等参数。
   • 通过Builder模式提供更灵活的配置。

3. 性能优化

   • 缓存常用参数配置的验证码样式。
   • 使用线程安全的随机数生成器。

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适用场景

• Web应用登录/注册的验证码校验。
• 防止机器人批量操作的接口防护。