Spring 事务管理、数据验证 、验证码验证逻辑设计、异常回退（Java进阶）

一、Spring 事务管理

基本概念

• 事务是一组原子性的数据库操作，要么全部成功，要么全部失败回滚
• 遵循ACID原则：原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)

Spring 事务管理实现方式

1. 声明式事务(@Transactional)

@Service
public class UserService {
    
    @Autowired
    private UserRepository userRepository;
    
    @Transactional
    public void saveUser(User user) {
        userRepository.save(user);
        // 如果后续操作抛出异常，整个方法会回滚
    }
}

2. 编程式事务

@Service
public class UserService {
    
    @Autowired
    private TransactionTemplate transactionTemplate;
    
    public void saveUser(User user) {
        transactionTemplate.execute(status -> {
            try {
                // 执行业务逻辑
                userRepository.save(user);
                return null;
            } catch (Exception e) {
                status.setRollbackOnly(); // 手动标记回滚
                throw e;
            }
        });
    }
}

二、数据验证

对于验证手段的选择，建议采用组合使用的方式，不同层次使用不同的验证机制：

1. Controller层：Bean Validation

什么是Bean Validation

Bean Validation 是 Java EE 规范中的一部分，基于 JSR-380 (Java Specification Request 380) 标准，提供了一套通过注解来验证 Java Bean 属性的框架。

工作原理

1. 在 DTO 或实体类字段上添加验证注解
2. 在 Controller 方法参数前使用 @Valid 注解
3. 当请求到达时自动执行验证
4. 验证失败时抛出 MethodArgumentNotValidException 异常

public class User {
    @NotNull(message = "用户名不能为空")
    @Size(min = 2, max = 20, message = "用户名长度必须在2-20之间")
    private String username;
    
    @Email(message = "邮箱格式不正确")
    private String email;
    
    @Min(value = 18, message = "年龄不能小于18岁")
    private Integer age;
    
    // getters and setters
}

• 使用 @Valid 和 DTO 上的约束注解（如 @NotBlank、@Email 等）
• 处理基础的数据格式验证
• 优点：标准化、减少样板代码、易于维护

@PostMapping("/register")
public ResponseEntity<RegisterResponse> register(@RequestBody @Valid UserRegisterRequest request) {
    // ...
}

2. Service层：业务逻辑验证

• 处理业务相关的验证，如：
  • 用户名是否已存在 (userRepository.existsByUsername())
  • 邮箱是否已被注册 (userRepository.existsByEmail())
  • 密码匹配验证 (passwordUtil.matches())

3. 优势对比

验证方式	适用场景	优点	缺点
Bean Validation	基础数据格式验证	标准化、简洁、易读	无法处理复杂业务逻辑
手动验证	复杂业务规则	灵活性高、可控性强	代码量大、容易遗漏

4. 最佳实践

• Controller层使用 Bean Validation 进行初步验证
• Service层保留必要的业务逻辑验证
• 既保证了代码的规范性，又维持了业务逻辑的完整性
• 提供更好的安全性和用户体验

这样的组合方式能充分发挥两种验证手段的优势，是目前最推荐的做法。

三、验证码验证逻辑设计

验证码生成与存储

@Component
public class CaptchaService {
    
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
    
    /**
     * 生成验证码
     */
    public String generateCaptcha(String key) {
        String captcha = generateRandomCode(6);
        // 存储到Redis，设置5分钟过期
        redisTemplate.opsForValue().set("captcha:" + key, captcha, 5, TimeUnit.MINUTES);
        return captcha;
    }
    
    /**
     * 验证验证码
     */
    public boolean validateCaptcha(String key, String inputCaptcha) {
        String storedCaptcha = redisTemplate.opsForValue().get("captcha:" + key);
        if (storedCaptcha == null) {
            return false; // 验证码已过期或不存在
        }
        
        boolean isValid = storedCaptcha.equalsIgnoreCase(inputCaptcha);
        if (isValid) {
            // 验证成功后删除验证码，防止重复使用
            redisTemplate.delete("captcha:" + key);
        }
        return isValid;
    }
    
    private String generateRandomCode(int length) {
        String chars = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
        StringBuilder code = new StringBuilder();
        Random random = new Random();
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            code.append(chars.charAt(random.nextInt(chars.length())));
        }
        return code.toString();
    }
}

验证码控制器

@RestController
@RequestMapping("/api/captcha")
public class CaptchaController {
    
    @Autowired
    private CaptchaService captchaService;
    
    /**
     * 获取验证码
     */
    @GetMapping("/generate")
    public ResponseEntity<Map<String, String>> generateCaptcha(
            @RequestParam String mobile) {
        String captcha = captchaService.generateCaptcha(mobile);
        // 实际项目中这里应该发送短信
        
        Map<String, String> response = new HashMap<>();
        response.put("message", "验证码已发送");
        return ResponseEntity.ok(response);
    }
    
    /**
     * 验证验证码接口
     */
    @PostMapping("/validate")
    public ResponseEntity<Map<String, Object>> validateCaptcha(
            @RequestParam String mobile,
            @RequestParam String captcha) {
        
        boolean isValid = captchaService.validateCaptcha(mobile, captcha);
        
        Map<String, Object> response = new HashMap<>();
        response.put("valid", isValid);
        
        if (isValid) {
            response.put("message", "验证成功");
        } else {
            response.put("message", "验证码错误或已过期");
            return ResponseEntity.badRequest().body(response);
        }
        
        return ResponseEntity.ok(response);
    }
}

结合业务逻辑使用验证码

@RestController
public class RegisterController {
    
    @Autowired
    private CaptchaService captchaService;
    
    @Autowired
    private UserService userService;
    
    @PostMapping("/register")
    public ResponseEntity<?> register(@RequestBody RegisterRequest request) {
        // 1. 验证验证码
        if (!captchaService.validateCaptcha(request.getMobile(), request.getCaptcha())) {
            return ResponseEntity.badRequest()
                .body(Map.of("error", "验证码错误或已过期"));
        }
        
        // 2. 执行注册逻辑（在事务中）
        try {
            userService.registerUser(request);
            return ResponseEntity.ok(Map.of("message", "注册成功"));
        } catch (Exception e) {
            return ResponseEntity.badRequest()
                .body(Map.of("error", "注册失败: " + e.getMessage()));
        }
    }
}

这种设计模式的优势：

1. 事务管理：保证数据一致性，异常时自动回滚
2. 数据验证：在多个层次进行验证，提高系统健壮性
3. 验证码机制：防止恶意注册和攻击
4. 异常处理：统一处理各种异常情况，提供友好的错误提示

四、异常回退

异常回退（Fallback）是微服务架构中的一种容错机制，主要用于处理服务调用失败的情况。

1. 定义

• 当主调用流程出现异常（如网络超时、服务不可用等）时，系统自动切换到预设的备用处理逻辑
• 确保系统在部分组件失效时仍能继续提供服务

2. 应用场景

• 网络连接超时或中断
• 微服务实例宕机或不可达
• 数据库连接失败
• 第三方API调用失败

3. 实现方式

通常通过以下注解实现：

• @HystrixCommand(fallbackMethod = "methodName")
• @Retryable配合@Recover

4. 示例

@HystrixCommand(fallbackMethod = "getDefaultData")
public String getDataFromRemoteService() {
    // 主要业务逻辑
}

public String getDefaultData() {
    // 回退逻辑，返回默认值或缓存数据
    return "default data";
}

5. 优势

• 提高系统可用性
• 防止故障扩散
• 改善用户体验
• 增强系统稳定性