6.4. validator 请求校验

社区里曾经有人用这张图来嘲笑 PHP：

实际上这是一个语言无关的场景，需要进行字段校验的情况有很多，web 系统的 Form/json 提交只是一个典型的例子。我们用 go 来写一个类似上图的校验 demo。然后研究怎么一步步对其进行改进。

重构请求校验函数

假设我们的数据已经通过某个 binding 库绑定到了具体的 struct 上。

type RegisterReq struct {
    Username        string   `json:"username"`
    PasswordNew     string   `json:"password_new"`
    PasswordRepeat  string   `json:"password_repeat"`
    Email           string   `json:"email"`
}

func register(req RegisterReq) error{
    if len(req.Username) > 0 {
        if len(req.PasswordNew) > 0 && len(req.PasswordRepeat) > 0 {
            if req.PasswordNew == req.PasswordRepeat {
                if emailFormatValid(req.Email) {
                    createUser()
                    return nil
                } else {
                    return errors.New("invalid email")
                }
            } else {
                return errors.New("password and reinput must be the same")
            }
        } else {
            return errors.New("password and password reinput must be longer than 0")
        }
    } else {
        return errors.New("length of username cannot be 0")
    }
}

我们在 golang 里成功写出了 hadoken 开路的箭头型代码。。这种代码一般怎么进行优化呢？

很简单，在《重构》一书中已经给出了方案：Guard Clauses。

func register(req RegisterReq) error{
    if len(req.Username) == 0 {
        return errors.New("length of username cannot be 0")
    }

    if len(req.PasswordNew) == 0 || len(req.PasswordRepeat) == 0 {
        return errors.New("password and password reinput must be longer than 0")
    }

    if req.PasswordNew != req.PasswordRepeat {
        return errors.New("password and reinput must be the same")
    }

    if emailFormatValid(req.Email) {
        return errors.New("invalid email")
    }

    createUser()
    return nil
}

代码更清爽，看起来也不那么别扭了。这是比较通用的重构理念。虽然使用了重构方法使我们的 validate 过程看起来优雅了，但我们还是得为每一个 http 请求都去写这么一套差不多的 validate 函数，有没有更好的办法来帮助我们解除这项体力劳动？答案就是 validator。

用 validator 解放体力劳动

从设计的角度讲，我们一定会为每个请求都声明一个 struct。前文中提到的校验场景我们都可以通过 validator 完成工作。还以前文中的 struct 为例。为了美观起见，我们先把 json tag 省略掉。

这里我们引入一个新的 validator 库：

https://github.com/go-playground/validator

import "gopkg.in/go-playground/validator.v9"

type RegisterReq struct {
    // 字符串的 gt=0 表示长度必须 > 0，gt = greater than
    Username        string   `validate:"gt=0"`
    // 同上
    PasswordNew     string   `validate:"gt=0"`
    // eqfield 跨字段相等校验
    PasswordRepeat  string   `validate:"eqfield=PasswordNew"`
    // 合法 email 格式校验
    Email           string   `validate:"email"`
}

func validate(req RegisterReq) error {
    err := validate.Struct(mystruct)
    if err != nil {
        doSomething()
    }
    ...
}

这样就不需要在每个请求进入业务逻辑之前都写重复的 validate 函数了。本例中只列出了这个 validator 非常简单的几个功能。

我们试着跑一下这个程序，输入参数设置为：

//...

var req = RegisterReq {
    Username       : "Xargin",
    PasswordNew    : "ohno",
    PasswordRepeat : "ohn",
    Email          : "alex@abc.com",
}

err := validate.Struct(mystruct)
fmt.Println(err) // Key: 'RegisterReq.PasswordRepeat' Error:Field validation for 'PasswordRepeat' failed on the 'eqfield' tag

如果觉得这个 validator 提供的错误信息不够人性化，例如要把错误信息返回给用户，那就不应该直接显示英文了。可以针对每种 tag 进行错误信息订制，读者可以自行探索。

原理

从结构上来看，每一个 struct 都可以看成是一棵树。假如我们有如下定义的 struct：

type Nested struct {
    Email string `validate:"email"`
}
type T struct {
    Age    int `validate:"eq=10"`
    Nested Nested
}

把这个 struct 画成一棵树：

从字段校验的需求来讲，无论我们采用深度优先搜索还是广度优先搜索来对这棵 struct 树来进行遍历，都是可以的。

我们来写一个递归的深度优先搜索方式的遍历 demo：

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
    "regexp"
    "strconv"
    "strings"
)

type Nested struct {
    Email string `validate:"email"`
}
type T struct {
    Age    int `validate:"eq=10"`
    Nested Nested
}

func validateEmail(input string) bool {
    if pass, _ := regexp.MatchString(`^([\w\.\_]{2,10})@(\w{1,}).([a-z]{2,4})$`, input); pass {
        return true
    }
    return false
}

func validate(v interface{}) (bool, string) {
    validateResult := true
    errmsg := "success"
    vt := reflect.TypeOf(v)
    vv := reflect.ValueOf(v)
    for i := 0; i < vv.NumField(); i++ {
        fieldVal := vv.Field(i)
        tagContent := vt.Field(i).Tag.Get("validate")
        k := fieldVal.Kind()

        switch k {
        case reflect.Int:
            val := fieldVal.Int()
            tagValStr := strings.Split(tagContent, "=")
            tagVal, _ := strconv.ParseInt(tagValStr[1], 10, 64)
            if val != tagVal {
                errmsg = "validate int failed, tag is: "+ tagVal)
                return false
            }
        case reflect.String:
            val := fieldVal.String()
            tagValStr := tagContent
            switch tagValStr {
            case "email":
                nestedResult := validateEmail(val)
                if nestedResult == false {
                    errmsg = "validate mail failed, field val is: "+ val
                    validateResult = false
                }
            }
        case reflect.Struct:
            // 如果有内嵌的 struct，那么深度优先遍历
            // 就是一个递归过程
            valInter := fieldVal.Interface()
            nestedResult := validate(valInter)
            if nestedResult == false {
                validateResult = false
            }
        }
    }
    return validateResult
}

func main() {
    var a = T{Age: 10, Nested: Nested{Email: "abc@abc.com"}}

    validateResult := validate(a)
    fmt.Println(validateResult)
}

这里我们简单地对 eq=x 和 email 这两个 tag 进行了支持，读者可以对这个程序进行简单的修改以查看具体的 validate 效果。为了演示精简掉了错误处理和复杂 case 的处理，例如 reflect.Int8/16/32/64，reflect.Ptr 等类型的处理，如果给生产环境编写 validate 库的话，请务必做好功能的完善和容错。

在前一小节中介绍的 validator 组件在功能上要远比我们这里的 demo 复杂的多。但原理很简单，就是用 reflect 对 struct 进行树形遍历。有心的读者这时候可能会产生一个问题，我们对 struct 进行 validate 时大量使用了 reflect，而 go 的 reflect 在性能上不太出众，有时甚至会影响到我们程序的性能。这样的考虑确实有一些道理，但需要对 struct 进行大量校验的场景往往出现在 web 服务，这里并不一定是程序的性能瓶颈所在，实际的效果还是要从 pprof 中做更精确的判断。

如果基于反射的 validator 真的成为了你服务的性能瓶颈怎么办？现在也有一种思路可以避免反射：使用 golang 内置的 parser 对源代码进行扫描，然后根据 struct 的定义生成校验代码。我们可以将所有需要校验的结构体放在单独的 package 内。这就交给读者自己去探索了。