Java生成简单验证码教程

本文深入剖析了Java中手动生成安全、可用验证码的核心实践，摒弃第三方库依赖，聚焦于使用BufferedImage和Graphics2D自主绘制：精选52个易识别、无歧义字符（剔除0/O/1/l/I）生成4–5位验证码，存入Session统一键名"captcha_code"；通过错切变换、随机灰度文字、动态噪点及合理尺寸（120×40）提升抗OCR能力；同时强调关键工程细节——禁用浏览器与代理缓存的完整响应头设置、及时flush输出流、避免锯齿的绘图技巧，以及兼顾Nginx、移动端和IE11等真实部署场景的健壮性考量，真正解决“画得出来”到“稳稳用起来”的最后一公里问题。

Java 中生成简单验证码，核心是「随机选字符 + 绘制成图」，不是靠第三方库硬堆功能，而是用 BufferedImage 和 Graphics2D 自己画。关键不在“能不能”，而在“怎么避免被轻易识别”和“怎么让前端能拿到”。

用 Random 生成 4–6 位字母数字组合

别用 Math.random()，它不支持设置种子，不利于测试；也别直接拼接 "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ" 然后 charAt(rand.nextInt(len)) —— 默认会包含易混淆字符（如 0/O、1/l/I），实际部署时容易被用户投诉。

• 推荐字符集：去掉 '0', 'O', '1', 'l', 'I'，剩下约 52 个安全字符
• 长度固定为 4 或 5 位，太短不安全，太长用户输错率飙升
• 务必在生成后把验证码字符串存入 HttpSession，键名统一用 "captcha_code"，前端校验时才对得上

用 BufferedImage 绘制带干扰的图片

纯白底 + 黑字的图，OCR 一扫一个准。必须加干扰：噪点、斜线、轻微扭曲、字符间距随机化。但注意——Graphics2D.rotate() 直接旋转会导致字符边缘锯齿严重，且坐标难算；更稳妥的是用 shear（错切）+ translate 微调位置。

• 图片尺寸建议设为 width=120, height=40，留出左右边距，避免字符贴边
• 每画一个字符前，用 g2d.setColor(new Color(50 + rand.nextInt(100), 50 + rand.nextInt(100), 50 + rand.nextInt(100))) 随机灰度色，别全黑
• 画完字符后，用双重循环在图上随机打 30–50 个单像素点（g2d.fillRect(x, y, 1, 1)），颜色从背景色附近扰动

Servlet 中输出 PNG 并禁用缓存

很多人写完发现浏览器反复加载同一张图，或者验证码明明换了但前端还显示旧的——八成是没设响应头。response.setContentType("image/png") 只管 MIME 类型，不管缓存逻辑。

• 必须加上：response.setHeader("Cache-Control", "no-store")
• 同时加：response.setHeader("Pragma", "no-cache") 和 response.setDateHeader("Expires", 0)
• 输出流要用 ImageIO.write(bufferedImage, "png", response.getOutputStream())，别用 toString() 或手动转 Base64
• 最后务必调用 response.getOutputStream().flush()，否则部分容器（如 Tomcat 9+）可能卡住不返回

protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
    HttpSession session = request.getSession(true);
    String code = generateCaptchaText(); // 自定义方法
    session.setAttribute("captcha_code", code);
BufferedImage image = new BufferedImage(120, 40, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
Graphics2D g2d = image.createGraphics();
g2d.setColor(Color.WHITE);
g2d.fillRect(0, 0, 120, 40);

Random rand = new Random();
for (int i = 0; i < code.length(); i++) {
    g2d.setColor(new Color(50 + rand.nextInt(100), 50 + rand.nextInt(100), 50 + rand.nextInt(100)));
    g2d.setFont(new Font("Arial", Font.BOLD, 24));
    g2d.translate(5 + i * 22, 28);
    g2d.shear(0.1 - rand.nextDouble() * 0.2, 0);
    g2d.drawString(code.charAt(i) + "", 0, 0);
    g2d.shear(0, 0);
    g2d.translate(-5 - i * 22, -28);
}

for (int i = 0; i < 40; i++) {
    int x = rand.nextInt(120);
    int y = rand.nextInt(40);
    g2d.setColor(new Color(rand.nextInt(100), rand.nextInt(100), rand.nextInt(100)));
    g2d.fillRect(x, y, 1, 1);
}
g2d.dispose();

response.setContentType("image/png");
response.setHeader("Cache-Control", "no-store");
response.setHeader("Pragma", "no-cache");
response.setDateHeader("Expires", 0);
ImageIO.write(image, "png", response.getOutputStream());
response.getOutputStream().flush();
}

真正难的不是画图，是让这个图在 Nginx 反向代理后仍不被缓存、在移动端缩放时不糊、在 IE11 下也能正常渲染——这些细节不写进代码里，上线后就会变成凌晨三点的告警。

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