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和 if else说再见,SpringBoot 这样做参数校验才足够优雅!

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作者:T-OPEN
来源:blog.csdn.net/weter_drop/article/details/130046637

一、概述

当我们想提供可靠的 API 接口,对参数的校验,以保证最终数据入库的正确性,是 必不可少 的活。比如下图就是 我们一个项目里 新增一个菜单校验 参数的函数,写了一大堆的 if else 进行校验,非常的不优雅,比起枯燥的CRUD来说,参数校验更是枯燥。

这只是一个创建菜单的校验,只需要判断菜单,菜单url 以及菜单的父类id是否为空,上级菜单是否挂载正确,这样已经消耗掉了30,40行代码了,更不要说,管理后台创建商品这种参数贼多的接口。估计要写几百行校验代码了。

/**  * 验证参数是否正确  */private void verifyForm(SysMenuEntity menu){    if(StringUtils.isBlank(menu.getName())){        throw new RRException("菜单名称不能为空");    }    if(menu.getParentId() == null){        throw new RRException("上级菜单不能为空");    }    //菜单    if(menu.getType() == Constant.MenuType.MENU.getValue()){        if(StringUtils.isBlank(menu.getUrl())){            throw new RRException("菜单URL不能为空");        }    }    //上级菜单类型    int parentType = Constant.MenuType.CATALOG.getValue();    if(menu.getParentId() != 0){        SysMenuEntity parentMenu = sysMenuService.getById(menu.getParentId());        parentType = parentMenu.getType();    }    //目录、菜单    if(menu.getType() == Constant.MenuType.CATALOG.getValue() ||       menu.getType() == Constant.MenuType.MENU.getValue()){        if(parentType != Constant.MenuType.CATALOG.getValue()){            throw new RRException("上级菜单只能为目录类型");        }        return ;    }    //按钮    if(menu.getType() == Constant.MenuType.BUTTON.getValue()){        if(parentType != Constant.MenuType.MENU.getValue()){            throw new RRException("上级菜单只能为菜单类型");        }        return ;    }}

可能小伙伴会说不加参数校验行不行?或者把参数校验放到前端不就行了?那你可是想的太简单了,世界比我们想象中的不安全,可能有“黑客”会绕过浏览器,直接使用 HTTP 工具,模拟请求向后端 API 接口传入违法的参数,以达到它们 “不可告人” 的目的。比如 sql 注入攻击,我相信,很多时候并不是我们不想添加,而是没有统一方便的方式,让我们快速的添加实现参数校验的功能。

世界上大多数碰到的困难,大多已经有了解决方案,特别是开发生态非常完整的java来说,早在 Java 2009 年就提出了 Bean Validation 规范,并且已经历经 JSR303、JSR349、JSR380 三次标准的置顶,发展到了 2.0 。

有细心的小伙伴可能发现 Jakarta Bean Validation 3.0 里,这里3.0变化并不大,只是更改了一下包名 和命名空间而已。实际上还是对 Bean Validation 2.0 的实现。

Bean Validation 和我们很久以前学习过的 JPA 一样,只提供规范,不提供具体的实现,目前实现 Bean Validation 规范的数据校验框架,主要有:

  • Hibernate Validator
  • Apache BVal

可能有小伙伴就要说 Hibernate 不就是个老掉牙的ORM框架吗?现在不都没人用了吗?其实不然 Hibernate 可是打着 Everything data 口号的,它还提供了 Hibernate Search、Hibernate OGM 等等解决方案的。

Hibernate 只是在国内的用的少了,国内主要是还是用 mybatis 这种 半orm框架的多。我们可以通过 google 的 trends 来看一下:

在中国的 mybatis, jpa, Hibernate 搜索热度:

在全球的 mybatis, jpa, Hibernate 搜索热度:

由于国内的开发环境可以说 99.99% 的开发者肯定都在用 spring,且正好 Spring Validation 提供了对 Bean Validation 的内置封装支持,可以使用 @Validated 注解,实现声明式校验,而无需直接调用 Bean Validation 提供的 API 方法。

而在实现原理上,也是基于 Spring AOP 拦截,最终还是调用不同的 Bean Validation 的实现框架。例如说,Hibernate Validator 。实现校验相关的操作这一点,类似 Spring Transaction 事务,通过 @Transactional 注解,实现声明式事务。下面,让我们开始学习如何在 Spring Boot 中,实现参数校验。

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二、注解

在开始入门之前,我们先了解下本文可能会涉及到的注解。javax.validation.constraints 包下,定义了一系列的约束( constraint )注解。共 22个,如下:

大致可以分为以下几类:

2.1 空和非空检查

  • @NotBlank :只能用于字符串不为 null ,并且字符串 #trim() 以后 length 要大于 0 。
  • @NotEmpty :集合对象的元素不为 0 ,即集合不为空,也可以用于字符串不为 null 。
  • @NotNull :不能为 null 。
  • @Null :必须为 null 。

2.2 数值检查

  • @DecimalMax(value) :被注释的元素必须是一个数字,其值必须小于等于指定的最大值。
  • @DecimalMin(value) :被注释的元素必须是一个数字,其值必须大于等于指定的最小值。
  • @Digits(integer, fraction) :被注释的元素必须是一个数字,其值必须在可接受的范围内。
  • @Positive :判断正数。
  • @PositiveOrZero:判断正数或 0 。
  • @Max(value) :该字段的值只能小于或等于该值。
  • @Min(value) :该字段的值只能大于或等于该值。-@Negative :判断负数。
  • @NegativeOrZero :判断负数或 0 。

2.3 Boolean 值检查

  • @AssertFalse :被注释的元素必须为 true 。
  • @AssertTrue :被注释的元素必须为 false 。

2.4 长度检查

  • @Size(max, min) :检查该字段的 size 是否在 min 和 max 之间,可以是字符串、数组、集合、Map 等。

2.5 日期检查

  • @Future :被注释的元素必须是一个将来的日期。
  • @FutureOrPresent :判断日期是否是将来或现在日期。
  • @Past :检查该字段的日期是在过去。
  • @PastOrPresent :判断日期是否是过去或现在日期。

2.6 其它检查

  • @Email :被注释的元素必须是电子邮箱地址。
  • @Pattern(value) :被注释的元素必须符合指定的正则表达式。

2.7 Hibernate Validator 附加的约束注解

org.hibernate.validator.constraints 包下,定义了一系列的约束( constraint )注解。如下:

  • @Range(min=, max=) :被注释的元素必须在合适的范围内。
  • @Length(min=, max=) :被注释的字符串的大小必须在指定的范围内。
  • @URL(protocol=,host=,port=,regexp=,flags=) :被注释的字符串必须是一个有效的 URL 。
  • @SafeHtml :判断提交的 HTML 是否安全。例如说,不能包含 javascript 脚本等等。

2.8 @Valid 和 @Validated

@Valid 注解,是 Bean Validation 所定义,可以添加在普通方法、构造方法、方法参数、方法返回、成员变量上,表示它们需要进行约束校验。

@Validated 注解,是 Spring Validation 锁定义,可以添加在类、方法参数、普通方法上,表示它们需要进行约束校验。同时,@Validated 有 value 属性,支持分组校验。属性如下:

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD, ElementType.PARAMETER})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Documentedpublic @interface Validated {    /**  * Specify one or more validation groups to apply to the validation step  * kicked off by this annotation.  * <p>JSR-303 defines validation groups as custom annotations which an application declares  * for the sole purpose of using them as type-safe group arguments, as implemented in  * {@link org.springframework.validation.beanvalidation.SpringValidatorAdapter}.  * <p>Other {@link org.springframework.validation.SmartValidator} implementations may  * support class arguments in other ways as well.  */    Class<?>[] value() default {};}

对于初学的胖友来说,很容易搞混 @Valid(javax.validation包下) 和 @Validated (org.springframework.validation.annotation包下)注解。两者大致有以下的区别:

名称spring Validation是否实现了声明式校验是否支持嵌套校验是否支持分组校验
@Validated
@Valid

@Valid 有嵌套对象校验功能 例如说:如果不在 User.profile 属性上,添加 @Valid 注解,就会导致 UserProfile.nickname 属性,不会进行校验。

// User.javapublic class User {    private String id;    @Valid    private UserProfile profile;}// UserProfile.javapublic class UserProfile {    @NotBlank    private String nickname;}

总的来说,绝大多数场景下,我们使用 @Validated 注解即可。而在有嵌套校验的场景,我们使用 @Valid 注解添加到成员属性上。

三、快速入门

3.1 引入依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>    <parent>        <groupId>org.springframework.boot</groupId>        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>        <version>2.2.4.RELEASE</version>        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->    </parent>    <groupId>com.ratel</groupId>    <artifactId>java-validation</artifactId>    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>    <name>java-validation</name>    <description>java validation action</description>    <properties>        <java.version>1.8</java.version>    </properties>    <dependencies>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>            <scope>test</scope>        </dependency>        <!--在一些高版本springboot中默认并不会引入这个依赖,需要手动引入-->        <!--        <dependency>            <groupId>org.hibernate.validator</groupId>            <artifactId>hibernate-validator</artifactId>            <scope>compile</scope>        </dependency>-->        <!-- 保证 Spring AOP 相关的依赖包 -->        <dependency>            <groupId>org.springframework</groupId>            <artifactId>spring-aspects</artifactId>        </dependency>        <!--lombok相关 方便开发-->        <dependency>            <groupId>org.projectlombok</groupId>            <artifactId>lombok</artifactId>            <scope>provided</scope>        </dependency>        <!--knife4j接口文档 方便待会进行接口测试-->        <dependency>            <groupId>com.github.xiaoymin</groupId>            <artifactId>knife4j-spring-boot-starter</artifactId>            <version>3.0.3</version>        </dependency>    </dependencies>    <build>        <plugins>            <plugin>                <groupId>org.springframework.boot</groupId>                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>            </plugin>        </plugins>    </build></project>

在 Spring Boot 体系中,也提供了 spring-boot-starter-validation 依赖。在这里,我们并没有引入。为什么呢?因为 spring-boot-starter-web 已经引入了 spring-boot-starter-validation ,而 spring-boot-starter-validation 中也引入了 hibernate-validator 依赖,所以无需重复引入。三者的依赖引入关系可见下图

3.2 创建基本的类

UserAddDTO 实体类:

package com.ratel.validation.entity;import lombok.Data;import org.hibernate.validator.constraints.Length;import javax.validation.constraints.NotEmpty;import javax.validation.constraints.Pattern;/** * @Description * @Date 2023/04/07 * @Version 1.0 */@Datapublic class UserAddDTO {    /**     * 账号     */    @NotEmpty(message = "登录账号不能为空")    @Length(min = 5, max = 16, message = "账号长度为 5-16 位")    @Pattern(regexp = "^[A-Za-z0-9]+$", message = "账号格式为数字以及字母")    private String username;    /**     * 密码     */    @NotEmpty(message = "密码不能为空")    @Length(min = 4, max = 16, message = "密码长度为 4-16 位")    private String password;}

UserController 用来写接口,在类上,添加 @Validated 注解,表示 UserController 是所有接口都需要进行参数校验。

package com.ratel.validation.cotroller;import com.ratel.validation.entity.UserAddDTO;import org.slf4j.Logger;import org.slf4j.LoggerFactory;import org.springframework.validation.annotation.Validated;import org.springframework.web.bind.annotation.*;import javax.validation.Valid;import javax.validation.constraints.Min;@RestController@RequestMapping("/users")@Validatedpublic class UserController {    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());    @GetMapping("/get")    public UserAddDTO get(@RequestParam("id") @Min(value = 1L, message = "编号必须大于 0") Integer id) {        logger.info("[get][id: {}]", id);        UserAddDTO userAddDTO = new UserAddDTO();        userAddDTO.setUsername("张三");        userAddDTO.setPassword("123456");        return userAddDTO;    }    @PostMapping("/add")    public void add(@Valid @RequestBody UserAddDTO addDTO) {        logger.info("[add][addDTO: {}]", addDTO);    }}

3.3 启动程序,进行测试

启动程序,然后再浏览器里我们就可以进行输入: swagger访问地址:http://localhost:8080/doc.html#/home 打开swagger文档 就可以进行测试了:

首先我们访问 http://localhost:8080/users/get?id=-1 进行测试,查看返回结果,果然对我们的 id 进行校验。

接下来我们访问 http://localhost:8080/users/add 进行新增用户的校验:请求体我们写成:

{  "password""233",  "username""33"}

然后返回结果的如下:

{  "timestamp""2023-04-09T13:33:58.864+0000",  "status"400,  "error""Bad Request",  "errors": [    {      "codes": [        "Length.userAddDTO.password",        "Length.password",        "Length.java.lang.String",        "Length"      ],      "arguments": [        {          "codes": [            "userAddDTO.password",            "password"          ],          "arguments"null,          "defaultMessage""password",          "code""password"        },        16,        4      ],      "defaultMessage""密码长度为 4-16 位",      "objectName""userAddDTO",      "field""password",      "rejectedValue""233",      "bindingFailure"false,      "code""Length"    },    {      "codes": [        "Length.userAddDTO.username",        "Length.username",        "Length.java.lang.String",        "Length"      ],      "arguments": [        {          "codes": [            "userAddDTO.username",            "username"          ],          "arguments"null,          "defaultMessage""username",          "code""username"        },        16,        5      ],      "defaultMessage""账号长度为 5-16 位",      "objectName""userAddDTO",      "field""username",      "rejectedValue""33",      "bindingFailure"false,      "code""Length"    }  ],  "message""Validation failed for object='userAddDTO'. Error count: 2",  "path""/users/add"}

返回结果的json串中的 errors 字段,参数错误明细数组。每一个数组元素,对应一个参数错误明细。这里,username 违背了 账号长度为 5-16 位规定。password违反了 密码长度为 4-16 位的规定。

返回结果示意图:

3.3 一些疑问

在这里 细心的小伙伴可能会有几个疑问:

3.3.1 疑问一

#get(id) 方法上,我们并没有给 id 添加 @Valid 注解,而 #add(addDTO) 方法上,我们给 addDTO 添加 @Valid 注解。这个差异,是为什么呢?

因为 UserController 使用了 @Validated 注解,那么 Spring Validation 就会使用 AOP 进行切面,进行参数校验。而该切面的拦截器,使用的是 MethodValidationInterceptor 。

  • 对于 #get(id) 方法,需要校验的参数 id ,是平铺开的,所以无需添加 @Valid 注解。
  • 对于 #add(addDTO) 方法,需要校验的参数 addDTO ,实际相当于嵌套校验,要校验的参数的都在 addDTO 里面,所以需要添加 @Valid (其实实测加@Validated也行,暂时不知道为啥 为了好区分就先用 @Valid 吧 )注解。

3.3.2 疑问二

#get(id) 方法的返回的结果是 status = 500 ,而#add(addDTO) 方法的返回的结果是 status = 400 。

  • 对于 #get(id) 方法,在 MethodValidationInterceptor 拦截器中,校验到参数不正确,会抛出 ConstraintViolationException 异常。
  • 对于 #add(addDTO) 方法,因为 addDTO 是个 POJO 对象,所以会走 SpringMVC 的 DataBinder 机制,它会调用 DataBinder#validate(Object... validationHints) 方法,进行校验。在校验不通过时,会抛出 BindException 。

在 SpringMVC 中,默认使用 DefaultHandlerExceptionResolver 处理异常。

  • 对于 BindException 异常,处理成 400 的状态码。
  • 对于 ConstraintViolationException 异常,没有特殊处理,所以处理成 500 的状态码。

这里,我们在抛个问题,如果 #add(addDTO) 方法,如果参数正确,在走完 DataBinder 中的参数校验后,会不会在走一遍 MethodValidationInterceptor 的拦截器呢?思考 100 毫秒…

答案是会。这样,就会导致浪费。所以 Controller 类里,如果 只有 类似的 #add(addDTO) 方法的 嵌套校验,那么我可以不在 Controller 类上添加 @Validated 注解。从而实现,仅使用 DataBinder 中来做参数校验。

3.3.3 返回提示很不友好,太长了

第三点,无论是 #get(id) 方法,还是 #add(addDTO) 方法,它们的返回提示都非常不友好,那么该怎么办呢?我们将在 第四章节通过 处理校验异常 进行处理。

四、处理校验异常

4.1 校验不通过的枚举类

package com.ratel.validation.enums;/** * 业务异常枚举 */public enum ServiceExceptionEnum {    // ========== 系统级别 ==========    SUCCESS(0"成功"),    SYS_ERROR(2001001000"服务端发生异常"),    MISSING_REQUEST_PARAM_ERROR(2001001001"参数缺失"),    INVALID_REQUEST_PARAM_ERROR(2001001002"请求参数不合法"),    // ========== 用户模块 ==========    USER_NOT_FOUND(1001002000"用户不存在"),    // ========== 订单模块 ==========    // ========== 商品模块 ==========    ;    /**     * 错误码     */    private final int code;    /**     * 错误提示     */    private final String message;    ServiceExceptionEnum(int code, String message) {        this.code = code;        this.message = message;    }    public int getCode() {        return code;    }    public String getMessage() {        return message;    }}

4.2 统一返回结果实体类

package com.ratel.validation.common;import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonIgnore;import org.springframework.util.Assert;import java.io.Serializable;/** * 通用返回结果 * * @param <T> 结果泛型 */public class CommonResult<T> implements Serializable {    public static Integer CODE_SUCCESS = 0;    /**     * 错误码     */    private Integer code;    /**     * 错误提示     */    private String message;    /**     * 返回数据     */    private T data;    /**     * 将传入的 result 对象,转换成另外一个泛型结果的对象     *     * 因为 A 方法返回的 CommonResult 对象,不满足调用其的 B 方法的返回,所以需要进行转换。     *     * @param result 传入的 result 对象     * @param <T> 返回的泛型     * @return 新的 CommonResult 对象     */    public static <T> CommonResult<T> error(CommonResult<?> result) {        return error(result.getCode(), result.getMessage());    }    public static <T> CommonResult<T> error(Integer code, String message) {        Assert.isTrue(!CODE_SUCCESS.equals(code), "code 必须是错误的!");        CommonResult<T> result = new CommonResult<>();        result.code = code;        result.message = message;        return result;    }    public static <T> CommonResult<T> success(T data) {        CommonResult<T> result = new CommonResult<>();        result.code = CODE_SUCCESS;        result.data = data;        result.message = "";        return result;    }    public Integer getCode() {        return code;    }    public void setCode(Integer code) {        this.code = code;    }    public String getMessage() {        return message;    }    public void setMessage(String message) {        this.message = message;    }    public T getData() {        return data;    }    public void setData(T data) {        this.data = data;    }    @JsonIgnore    public boolean isSuccess() {        return CODE_SUCCESS.equals(code);    }    @JsonIgnore    public boolean isError() {        return !isSuccess();    }    @Override    public String toString() {        return "CommonResult{" +            "code=" + code +            ", message='" + message + '\'' +            ", data=" + data +            '}';    }}

4.3 增加全局异常处理类 GlobalExceptionHandler

package com.ratel.validation.exception;import com.ratel.validation.common.CommonResult;import com.ratel.validation.enums.ServiceExceptionEnum;import org.slf4j.Logger;import org.slf4j.LoggerFactory;import org.springframework.validation.BindException;import org.springframework.validation.ObjectError;import org.springframework.web.bind.MethodArgumentNotValidException;import org.springframework.web.bind.MissingServletRequestParameterException;import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.validation.ConstraintViolation;import javax.validation.ConstraintViolationException;@ControllerAdvice(basePackages = "com.ratel.validation.cotroller")public class GlobalExceptionHandler {    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());    /**     * 处理 MissingServletRequestParameterException 异常     *     * SpringMVC 参数不正确     */    @ResponseBody    @ExceptionHandler(value = MissingServletRequestParameterException.class)    public CommonResult missingServletRequestParameterExceptionHandler(HttpServletRequest req, MissingServletRequestParameterException ex) {        logger.error("[missingServletRequestParameterExceptionHandler]", ex);        // 包装 CommonResult 结果        return CommonResult.error(ServiceExceptionEnum.MISSING_REQUEST_PARAM_ERROR.getCode(),                                  ServiceExceptionEnum.MISSING_REQUEST_PARAM_ERROR.getMessage());    }    @ResponseBody    @ExceptionHandler(value = ConstraintViolationException.class)    public CommonResult constraintViolationExceptionHandler(HttpServletRequest req, ConstraintViolationException ex) {        logger.error("[constraintViolationExceptionHandler]", ex);        // 拼接错误        StringBuilder detailMessage = new StringBuilder();        for (ConstraintViolation<?> constraintViolation : ex.getConstraintViolations()) {            // 使用 ; 分隔多个错误            if (detailMessage.length() > 0) {                detailMessage.append(";");            }            // 拼接内容到其中            detailMessage.append(constraintViolation.getMessage());        }        // 包装 CommonResult 结果        return CommonResult.error(ServiceExceptionEnum.INVALID_REQUEST_PARAM_ERROR.getCode(),                                  ServiceExceptionEnum.INVALID_REQUEST_PARAM_ERROR.getMessage() + ":" + detailMessage.toString());    }    @ResponseBody    @ExceptionHandler(value = BindException.class)    public CommonResult bindExceptionHandler(HttpServletRequest req, BindException ex) {        logger.info("========进入了 bindException======");        logger.error("[bindExceptionHandler]", ex);        // 拼接错误        StringBuilder detailMessage = new StringBuilder();        for (ObjectError objectError : ex.getAllErrors()) {            // 使用 ; 分隔多个错误            if (detailMessage.length() > 0) {                detailMessage.append(";");            }            // 拼接内容到其中            detailMessage.append(objectError.getDefaultMessage());        }        // 包装 CommonResult 结果        return CommonResult.error(ServiceExceptionEnum.INVALID_REQUEST_PARAM_ERROR.getCode(),                                  ServiceExceptionEnum.INVALID_REQUEST_PARAM_ERROR.getMessage() + ":" + detailMessage.toString());    }    @ResponseBody    @ExceptionHandler(value = MethodArgumentNotValidException.class)    public CommonResult MethodArgumentNotValidExceptionHandler(HttpServletRequest req, MethodArgumentNotValidException ex) {        logger.info("-----------------进入了 MethodArgumentNotValidException-----------------");        logger.error("[MethodArgumentNotValidException]", ex);        // 拼接错误        StringBuilder detailMessage = new StringBuilder();        for (ObjectError objectError : ex.getBindingResult().getAllErrors()) {            // 使用 ; 分隔多个错误            if (detailMessage.length() > 0) {                detailMessage.append(";");            }            // 拼接内容到其中            detailMessage.append(objectError.getDefaultMessage());        }        // 包装 CommonResult 结果        return CommonResult.error(ServiceExceptionEnum.INVALID_REQUEST_PARAM_ERROR.getCode(),                                  ServiceExceptionEnum.INVALID_REQUEST_PARAM_ERROR.getMessage() + ":" + detailMessage.toString());    }    /**     * 处理其它 Exception 异常     * @param req     * @param e     * @return     */    @ResponseBody    @ExceptionHandler(value = Exception.class)    public CommonResult exceptionHandler(HttpServletRequest req, Exception e) {        // 记录异常日志        logger.error("[exceptionHandler]", e);        // 返回 ERROR CommonResult        return CommonResult.error(ServiceExceptionEnum.SYS_ERROR.getCode(),                                  ServiceExceptionEnum.SYS_ERROR.getMessage());    }}

4.4 测试

访问:http://localhost:8080/users/add 可以看到异常结果已经被拼接成一个字符串,相比之前清新 易懂了不少。

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