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实现动态验证码的思路

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示例

示例1

示例2

背景

验证码主要是防止机器暴力破解。之前的验证码都是以静态为主，现在一些产品开始使用动态方式，增加破解的难度。动态方式以 gif 最为简单可靠。gif 兼容性好，尺寸小。这里分享的就是一种：用 JS 实现 gif 动态验证码的思路。感谢关注。

任务分解

绘制旋转的文字
计算每个字符出现位置和角度
生成 gif 图片

逐步求精

如何绘制旋转的文字？

了解能用的 API

context.rotate(angle) 使当前坐标系旋转 angle，单位弧度
context.translate(x, y) 使当前坐标系偏移 x, y，单位像素
context.font 设置字体
context.strokeText(text, x, y [, maxWidth ]) 给文本描边
context.fillText(text, x, y [, maxWidth ]) 给文本填充

怎么以文字的中心位置旋转？

void function() {

// ...

var x = 100;

var y = 100;

var angle = 1 / 8 * Math.PI;

context.translate(x, y);

context.rotate(angle);

context.strokeText('A', 0, 0);

// ...

}()

以文字的左下角为圆心旋转，不符合预期，见下图效果

示例1

本打算做一下偏移的计算，一想到要计算文本中心位置貌似还挺复杂。还是看看其他人怎么做的，通过关键词 canvas rotate text center 找到一点线索。

context.save();

context.translate(newx, newy);

context.rotate(-Math.PI / 2);

context.textAlign = "center";

context.fillText("Your Label Here", labelXposition, 0);

context.restore();

textAlign 是横向对齐，再根据标准找到了一个纵向对齐 textBaseline

void function() {

// ...

context.textAlign = 'center'; // <<<<<<< insert

context.textBaseline = 'middle'; // <<<<<<< insert

var x = 100;

var y = 100;

var angle = 1 / 8 * Math.PI;

context.translate(x, y);

context.rotate(angle);

context.strokeText('A', 0, 0);

// ...

}()

修改以后，效果符合预期，见下图：

示例2

按我的习惯就这种 “常用” 功能就封装成独立函数，方便以后使用。

/**

* 绘制旋转的文字

* @param {CanvasRenderingContext2D} context 上下文

* @param {String} text 文本

* @param {Number} x 中心坐标 x

* @param {Number} y 中心坐标 y

* @param {Number} angle 角度，单位弧度

function rotateText(context, text, x, y, angle) {

if (!context) {

return;

}

context.save(); // 保存上次的风格设置

context.textAlign = 'center'; // 横向居中

context.textBaseline = 'middle'; // 纵向居中

context.translate(x, y); // 修改坐标系原点

context.rotate(angle); // 旋转

context.strokeText(text, 0, 0); // 绘制文本

context.restore(); // 恢复上次的风格设置

}

如何计算每个字符出现位置和角度？

背景文字左右平移 + 旋转，生成随机的字符串计算中心坐标就好了

前景文字基本相似，只要上下来回移动和稍微摇摆，这里用的 cos 曲线控制摇摆。

如何生成 gif 图片

生成 gif 有第三方库可以使用 gifjs。这里要注意的是，gifjs 用到 worker 技术，所以得在 http:// 环境里调试，不能用 file:// 环境

注意：由于添加的是同一个 canvas 对象，所以的是使用 copy 模式，将图像数据保留给每一帧。

gif.addFrame(canvasTemp,{delay:100,copy:true});

完整代码

<!doctype html>

<html>

<head>

<style>

canvas {

border: black 1px solid;

}

</style>

</head>

<body>

<div>

Key: <input type="text" maxlength="8" /> <input type="button" value="build" />

</div>

<img width="300" height="70" /><a download="captcha.gif">download...</a>

/**

* 绘制旋转的文字

* @param {CanvasRenderingContext2D} context 上下文

* @param {String} text 文本

* @param {Number} x 中心坐标 x

* @param {Number} y 中心坐标 y

* @param {Number} angle 角度，单位弧度

function rotateText(context, text, x, y, angle) {

if (!context) {

return;

}

context.save(); // 保存上次的风格设置

context.textAlign = 'center'; // 横向居中

context.textBaseline = 'middle'; // 纵向居中

context.translate(x, y); // 修改坐标系原点

context.rotate(angle); // 旋转

context.strokeText(text, 0, 0); // 绘制文本

context.restore(); // 恢复上次的风格设置

}

/**

* 随机字符串

* @param{String} chars 字符串

* @param{Number} len 长度

function randomText(chars, len) {

var result = '';

for (var i = 0; i < len; i++) {

result += chars.charAt(parseInt(chars.length * Math.random()));

}

return result;

}

void function() {

// @see http://www.w3.org/TR/2dcontext/

var canvas = document.querySelector('canvas');

var context = canvas.getContext('2d');

context.font = '30px Verdana'; // 字体大小和字体名

var lineHeight = 15; // 行高

var backLength = 3;

var backTexts = {};

var backXOffsets = {};

var keyYOffsets = {};

var keyAOffsets = {};

var backSpeed = 10000 + parseInt(100 * Math.random());

var keySpeed = 12000 + parseInt(100 * Math.random());

var key = '';

function init(value) {

key = String(value).toUpperCase();

// 随机备件

for (var i = 0; i < canvas.height / lineHeight; i++) {

backTexts[i] = randomText('ABCDEFGHIJKLMNOPQRST0123456789', backLength);

backXOffsets[i] = Math.random() * canvas.width;

}

for (var i = 0; i < key.length; i++) {

keyYOffsets[i] = Math.random() * lineHeight / 2;

keyAOffsets[i] = 0.05 - Math.random() * 0.1;

}

function renderBack(now, context, text, y, xOffset) {

var tick = now % backSpeed;

for (var i = 0; i < backLength; i++) {

var t = (xOffset + (tick / backSpeed) * canvas.width +

(canvas.width / backLength) * i) % canvas.width;

rotateText(context, text[i], t, y,

i / backLength * Math.PI * 2 + (tick / backSpeed) * Math.PI * 2);

}

function render(now, context) {

context.fillStyle = '#FFFFFF';

context.fillRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);

context.fillStyle = '#000000';

// 绘制背景文字

for (var i = 0; i < canvas.height / lineHeight; i++) {

renderBack(now, context, backTexts[i], lineHeight * i, backXOffsets[i]);

}

// 绘制 key

var tick = now % keySpeed;

var keyCharWidth = canvas.width / key.length;

for (var i = 0; i < key.length; i++) {

var tx = keyCharWidth + (((canvas.width - keyCharWidth) / key.length) * i) % canvas.width;

var ty = Math.cos(now / 1000) * Math.PI * keyYOffsets[i];

rotateText(context, key[i], tx,

canvas.height / 2 - ty, Math.cos(now / 1000) * Math.PI * 0.1 + keyAOffsets[i]);

}

init('zswang');

setInterval(function() {

render(Number(new Date), context);

}, 100);

document.querySelector('input[type=text]').addEventListener('input', function() {

init(this.value);

});

document.querySelector('input[type=button]').addEventListener('click', function() {

var self = this;

self.disabled = true;

var gif = new GIF({

repeat: 0,

workers: 2,

quality: 10,

workerScript: '../library/gif.worker.js'

});

// 生成 gif 图片

var canvasTemp = document.createElement('canvas');

canvasTemp.width = canvas.width;

canvasTemp.height = canvas.height;

var context = canvasTemp.getContext('2d');

context.font = '30px Verdana'; // 字体大小和字体名

context.textAlign = 'center';

for (var i = 0; i < 5000; i += 100) {

render(i, context);

gif.addFrame(canvasTemp, { delay: 100, copy: true });

}

gif.on('finished', function(blob) {

var url = URL.createObjectURL(blob);

document.querySelector('img').src = url;

document.querySelector('a').href = url;

self.disabled = false;

});

gif.render();

});

}();

</script>

</body>

</html>

后记

功能比较简单，也写得比较简单，仅供参考。如果要应用到实战，还有很多细节要考虑

gif 创建的过程必然得放到后端完成，否则兼容性、性能、安全性都是问题（这块和传统的验证过程并无区别）。
缓存（背景效果可以重复利用一段时间）。
图片大小需要优化，目前是 200K（通过调整帧率和压缩比）。
提供方便的调用接口（模块化）。

参考资料

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文章信息

作者：FEX 百度 Web 前端研发部来源： FEX 百度 Web 前端研发部
标签：验证码
发布时间：2014-11-20 23:57:18

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