卜凡港

摘要

當(dāng)今社會(huì)，電子郵件的應(yīng)用非常廣泛，例如在某網(wǎng)站注冊(cè)了一個(gè)賬戶(hù)，自動(dòng)發(fā)送一封歡迎郵件，通過(guò)郵件找回密碼，自動(dòng)批量發(fā)送活動(dòng)信息等。但這些應(yīng)用不可能和我們自己平時(shí)發(fā)郵件一樣，先打開(kāi)瀏覽器，登錄郵箱，創(chuàng)建郵件再發(fā)送。為了更好的做好用戶(hù)注冊(cè)的安全性，保證有效用戶(hù)數(shù)，以及對(duì)產(chǎn)品接下來(lái)的相關(guān)信息的推廣，本文將首先簡(jiǎn)單介紹一些相關(guān)的術(shù)語(yǔ)和協(xié)議，并通過(guò)Java代碼來(lái)創(chuàng)建電子郵件，并連接郵件服務(wù)器發(fā)送郵件，以及郵件鏈接的驗(yàn)證，激活注冊(cè)用戶(hù)的相關(guān)功能，并對(duì)注冊(cè)時(shí)產(chǎn)生的一定量高并發(fā)進(jìn)行研究。該研究對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)者學(xué)習(xí)和實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端與郵箱服務(wù)器之間通信功能有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】JavaMail 電子郵件 Web 高并發(fā)

隨著互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域各項(xiàng)技術(shù)迅速地發(fā)展，電子郵箱已經(jīng)成為現(xiàn)代人常用的一種聯(lián)系工具，并且涉及的領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，個(gè)人郵箱有時(shí)可以看作是一個(gè)身份認(rèn)證的標(biāo)識(shí)，可以用來(lái)進(jìn)行身份確認(rèn)，以及進(jìn)行相關(guān)的聯(lián)系活動(dòng)?，F(xiàn)在有很多WEB開(kāi)發(fā)都需要JavaMail，例如，用戶(hù)注冊(cè)后，網(wǎng)站發(fā)送一封激活郵件進(jìn)行驗(yàn)證;用戶(hù)過(guò)生日，系統(tǒng)發(fā)送生日祝福郵件;將最新活動(dòng)和優(yōu)惠以郵件的形式告知會(huì)員等等。這些應(yīng)用都需要開(kāi)發(fā)人員使用編程發(fā)送郵件。本次設(shè)計(jì)就是基于JavaMail實(shí)現(xiàn)用戶(hù)注冊(cè)時(shí)，通過(guò)郵件對(duì)賬戶(hù)進(jìn)行認(rèn)證的完善登陸系統(tǒng)。通過(guò)郵箱激活注冊(cè)賬戶(hù)，既保證了對(duì)相關(guān)賬戶(hù)的安全性，也拓展了信息推廣的途徑，這方式已經(jīng)成為了很多IT公司用戶(hù)注冊(cè)必經(jīng)步驟。整個(gè)設(shè)計(jì)采用B/S架構(gòu)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們首先搭建并配置郵箱服務(wù)器端和郵件客戶(hù)端，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL，在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立相應(yīng)數(shù)據(jù)表，導(dǎo)入相應(yīng)的JavaMail的jar包，在eclipse平臺(tái)上引用相應(yīng)的API，并考慮到一定的高并發(fā)性，采取多線程，用JAVA語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)郵箱驗(yàn)證功能。我們?cè)谧詈蟮膶?shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)過(guò)程中，會(huì)檢測(cè)分析到系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)郵件發(fā)送、接收，以及點(diǎn)擊鏈接后的激活功能，本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也將對(duì)研究人員在用戶(hù)安全性設(shè)計(jì)方面有一定的幫助。

1 JavaMail

JavaMail是由SUN公司發(fā)布，提供給開(kāi)發(fā)者處理電子郵件相關(guān)的編程接口。JavaMail支持常用的SMTP、POP3、TMAP等郵件協(xié)議，開(kāi)發(fā)人員使用JavaMail編寫(xiě)郵件程序時(shí)，無(wú)需考慮底層的通信細(xì)節(jié)（Socket），可以更加有效地實(shí)施郵件傳輸操作，同時(shí)JavaMail所提供的API也能夠支持創(chuàng)建出各種復(fù)雜MIME格式的郵件內(nèi)容。JavaMail的API結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

JavaMail API提供了消息、地址和頭文件等基本的郵件系統(tǒng)對(duì)象，即使針對(duì)不同的郵件協(xié)議，不同的廠商，都可以從JavaMail所提供的一系列接口中找到相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，從而滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)者多方面需求。

2 郵件收發(fā)協(xié)議

協(xié)議是用來(lái)規(guī)定雙方應(yīng)該滿(mǎn)足什么樣的格式，回什么樣格式的數(shù)據(jù)，才可以進(jìn)行正常通訊的一個(gè)規(guī)定。當(dāng)我們?cè)卩]箱服務(wù)器上申請(qǐng)空間，進(jìn)行郵件的傳輸接收，都是默認(rèn)了一種通訊協(xié)議，以便通訊的正常進(jìn)行。如果讓JavaMail與郵件服務(wù)器通信，就需要相應(yīng)的協(xié)議支持，該部分稱(chēng)為服務(wù)提供者接口，也就是JavaMail自身需要的協(xié)議支持。

2.1 SMTP協(xié)議

SMTP，即簡(jiǎn)單傳輸協(xié)議，它是一組用于由源地址到目的地址傳送郵件的規(guī)則，控制信件的中轉(zhuǎn)方式，屬于TCP/IP協(xié)議簇，幫助每臺(tái)計(jì)算機(jī)在發(fā)送或中轉(zhuǎn)信件時(shí)找到下一個(gè)目的地。通過(guò)SMTP所指定的服務(wù)器，可以把E-mail在較短時(shí)間內(nèi)寄到收件人的服務(wù)器上，通常把處理用戶(hù)SMTP請(qǐng)求的郵件服務(wù)器稱(chēng)為SMTP服務(wù)器，SMTP服務(wù)器則是遵循SMTP協(xié)議的發(fā)送郵件服務(wù)器，用來(lái)發(fā)送或中轉(zhuǎn)電子郵件，SMTP服務(wù)器的默認(rèn)端口號(hào)為25。

2.2 POP3協(xié)議

POP3，即郵局協(xié)議版本3，主要用于支持使用客戶(hù)端遠(yuǎn)程管理在服務(wù)器上的郵件。如果用戶(hù)想從郵箱服務(wù)器中獲得或接受一封電子郵件的話，連上郵件服務(wù)器后，也需要遵循一定的通訊格式，而POP3協(xié)議就是用來(lái)定義這種通訊格式。通常把處理POP3請(qǐng)求的服務(wù)器稱(chēng)為POP3服務(wù)器，它的默認(rèn)端口號(hào)為110。

3 郵件驗(yàn)證方案分析

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展，社交聯(lián)系得越密切，社交手段越多樣化，而電子郵箱也是當(dāng)今社交重要方式之一，所以JavaMail在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中必不可少，而了解郵箱收發(fā)過(guò)程也是很多開(kāi)發(fā)人員容易忽視的一點(diǎn)。通過(guò)對(duì)郵件收發(fā)過(guò)程，郵件驗(yàn)證邏輯，以及并發(fā)量的解決方案分析可以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)得更加完善。

3.1 由卜箱收發(fā)過(guò)程分析

郵箱收發(fā)過(guò)程遵循之前所講解的郵件協(xié)議，并根據(jù)相應(yīng)協(xié)議所對(duì)應(yīng)的服務(wù)器進(jìn)行通信，具體收發(fā)過(guò)程如圖2所示。

假設(shè)現(xiàn)在有兩個(gè)郵箱，我們想讓163郵箱向126郵箱發(fā)送一封郵件，讓163郵箱賬戶(hù)和密碼通過(guò)客戶(hù)端進(jìn)行鏈接，客戶(hù)端可以是網(wǎng)頁(yè)版或者是軟件版，登陸到郵箱服務(wù)器上，連接郵箱服務(wù)器中的SMTP服務(wù)器上，然后進(jìn)行寫(xiě)郵件操作，將寫(xiě)好的郵件同，163郵箱的SMTP服務(wù)器連接到126郵箱的SMTP服務(wù)器上，把這封郵件發(fā)送到對(duì)方郵箱服務(wù)器的SMTP上，于是126郵箱將會(huì)把這封郵件存儲(chǔ)到其內(nèi)在的存儲(chǔ)空間里面。收郵件過(guò)程，用戶(hù)通過(guò)注冊(cè)時(shí)的用戶(hù)名和密碼，連接到相應(yīng)郵箱服務(wù)器中的POP3服務(wù)器上，找到這封郵件，并返回到客戶(hù)端，用戶(hù)就能看到對(duì)方發(fā)送過(guò)來(lái)的郵件，整個(gè)過(guò)程反之亦然。

3.2 驗(yàn)證邏輯分析

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在數(shù)據(jù)表中設(shè)置state字段，0為激活，1為非激活狀態(tài)，當(dāng)用戶(hù)第一次注冊(cè)后，數(shù)據(jù)表中傳入相應(yīng)字段，state處于非激活狀態(tài)，然后發(fā)送一封激活郵件到對(duì)應(yīng)的注冊(cè)郵箱，用戶(hù)點(diǎn)擊郵件中的激活鏈接后，state由非激活狀態(tài)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)。如圖3所示。

郵件驗(yàn)證的邏輯，相對(duì)而言較為簡(jiǎn)單，在實(shí)現(xiàn)注冊(cè)功能時(shí)，服務(wù)器產(chǎn)生激活碼，并根據(jù)開(kāi)發(fā)者的配置，給注冊(cè)用戶(hù)發(fā)送含有激活碼鏈接的激活郵件，通過(guò)點(diǎn)擊鏈接，改變state的取值從而實(shí)現(xiàn)用戶(hù)激活，但如果遇上系統(tǒng)新開(kāi)放注冊(cè)，這將會(huì)產(chǎn)生一定量的并發(fā)量，若一定時(shí)間段內(nèi)，用戶(hù)一窩蜂地進(jìn)行注冊(cè)操作，將有可能造成SMTP服務(wù)器產(chǎn)生拒絕421等狀態(tài)，接下來(lái)將對(duì)并發(fā)量的解決方案進(jìn)行分析。

3.3 并發(fā)量分析

由于注冊(cè)功能不會(huì)像電商秒殺功能一樣，瞬間有上千萬(wàn)甚至上億的并發(fā)量，所以考慮節(jié)約資源，且可抗住一定量的并發(fā)量，我們可將注冊(cè)頁(yè)面放入CDN，將發(fā)送功能采用多線程進(jìn)行封裝，從而達(dá)到一定量的抗并發(fā)效果。具體多線程實(shí)現(xiàn)邏輯如圖4所示。

本次設(shè)計(jì)采用ThreadPoolExecutor線程池來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程，并在線程池中設(shè)定同時(shí)運(yùn)行的線程數(shù)量，線程池維護(hù)線程所允許的空閑時(shí)間的單位，以及緩沖隊(duì)列，從而達(dá)到對(duì)線程池的參數(shù)的設(shè)置以及優(yōu)化，在參數(shù)設(shè)置基礎(chǔ)上，多的任務(wù)可以進(jìn)行排隊(duì)，從而可以實(shí)現(xiàn)了多線程的JavaMail并發(fā)。

4 Web郵件系統(tǒng)編碼實(shí)現(xiàn)

本套系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用的是MVC框架結(jié)構(gòu)，這是目前相對(duì)主流且成熟的框架，我們首先在MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中建立數(shù)據(jù)庫(kù)和相應(yīng)的用戶(hù)表，配置C3P0數(shù)據(jù)池鏈接，導(dǎo)入所需要的Jar包，根據(jù)MVC結(jié)構(gòu)，依次從實(shí)體類(lèi)，DAO層，再到業(yè)務(wù)層，最后編寫(xiě)注冊(cè)Servlet和激活Servlet實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能。

4.1 DAO層的實(shí)現(xiàn)

用戶(hù)注冊(cè)，首先調(diào)用數(shù)據(jù)訪問(wèn)層中定義的方法，通過(guò)JDBC將數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)表中，state狀態(tài)為。值，并隨機(jī)生成一串編碼，并通過(guò)程序生成含有激活碼的字符串鏈接，然后再給用戶(hù)發(fā)送一封含有該激活碼鏈接的郵件，此時(shí)通過(guò)DAO層與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，部分代碼如下：

Connection conn=DBUtil.getConnectionn;

String sql =-insert into user（usemame，email，password，state，code）values（？，？，？，？，？）";

PreparedStatement pstmt=conn.prepareStatement（sql）;

pstmt.setString（1，user.getUsemame（））;

pstmt.setString（2，user.getEmail（））;

pstmt.setString（3，user.getPasswordo）;

pstmt.setlnt（4，user.getState（））;

pstmt.setString（5，user.getCode（））;

num=pstmt.executeUpdateo;

DBUtil.close（conn，pstmt，null）;

DBUtil是封裝好的數(shù)據(jù)庫(kù)連接類(lèi)，通過(guò)編寫(xiě)一條SQL語(yǔ)句，經(jīng)預(yù)編譯進(jìn)行處理，然后一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行傳值，從而實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互。

4.2 業(yè)務(wù)層的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)WC結(jié)構(gòu)，我們將業(yè)務(wù)層首先規(guī)定相應(yīng)方法的接口，再在業(yè)務(wù)層中定義實(shí)現(xiàn)類(lèi)，通過(guò)繼承這些接口，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層中定義的相應(yīng)方法。在注冊(cè)功能方面，利用正則表達(dá)式驗(yàn)證郵箱是否符合郵箱格式，若符合生成激活碼，把相應(yīng)數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，保存成功后通過(guò)線程方式給用戶(hù)發(fā)送一封郵件，再通過(guò)調(diào)用DAO層中激活用戶(hù)的方法實(shí)現(xiàn)激活功能，其中部分代碼如下所示：

String code=CodeUtil.generateUniqueCode（）;

User user=new User（usemame，email，password，0，code）;

UserDao userDao=newUserDaolmpl（）;

if（userDao.save（user）>0）{

new Thread（newMailUtil（email，code））.start（）;

return true;

}

在抗并發(fā)上，整個(gè)事務(wù)邏輯是通過(guò)調(diào)用線程池接口，開(kāi)啟線程，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的注冊(cè)和激活功能，并在一定程度上，可以抗住一定量的用戶(hù)注冊(cè)產(chǎn)生的并發(fā)量。

4.3 Servlet的實(shí)現(xiàn)

本次設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)Web應(yīng)用程序，不收到cGI程序性能的限制，我們通過(guò)采用JavaServlet來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的JDBCAPI進(jìn)行訪問(wèn)，本設(shè)計(jì)涉及到的最主要的兩部分Servlet是實(shí)現(xiàn)用戶(hù)注冊(cè)Servlet和激活Servlet，我們需將其首先繼承 Httpservlet類(lèi)，并復(fù)寫(xiě)doGet和doPost方法，其中部分代碼如下：

String userName=request.getParameter（"usemame"）;

String password=request.getParameter（"password"）;

String email=request.getParameter（"email"）;

UserService userService=newUserServiceImpl（）;

if（userService.doRegister（userName，password，email））{

request.setAttribute（"msg"，"注冊(cè)成功，請(qǐng)登錄郵箱激活賬號(hào)"）;

}else{

request.setAttribute（"msg"，"注冊(cè)失敗，請(qǐng)檢查相關(guān)信息"）

}

request.getRequestDispatcher（"/result.jsp"）.forward（request，response）;

在doPost方法中接收數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，調(diào)用業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)類(lèi)，將用戶(hù)信息和激活碼傳遞過(guò)去，根據(jù)激活碼查詢(xún)用戶(hù)，更改用戶(hù)狀態(tài)，將狀態(tài)0變?yōu)?，同時(shí)將激活碼在相應(yīng)數(shù)據(jù)設(shè)置為NULL，然后調(diào)用request的getRequestDispatcher方法進(jìn)行頁(yè)面跳轉(zhuǎn)。

4.4 JavaMail多線程的實(shí)現(xiàn)

創(chuàng)建連接對(duì)象javax.mail.session，然后創(chuàng)建郵件對(duì)象javax.mail.Message，再發(fā)送一封激活郵件，某些郵箱服務(wù)器要求SMTP連接需要使用SSL安全認(rèn)證，為了提高安全性，郵箱支持SSL連接，也可以自己開(kāi)啟，如果無(wú)法連接郵件服務(wù)器，則需仔細(xì)查看控制臺(tái)打印的日志信息，如果有類(lèi)似“連接失敗，要求SSL安全連接”等錯(cuò)誤，可以重新設(shè)置SMTP服務(wù)器端口，部分代碼如下：

Message message=newMimeMessage（session）;

message.setFrom（newIntemetAddress（from））;

message.addRecipient（Message.RecipientType.TO，new IntemetAddress（email））;

message.setSubject（"賬號(hào)激活"）;

String content="

這是一封激活郵件，激活請(qǐng)點(diǎn)擊以下鏈接

http：//localhost：8080/RegisterDemo/ActiveServlet？code="+code+ "

";

message.setContent（content，"text/html;charset=UTF-8"）;

Transport.send（message）;

System.out.println（"郵件成功發(fā)送！"）;

先指定發(fā)件人電子郵箱，指定發(fā)送郵件的主機(jī)，獲取系統(tǒng)屬性，設(shè)置郵件服務(wù)器，打開(kāi)認(rèn)證，若是QQ郵箱，還需要通過(guò)MailSSLSocketFactory獲取相關(guān)屬性，當(dāng)這些步驟完成后，我們將進(jìn)行最后的發(fā)驗(yàn)證郵件操作，獲取默認(rèn)session對(duì)象，創(chuàng)建郵件對(duì)象，設(shè)置發(fā)件人，設(shè)置郵件主題，設(shè)置郵件內(nèi)容，將要發(fā)送的功能封裝成Runnable，最后進(jìn)行發(fā)送郵件。

5 測(cè)試

本套設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是Tomcat服務(wù)器進(jìn)行運(yùn)行，首先我們?cè)谧?cè)頁(yè)面中輸入用戶(hù)名，注冊(cè)郵箱，和密碼。注冊(cè)完后，數(shù)據(jù)庫(kù)表中會(huì)有相應(yīng)的用戶(hù)信息，state值為0，并我們將在注冊(cè)郵箱中收到一封激活郵件，如圖5所示。

當(dāng)點(diǎn)擊郵件激活碼鏈接后，會(huì)進(jìn)行頁(yè)面跳轉(zhuǎn)，并提示成功進(jìn)行激活，然后跳轉(zhuǎn)到登陸頁(yè)面進(jìn)行登陸操作，此時(shí)注冊(cè)用戶(hù)已成為有效用戶(hù)，我們可以再觀察數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)表中的相關(guān)數(shù)據(jù)，如圖6所示。

從圖6中我們首先可以看出注冊(cè)時(shí)的數(shù)據(jù)已經(jīng)成功注入到數(shù)據(jù)表中，并注意到password密碼是經(jīng)過(guò)MD5進(jìn)行加密處理的，這樣能很大程度上保證的用戶(hù)的安全性，另外從后面兩個(gè)字段中，并且state狀態(tài)由。變1，激活碼也根據(jù)之前程序設(shè)定的自動(dòng)清空，該賬戶(hù)已經(jīng)成功被激活，從而可以進(jìn)行后面研發(fā)產(chǎn)品中任何體驗(yàn)操作。

6 結(jié)束語(yǔ)

本次驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先根據(jù)對(duì)SMTP和POP3郵件相關(guān)協(xié)議的了解，詳細(xì)論述了郵件收發(fā)過(guò)程和注冊(cè)郵件激活邏輯，并通過(guò)多線程防止高并發(fā)量造成的死鎖，采用JavaMail提供的API實(shí)現(xiàn)郵件發(fā)送和用戶(hù)的激活功能。整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)采用JSP+Servlet結(jié)構(gòu)，輕化了系統(tǒng)框架，節(jié)省了資源。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也需要注意，并不是所有的提供郵箱的網(wǎng)站都會(huì)對(duì)用戶(hù)開(kāi)通SMTP服務(wù)器，一般可以使用的SMTP服務(wù)器都需要身份驗(yàn)證的，且無(wú)法進(jìn)行匿名發(fā)郵件。從測(cè)試結(jié)果來(lái)說(shuō)，我們可以成功實(shí)現(xiàn)注冊(cè)時(shí)產(chǎn)生激活碼的鏈接，對(duì)用戶(hù)發(fā)送含激活鏈接的郵件，用戶(hù)點(diǎn)擊郵件中鏈接后，也成功實(shí)現(xiàn)激活用戶(hù)的操作。但本次設(shè)計(jì)中，仍存在一定的缺陷，無(wú)法承擔(dān)企業(yè)級(jí)的并發(fā)量，整體功能并不完善，當(dāng)用程序?qū)σ粋€(gè)郵箱發(fā)送大量郵件，也可能會(huì)被某些郵箱服務(wù)器當(dāng)作外界攻擊。整體來(lái)講，本次設(shè)計(jì)對(duì)JavaMail的運(yùn)用和對(duì)郵件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著一定的參考價(jià)值。

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