MyBatis SQL 注入防范与预编译语句的原理

MyBatis SQL 注入防范与预编译语句的原理：一场与坏蛋的斗智斗勇

各位观众，各位亲爱的程序员朋友们，欢迎来到“代码安全大讲堂”！今天，我们要聊的是一个老生常谈，但又不得不时刻警惕的话题：SQL 注入！它就像潜伏在代码中的幽灵，稍不留神，就能让你精心搭建的数据城堡瞬间崩塌。

而MyBatis，作为我们常用的持久层框架，自然也需要我们严加防范。幸运的是，MyBatis提供了强大的“预编译语句”机制，就像一位身经百战的保镖，能有效地抵御SQL注入的攻击。

那么，SQL 注入到底是个什么鬼？预编译语句又是如何发挥作用的呢？别急，让我们慢慢道来。

1. SQL 注入：一场精心策划的阴谋

想象一下，你开了一家小面馆，顾客点单时，你可以直接根据他们的要求制作面条。正常情况下，顾客会说：“老板，来碗牛肉面”。但如果有人心怀鬼胎，可能会说：“老板，来碗牛肉面；DROP TABLE orders; –”。

如果你的系统直接把这段字符串拼接到SQL语句中执行，那可就惨了！原本只是想点碗面，结果整个订单表都被删了，这简直是“人在家中坐，祸从天上来”。

这就是SQL注入的本质：攻击者通过在输入中插入恶意的SQL代码，欺骗数据库服务器执行非预期的操作，从而达到窃取数据、篡改数据甚至控制服务器的目的。

SQL注入的危害可大可小，轻则信息泄露，重则系统瘫痪。所以，防范SQL注入，是每个程序员的必修课。

常见的SQL注入场景：

场景	描述	示例
用户登录	攻击者通过在用户名或密码输入框中输入恶意SQL代码，绕过身份验证，直接登录系统。	用户名：’ OR ‘1’=’1 密码：任意
数据查询	攻击者通过在查询参数中注入恶意SQL代码，获取未经授权的数据。	URL：/products?category=Electronics’ UNION SELECT username, password FROM users —
数据更新	攻击者通过在更新语句中注入恶意SQL代码，篡改数据库中的数据。	更新语句：UPDATE products SET price = 100 WHERE id = 1; UPDATE products SET price = 9999 WHERE id = 2;
存储过程	攻击者通过在存储过程的参数中注入恶意SQL代码，执行非预期的操作。	(具体示例取决于存储过程的实现)

2. MyBatis 如何成为你的安全卫士：预编译语句的魔法

MyBatis之所以能够有效地防范SQL注入，关键在于它使用了预编译语句 (PreparedStatement)。 这就像你的面馆老板学会了一招：先准备好面条、汤底、配料，然后根据顾客的要求，把它们组合起来。 老板不会直接把顾客的话当成菜谱，而是把顾客的要求当作“参数”，放到预先准备好的“菜谱模板”中。

预编译语句的原理：

1. SQL语句模板化： MyBatis会将SQL语句中的变量部分用占位符（通常是?）代替，形成一个SQL语句模板。
2. 预编译： 数据库服务器会对这个SQL语句模板进行预编译，生成执行计划。这意味着数据库已经知道了SQL语句的结构和意图，只是缺少具体的参数值。
3. 参数绑定： 在执行SQL语句时，MyBatis会将参数值绑定到占位符上。
4. 执行： 数据库服务器会根据预编译的执行计划，使用绑定的参数值执行SQL语句。

举个例子：

假设我们要根据用户名查询用户信息。

不安全的写法（容易受到SQL注入）：

String username = request.getParameter("username");
String sql = "SELECT * FROM users WHERE username = '" + username + "'";
// 直接执行SQL语句

如果用户输入的username是' OR '1'='1，那么SQL语句就变成了：

SELECT * FROM users WHERE username = '' OR '1'='1'

这个SQL语句会返回所有用户的信息！

安全的写法（使用预编译语句）：

String username = request.getParameter("username");
String sql = "SELECT * FROM users WHERE username = ?";

// 使用预编译语句
PreparedStatement pstmt = connection.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, username); // 将username作为参数绑定到占位符上
ResultSet rs = pstmt.executeQuery();

在这个例子中，即使用户输入的username包含恶意SQL代码，它也会被当作普通的字符串参数，而不会被数据库服务器解析成SQL语句的一部分。

MyBatis 中的预编译语句：

在MyBatis中，我们可以通过#符号来使用预编译语句。

Mapper XML：

<select id="getUserByUsername" parameterType="string" resultType="User">
  SELECT * FROM users WHERE username = #{username}
</select>

Java 代码：

String username = "test";
User user = sqlSession.selectOne("getUserByUsername", username);

在这个例子中，#{username} 会被MyBatis替换成一个占位符，并将username的值作为参数绑定到占位符上。

# 和 $ 的区别：

在MyBatis中，我们还会看到$符号。# 和 $ 的区别非常重要：

• #： 使用预编译语句，将参数值作为字符串绑定到占位符上，可以有效地防止SQL注入。
• $： 不使用预编译语句，直接将参数值拼接到SQL语句中，容易受到SQL注入的攻击。

因此，在大多数情况下，我们应该使用#来传递参数。只有在少数特殊情况下，例如动态排序时，才可以使用$。

动态排序的例子（使用$）：

<select id="getUsersOrderBy" parameterType="map" resultType="User">
  SELECT * FROM users ORDER BY ${orderBy} ${orderDirection}
</select>

在这个例子中，orderBy 和 orderDirection 是排序的字段和方向，它们不能作为参数绑定到占位符上，因为排序的字段和方向是SQL语句的一部分，而不是参数值。

注意：即使在使用$进行动态排序时，也应该对orderBy 和 orderDirection 的值进行严格的校验，防止SQL注入。 例如，可以创建一个白名单，只允许使用指定的字段进行排序。

3. 深入理解预编译语句的优势：不仅仅是防SQL注入

预编译语句除了可以防范SQL注入之外，还有其他的优势：

• 提高性能： 数据库服务器只需要对SQL语句模板进行一次编译，后续的执行只需要绑定参数值即可，可以大大提高执行效率。
• 减少数据库服务器的压力： 由于SQL语句模板只需要编译一次，可以减少数据库服务器的编译开销。
• 代码可读性更高： 使用预编译语句可以使SQL语句更加清晰易懂，提高代码的可读性和可维护性。

表格总结预编译语句的优势：

优势	描述
防范SQL注入	将参数值作为字符串绑定到占位符上，避免恶意SQL代码被解析成SQL语句的一部分。
提高性能	数据库服务器只需要对SQL语句模板进行一次编译，后续的执行只需要绑定参数值即可，可以大大提高执行效率。
减少服务器压力	由于SQL语句模板只需要编译一次，可以减少数据库服务器的编译开销。
代码可读性	使SQL语句更加清晰易懂，提高代码的可读性和可维护性。

4. 代码示例：手把手教你使用预编译语句

为了让大家更好地理解预编译语句的使用，我们来编写一个简单的示例。

1. 创建数据库表：

CREATE TABLE users (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  username VARCHAR(255) NOT NULL,
  password VARCHAR(255) NOT NULL,
  email VARCHAR(255)
);

INSERT INTO users (username, password, email) VALUES
('test', '123456', '[email protected]'),
('admin', 'admin123', '[email protected]');

2. 创建 MyBatis 配置文件 (mybatis-config.xml)：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE configuration
        PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Config 3.0//EN"
        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-config.dtd">
<configuration>
    <environments default="development">
        <environment id="development">
            <transactionManager type="JDBC"/>
            <dataSource type="POOLED">
                <property name="driver" value="com.mysql.cj.jdbc.Driver"/>
                <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/testdb?serverTimezone=UTC"/>
                <property name="username" value="root"/>
                <property name="password" value="password"/>
            </dataSource>
        </environment>
    </environments>
    <mappers>
        <mapper resource="UserMapper.xml"/>
    </mappers>
</configuration>

3. 创建 Mapper 接口 (UserMapper.java)：

public interface UserMapper {
    User getUserByUsername(String username);
}

4. 创建 Mapper XML 文件 (UserMapper.xml)：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE mapper
        PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="UserMapper">
    <select id="getUserByUsername" parameterType="string" resultType="User">
        SELECT * FROM users WHERE username = #{username}
    </select>
</mapper>

5. 创建 User 类 (User.java)：

public class User {
    private int id;
    private String username;
    private String password;
    private String email;

    // Getters and setters
    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getPassword() {
        return password;
    }

    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }

    public String getEmail() {
        return email;
    }

    public void setEmail(String email) {
        this.email = email;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", username='" + username + ''' +
                ", password='" + password + ''' +
                ", email='" + email + ''' +
                '}';
    }
}

6. 测试代码：

import org.apache.ibatis.io.Resources;
import org.apache.ibatis.session.SqlSession;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;
import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactoryBuilder;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String resource = "mybatis-config.xml";
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream(resource);
        SqlSessionFactory sqlSessionFactory = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);

        try (SqlSession sqlSession = sqlSessionFactory.openSession()) {
            UserMapper userMapper = sqlSession.getMapper(UserMapper.class);
            String username = "test";
            User user = userMapper.getUserByUsername(username);
            System.out.println(user);
        }
    }
}

在这个示例中，我们使用了#{username} 来传递用户名参数，MyBatis会自动使用预编译语句来执行SQL查询，从而有效地防范SQL注入。

5. 防范SQL注入的其他手段：多管齐下，确保安全

除了使用预编译语句之外，我们还可以采取其他的手段来防范SQL注入：

• 输入验证： 对用户输入的数据进行严格的验证，例如检查数据类型、长度、格式等，过滤掉非法字符。
• 最小权限原则： 数据库用户只应该拥有执行必要操作的权限，避免拥有过高的权限。
• 使用ORM框架： ORM框架可以自动处理SQL语句的生成和执行，可以有效地减少SQL注入的风险。
• 代码审计： 定期进行代码审计，检查代码中是否存在SQL注入的漏洞。
• 使用Web应用防火墙 (WAF)： WAF可以检测和防御SQL注入攻击，可以有效地保护Web应用的安全。

表格总结防范SQL注入的手段：

手段	描述
预编译语句	使用预编译语句可以有效地防止SQL注入，应该尽可能地使用预编译语句来执行SQL查询。
输入验证	对用户输入的数据进行严格的验证，例如检查数据类型、长度、格式等，过滤掉非法字符。
最小权限原则	数据库用户只应该拥有执行必要操作的权限，避免拥有过高的权限。
使用ORM框架	ORM框架可以自动处理SQL语句的生成和执行，可以有效地减少SQL注入的风险。
代码审计	定期进行代码审计，检查代码中是否存在SQL注入的漏洞。
使用WAF	WAF可以检测和防御SQL注入攻击，可以有效地保护Web应用的安全。

6. 总结：安全无小事，防患于未然

SQL 注入是一种非常常见的安全漏洞，它可以给我们的系统带来严重的危害。MyBatis 的预编译语句机制可以有效地防范SQL注入，但我们也不能掉以轻心，应该采取多管齐下的手段，确保系统的安全。

记住，安全无小事，防患于未然！只有时刻保持警惕，才能让我们的代码城堡固若金汤。

希望今天的讲解能够帮助大家更好地理解 MyBatis 的预编译语句机制，并掌握防范 SQL 注入的方法。感谢大家的观看，我们下期再见！