PreparedStatement是如何防止SQL注入的？

為什么在Java中PreparedStatement能夠有效防止SQL注入？這可能是每個Java程序員思考過的問題。

 

首先我們來看下直觀的現象（注：需要提前打開mysql的SQL文日志）

1. 不使用PreparedStatement的set方法設置參數（效果跟Statement相似，相當於執行靜態SQL）

String param = "'test' or 1=1";
String sql = "select file from file where name = " + param; // 拼接SQL參數
PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
System.out.println(resultSet.next());

輸出結果為true，DB中執行的SQL為

-- 永真條件1=1成為了查詢條件的一部分，可以返回所有數據，造成了SQL注入問題
select file from file where name = 'test' or 1=1 

 

2. 使用PreparedStatement的set方法設置參數

String param = "'test' or 1=1";
String sql = "select file from file where name = ?";
PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
preparedStatement.setString(1, param);
ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
System.out.println(resultSet.next());

輸出結果為false，DB中執行的SQL為

select file from file where name = '\'test\' or 1=1'

我們可以看到輸出的SQL文是把整個參數用引號包起來，並把參數中的引號作為轉義字符，從而避免了參數也作為條件的一部分

 

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接下來我們分析下源碼（以mysql驅動實現為例）

打開java.sql.PreparedStatement通用接口，看到如下注釋，了解到PreparedStatement就是為了提高statement（包括SQL，存儲過程等）執行的效率。

An object that represents a precompiled SQL statement.
A SQL statement is precompiled and stored in a PreparedStatement object. 
This object can then be used to efficiently execute this statement multiple times.

那么，什么是所謂的“precompiled SQL statement”呢？

回答這個問題之前需要先了解下一個SQL文在DB中執行的具體步驟：

1. Convert given SQL query into DB format -- 將SQL語句轉化為DB形式（語法樹結構）
2. Check for syntax -- 檢查語法
3. Check for semantics -- 檢查語義
4. Prepare execution plan -- 准備執行計划（也是優化的過程，這個步驟比較重要，關系到你SQL文的效率，准備在后續文章介紹）
5. Set the run-time values into the query -- 設置運行時的參數
6. Run the query and fetch the output -- 執行查詢並取得結果

而所謂的“precompiled SQL statement”，就是同樣的SQL文（包括不同參數的），1-4步驟只在第一次執行，所以大大提高了執行效率（特別是對於需要重復執行同一SQL的）

 

言歸正傳，回到source中，我們重點關注一下setString方法（因為其它設置參數的方法諸如setInt，setDouble之類，編譯器會檢查參數類型，已經避免了SQL注入。）

查看mysql中實現PreparedStatement接口的類com.mysql.jdbc.PreparedStatement中的setString方法（部分代碼）

    public void setString(int parameterIndex, String x) throws SQLException {
        synchronized (checkClosed().getConnectionMutex()) {
            // if the passed string is null, then set this column to null
            if (x == null) {
                setNull(parameterIndex, Types.CHAR);
            } else {
                checkClosed();

                int stringLength = x.length();

                if (this.connection.isNoBackslashEscapesSet()) {
                    // Scan for any nasty chars
                    // 判斷是否需要轉義處理（比如包含引號，換行等字符）
                    boolean needsHexEscape = isEscapeNeededForString(x, stringLength); 
                    // 如果不需要轉義，則在兩邊加上單引號 if (!needsHexEscape) {
                        byte[] parameterAsBytes = null;

                        StringBuilder quotedString = new StringBuilder(x.length() + 2);
                        quotedString.append('\'');
                        quotedString.append(x);
                        quotedString.append('\'');

                        ...
                    } else {
                        ...
                }

                String parameterAsString = x;
                boolean needsQuoted = true;
                // 如果需要轉義，則做轉義處理 if (this.isLoadDataQuery || isEscapeNeededForString(x, stringLength)) {
                ...

從上面加紅色注釋的可以明白為什么參數會被單引號包裹，並且類似單引號之類的特殊字符會被轉義處理，就是因為這些代碼的控制避免了SQL注入。 

這里只對SQL注入相關的代碼進行解讀，如果在setString前后輸出預處理語句(preparedStatement.toString())，會發現如下輸出

Before bind: com.mysql.jdbc.JDBC42PreparedStatement@b1a58a3: select file from file where name = ** NOT SPECIFIED **
After bind: com.mysql.jdbc.JDBC42PreparedStatement@b1a58a3: select file from file where name = '\'test\' or 1=1'

編程中建議大家使用PrepareStatement + Bind-variable的方式避免SQL注入

大家有什么其它的看法，歡迎留下評論！

參考：https://stackoverflow.com/questions/30587736/what-is-pre-compiled-sql-statement