24.11.16

实验3：工厂方法模式

本次实验属于模仿型实验，通过本次实验学生将掌握以下内容：

1、理解工厂方法模式的动机，掌握该模式的结构；

2、能够利用工厂方法模式解决实际问题。 

[实验任务一]：加密算法

目前常用的加密算法有DES（Data Encryption Standard）和IDEA（International Data Encryption Algorithm）国际数据加密算法等，请用工厂方法实现加密算法系统。

实验要求：

1.画出对应的类图；

2.提交该系统的代码，该系统务必是一个可以能够直接使用的系统，查阅资料完成相应加密算法的实现；

3.注意编程规范。

 

 

类图如下:

 

 

代码如下:

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.KeyGenerator;

import javax.crypto.SecretKey;

import java.security.SecureRandom;

import java.util.Base64;

 

// 定义加密算法接口

interface EncryptionAlgorithm {

    String encrypt(String data) throws Exception;

}

 

// 实现 DES 加密算法

class DESEncryption implements EncryptionAlgorithm {

    private SecretKey secretKey;

 

    public DESEncryption() throws Exception {

        // 生成 DES 密钥

        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("DES");

        keyGen.init(56); // DES 密钥长度为 56 位

        this.secretKey = keyGen.generateKey();

    }

 

    @Override

    public String encrypt(String data) throws Exception {

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");

        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data.getBytes());

        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedData); // 使用 Base64 编码输出密文

    }

}

 

// 实现 IDEA 加密算法

class IDEAEncryption implements EncryptionAlgorithm {

    private SecretKey secretKey;

 

    public IDEAEncryption() throws Exception {

       

        // 这里引入了 Bouncy Castle库，注册了它的算法实现

        KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("IDEA", "BC"); // 需要 Bouncy Castle 支持

        keyGen.init(128); // IDEA 密钥长度为 128 位

        this.secretKey = keyGen.generateKey();

    }

 

    @Override

    public String encrypt(String data) throws Exception {

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("IDEA", "BC");

        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);

        byte[] encryptedData = cipher.doFinal(data.getBytes());

        return Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedData);

    }

}

 

// 加密算法工厂接口

interface EncryptionFactory {

    EncryptionAlgorithm createEncryption() throws Exception;

}

 

// DES 加密工厂

class DESFactory implements EncryptionFactory {

    @Override

    public EncryptionAlgorithm createEncryption() throws Exception {

        return new DESEncryption();

    }

}

 

// IDEA 加密工厂

class IDEAFactory implements EncryptionFactory {

    @Override

    public EncryptionAlgorithm createEncryption() throws Exception {

        return new IDEAEncryption();

    }

}

 

// 客户端类

class Client {

    private EncryptionAlgorithm encryptionAlgorithm;

 

    public Client(EncryptionFactory factory) throws Exception {

        encryptionAlgorithm = factory.createEncryption();

    }

 

    public void encryptData(String data) throws Exception {

        String encryptedData = encryptionAlgorithm.encrypt(data);

        System.out.println("Encrypted Data: " + encryptedData);

    }

 

    public static void main(String[] args) {

        try {

            // 使用 DES 加密

            EncryptionFactory desFactory = new DESFactory();

            Client desClient = new Client(desFactory);

            desClient.encryptData("Hello World using DES");

 

            // 使用 IDEA 加密 (需要 Bouncy Castle 支持)

            EncryptionFactory ideaFactory = new IDEAFactory();

            Client ideaClient = new Client(ideaFactory);

            ideaClient.encryptData("Hello World using IDEA");

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

 

 

Pom.xml里加入以下依赖:

 

<dependency>

 <groupId>org.bouncycastle</groupId>

 <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>

 <version>1.70</version>

 </dependency>