java - 类的结构

Question

我应该编写代码来模拟三种加密技术的工作:- Caesar Cipher , Columnar Transposition和 RSA .我做了一个名为 Encryption 的接口(interface)

public interface Encryption {
    public String encrypt(String key, String message);
}

并制作了两个类，即。 CaesarCipherEncryptor 和

public class CaeserCipherEncryptor implements Encryption {
    private static final CaeserCipherEncryptor INSTANCE = new CaeserCipherEncryptor();

    private CaeserCipherEncryptor(){ }

    public static CaeserCipherEncryptor getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

    public String encrypt(String key, String message) {
        int noOfShifts = Integer.parseInt(key);
        String cipherText = "";
        for(char c:message.toCharArray()){
            //to handle UpperCase and LowerCase alphabets
            if((Character.isUpperCase(c) && ((c+noOfShifts) > 90)) || (Character.isLowerCase(c) && ((c+noOfShifts) > 122)))
                c = (char)((c + noOfShifts) - 26);
            else 
                c = (char)(c + noOfShifts);
            cipherText += c;
        }
        return cipherText;
    }
}

ColumnarTranspositionEncryptor 实现它。

import java.util.ArrayList;
public class ColumnarTranspositionEncryptor implements Encryption {
    private static final ColumnarTranspositionEncryptor INSTANCE = new ColumnarTranspositionEncryptor();

    public static ColumnarTranspositionEncryptor getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

    private ColumnarTranspositionEncryptor(){}


    @Override
    public String encrypt(String key, String message) {
        int rowLength = key.length();
        key.toUpperCase();
        ArrayList<Integer> finalOrder = new ArrayList<Integer>();
        for(int i=0;i<rowLength;i++){
            int rank=0;
            char c = key.charAt(i);
            for(int j=0;j<rowLength;j++){
                if(c>key.charAt(j))
                    rank++;
            }
            finalOrder.add((rank+1));
        }
        ArrayList<String> rowsOfString=new ArrayList<String>();
        for(;message.length()>rowLength;message=message.substring(rowLength)){
            rowsOfString.add(message.substring(0, rowLength));
        }
        for(;message.length()>0 && message.length()<rowLength;){
            char c=65;
            message += (char)(c+new java.util.Random().nextInt(26));
        }
        rowsOfString.add(message);
        String cipherText = "";
        for(int i=1;i<=finalOrder.size();i++){
            int j=finalOrder.indexOf(i);
            for(String s:rowsOfString){
                cipherText += s.charAt(j);
            }
        }
        System.out.println("Alphabetical order and columns:");
        for(int i:finalOrder)
            System.out.print(i + " ");
        System.out.println();
        System.out.println();
        for(String s:rowsOfString){
            for(int i=0;i<s.length();i++)
                System.out.print(s.charAt(i) + " ");
            System.out.println();
        }
        // TODO Auto-generated method stub
        return cipherText;
    }
}

这两个类是 Singelton 类，因为它们是普通算法。然而，正如维基百科链接中给出的那样，在 RSA 加密中，我需要将特定用户的状态存储在实体 n、phiOfN、publicKey 和 privateKey 中，以模拟加密过程。请建议一个更通用的解决方案来构建 RSAEncryptor 类。下面给出的代码是我可以解决的所有问题:|。

import java.util.ArrayList;
import java.math.BigInteger;

public class RSAUser {
    private int p,q,n,phiOfN, publicExponent, privateExponent;

    private static int gcd(int a, int b) {
        if (b == 0)
            return a;
        else
            return gcd(b, a % b);
    }
    public RSAUser(int p,int q){
        this.p = p;
        this.q = q;
        n = p * q;
        int phiOfN = (p - 1) * (q - 1);
        int min = Math.min(p, q);
        this.publicExponent = 2;
        ArrayList<Integer> x = new ArrayList<Integer>();
        for (; publicExponent < min - 1; publicExponent++) {
            if (RSAUser.gcd(publicExponent, phiOfN) == 1)
                x.add(publicExponent);
        }
        this.publicExponent = x.get(new java.util.Random().nextInt(x.size()));
        privateExponent = phiOfN / publicExponent;
        for (int i = 1;; i++) {
            long product = phiOfN * i + 1;
            if (product % publicExponent == 0) {
                privateExponent = (int)product / publicExponent;
                break;
            }
        }
        System.out.println("Public Key:"+this.getPublicKey()+"\nPrivate Key:"+this.getPrivateKey());
    }
    //to print in the format "(n, publicExponent)"
    public String getPublicKey(){
        return "("+Integer.toString(n)+","+Integer.toString(publicExponent)+")";
    }

    public String getPrivateKey(){
        return "("+Integer.toString(n)+","+Integer.toString(privateExponent)+")";
    }
}

public class RSAEncryptor implements Encryption {
    private static RSAEncryptor instance = new RSAEncryptor();

    private RSAEncryptor(){
    }

    public static RSAEncryptor getInstance(){
        return instance;
    }
    @Override
    public String encrypt(String key, String message) {
        key.trim();
        String[] keys = key.split(",");
        String n = keys[0].substring(1).trim();
        String publicExponent = keys[1].trim();
        publicExponent = publicExponent.substring(0, publicExponent.length()-1);
        BigInteger m = new BigInteger(message);
        return m.pow(Integer.parseInt(publicExponent)).mod(new BigInteger(n)).toString(10);
    }

}

这种类结构是否正确？这是正确的 OO 设计吗？提前谢谢您。

Answer 1

一个简单的解决方案是不使用您所说的单例。每次你想加密时，只需创建一个新的加密实现实例。如果这样做，您可以将所需的所有状态存储在加密实例上。这些实例只能使用一次；您可以防止它们在代码中被重用。

或者，由于您需要存储状态，您可以创建一个 EncryptionContext 类，将其实例传递给您的加密方法。所有必要的状态都可以存储在这些上下文实例中，您可以对上下文进行错误检查，以确保在任何给定步骤中进行所需的所有信息都存在。如果你做了这样的事情，你可以重用你的加密实现实例。不过，您将不得不更改界面..

关于您对 OO 设计的担忧，您似乎走在了正确的轨道上。适当的 OO 技能是随着时间的推移而获得的，您无法在类里面真正学到它们。您正在正确使用您的接口(interface)，您正在询问有关如何处理状态的正确问题。您可以轻松地将您的解决方案集成到 Strategy Pattern 中, 这很好。

编辑---

如果一个实现需要状态，那么它们也可能都需要状态。除非您想采用第三种选择，即为有状态加密算法创建一个单独的接口(interface)。然而，这并不吸引人，因为这是一个实现细节，不需要反射(reflect)在接口(interface)中，接口(interface)的目的是表示行为，而不是实现。我仍然会选择上面两个选项之一，要么是好的，要么是 OO，恕我直言。