
## 📋 目录

- [一、工具类功能](#sec-func)
- [二、所需环境](#sec-env)
- [三、方法与调用示例（按需调用）](#sec-method)

## 一、工具类功能 <a id="sec-func"></a>

生成短信码、邮箱码与图形码上要印的那串字符，另出「3 + 5 = ?」这类算术题，四类字符集各有剔除口径，随机源是共享的 `SecureRandom`，本类只产字符串、不负责画图。

## 二、所需环境 <a id="sec-env"></a>

JDK 17或以上

## 三、方法与调用示例（按需调用） <a id="sec-method"></a>

🔢 **方法序号**：1

🎯 **方法用途**：
- 生成纯数字验证码，短信码、邮箱一次性码这类只要数字的场景直接用它
- 要印在图形码上的那串文本也可以先拿它出码，再交给画图的那一步

🧩 **方法定义**：`public static String digits(int length)`

🗣️ **入参解释**：`public static String digits(字符长度)`

📤 **返回值解释**：`String`，指定长度的数字串

💡 **边界口径**：
- 字符集是完整的 0 到 9 共 10 个数字，首位同样可为 0
- 不剔除易混字符，要避开 0 与 1 走 `mixed`
- 长度必须落在 1 到 128，越界抛 `IllegalArgumentException` 并带上实际值
- 随机源是类内共享的 `SecureRandom`，多线程直接并发调用，别换成 `Random` 或 `Math.random()`

🧪 **方法示例**：
- `digits(6)` 拿到 `013803`，首位就是 0
- `digits(6)` 再拿一次是 `864326`，同一个长度每次给出的码不同
- 循环 500 轮取 `digits(6)` 的首位判 0，拿到 `true`，首位为 0 的组合确实会出现
- 连跑 500 次 `digits(6).matches("[0-9]{6}")` 拿到 `true`
- `digits(0)` 抛 `长度必须大于0，当前为0`
- `digits(129)` 抛 `长度不能超过128，当前为129`

---

🔢 **方法序号**：2

🎯 **方法用途**：
- 生成大写字母验证码，字符集去掉易混的 I 与 O，保留 L
- 券码、邀请码这种要人肉眼辨认的场合用纯字母比混数字好认

🧩 **方法定义**：`public static String upperLetters(int length)`

🗣️ **入参解释**：`public static String upperLetters(字符长度)`

📤 **返回值解释**：`String`，指定长度的大写字母串

💡 **边界口径**：
- 字符集是去掉 I、O 的 24 个大写字母
- 长度的校验口径与 `digits` 一致，上限 128
- 串里不会出现数字，也不区分小写形态

🧪 **方法示例**：
- `upperLetters(4)` 拿到 `SMSG`，样本值每次跑都不一样
- 连跑 500 次 `upperLetters(8).matches("[A-HJ-NP-Z]{8}")` 拿到 `true`，I 与 O 一次都没出现

---

🔢 **方法序号**：3

🎯 **方法用途**：
- 生成小写字母验证码，字符集去掉 i、l、o 这三个易混字符
- 页面上一串小写码、和大小写无关的口令提示用这一版

🧩 **方法定义**：`public static String lowerLetters(int length)`

🗣️ **入参解释**：`public static String lowerLetters(字符长度)`

📤 **返回值解释**：`String`，指定长度的小写字母串

💡 **边界口径**：
- 字符集是去掉 i、l、o 的 23 个小写字母，j、k、m、n、p 都保留
- 长度校验与上限同 `digits`
- 与大写版互不相干，要大小写都有走 `mixed`

🧪 **方法示例**：
- `lowerLetters(6)` 拿到 `nxccjr`，样本值每次跑都不一样
- 连跑 500 次 `lowerLetters(8).matches("[a-hj-kmnp-z]{8}")` 拿到 `true`

---

🔢 **方法序号**：4

🎯 **方法用途**：
- 生成数字加大小写字母的混合码，同长度下空间比单一字符集大得多
- 图形验证码上要印的那串文本、需要短而强的凭证时用这一版

🧩 **方法定义**：`public static String mixed(int length)`

🗣️ **入参解释**：`public static String mixed(字符长度)`

📤 **返回值解释**：`String`，指定长度的混合字符串

💡 **边界口径**：
- 字符集共 54 个：数字去掉 0 与 1，大写去掉 I、L、O，小写去掉 i、l、o
- 结果区分大小写，校验时要按大小写敏感处理，或者自己先统一大小写
- 长度上限同样是 128，越界抛 `IllegalArgumentException`

🧪 **方法示例**：
- `mixed(4)` 拿到 `yNzU`，样本值每次跑都不一样
- `mixed(128).length()` 拿到 `128`，单次生成上限就是 128 个字符
- 连跑 500 次 `mixed(10).matches("[2-9A-HJ-NP-Za-hj-kmnp-z]{10}")` 拿到 `true`

---

🔢 **方法序号**：5

🎯 **方法用途**：
- 出一道「3 + 5 = ?」式的算术题，题目和正确答案成对返回
- 挡机器人比字符码轻松，加减乘三种题型等概率出

🧩 **方法定义**：`public static ArithmeticCode arithmetic(int maxOperand)`

🗣️ **入参解释**：`public static ArithmeticCode arithmetic(操作数上限)`

📤 **返回值解释**：`ArithmeticCode`，`question` 是题目串，`answer` 是正确答案

💡 **边界口径**：
- 减法先交换两个操作数，保证答案不为负
- 操作数默认取自 `0` 到 `maxOperand`，加法按 `(Integer.MAX_VALUE - 1) / 2` 收窄、乘法按 46340 收窄，答案不会溢出 `int`
- 题目里的乘号是 `×` 不是 `*`，前端直接展示即可，校验答案别拿题目串去算
- `maxOperand` 小于等于 0 抛 `IllegalArgumentException`，消息带上实际值

🧪 **方法示例**：
- `arithmetic(20)` 拿到 `[3 + 17 = ?] 答案 20`，用题目反算与答案一致
- `arithmetic(20)` 也能出 `[20 - 10 = ?] 答案 10`，被减数总在前面
- `arithmetic(20)` 还能出 `[10 × 4 = ?] 答案 40`，乘号是 `×`
- 连跑 2000 轮判断 `answer() >= 0` 拿到 `true`
- `arithmetic(2_000_000_000)` 拿到 `[25874 × 7766 = ?] 答案 200937484`，乘法操作数被收窄到 46340 以内
- `arithmetic(Integer.MAX_VALUE)` 拿到 `[231234784 - 133571853 = ?] 答案 97662931`，减法不收窄也能算对
- `arithmetic(0)` 抛 `操作数最大值必须大于0，当前为0`
- `arithmetic(-5)` 抛 `操作数最大值必须大于0，当前为-5`

---

🔢 **方法序号**：6

🎯 **方法用途**：
- 自己装配一道题和它的答案，比如后端已经算好的自定义题型
- 与 `arithmetic` 返回的是同一个记录类型，下游校验逻辑不用分叉

🧩 **方法定义**：`public record ArithmeticCode(String question, int answer)`

🗣️ **入参解释**：`public record ArithmeticCode(题目, 正确答案)`

📤 **返回值解释**：`ArithmeticCode`，题目与答案成对保存

💡 **边界口径**：
- 题目为 null 抛 `NullPointerException`，答案不做任何范围校验
- 记录自带 `equals`，同题同答案判等为真，比对时用答案字段而不是拿题目串算
- `question` 原样保存，工具类不会再拼一遍

🧪 **方法示例**：
- `new ArithmeticCode("3 + 5 = ?", 8)` 拿到 `question=[3 + 5 = ?]，answer=8`
- 与字段相同的另一个对象做等值判断，拿到 `true`
- `new ArithmeticCode(null, 1)` 抛 `题目不能为null`


生成短信码、邮箱码与图形码上要印的那串字符，另出「3 + 5 = ?」这类算术题，四类字符集各有剔除口径，随机源是共享的 SecureRandom，本类只产字符串、不负责画图。

验证码字符与算术题，这个Java工具类6个方法只产字符串

人工智能

工具类提供验证码生成与算术题功能，支持纯数字、大写字母（去I/O）、小写字母（去i/l/o）及混合字符集（54字符），长度1-128，共享SecureRandom保证线程安全。另含加减乘算术题生成（操作数智能收窄防溢出）及自定义题目记录，适配图形验证码、短信码等场景，需JDK17+。

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