中國大陸身份證號碼有效性驗證

package test;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * 身份證號碼,可以解析身份證號碼的各個字段，以及驗證身份證號碼是否有效;
 * 身份證號碼構成：6位地址編碼+8位生日+3位順序碼+1位校驗碼
 * 
 * @author Lucas
 * 
 */
public class IDCard {


    private final String cardNumber;  //完整的身份證號碼
    private Boolean cacheValidateResult = null;  // 緩存身份證是否有效，因為驗證有效性使用頻繁且計算復雜
    private Date cacheBirthDate = null;  // 緩存出生日期，因為出生日期使用頻繁且計算復雜  
    private final static String BIRTH_DATE_FORMAT = "yyyyMMdd";  // 身份證號碼中的出生日期的格式
    private final static Date MINIMAL_BIRTH_DATE = new Date(-2209017600000L);  // 身份證的最小出生日期,1900年1月1日
    private final static int NEW_CARD_NUMBER_LENGTH = 18;
    private final static int OLD_CARD_NUMBER_LENGTH = 15;
    private final static char[] VERIFY_CODE = { '1', '0', 'X', '9', '8', '7',
            '6', '5', '4', '3', '2' };   //18位身份證中最后一位校驗碼
    private final static int[] VERIFY_CODE_WEIGHT = { 7, 9, 10, 5, 8, 4, 2, 1,
            6, 3, 7, 9, 10, 5, 8, 4, 2 };//18位身份證中，各個數字的生成校驗碼時的權值

    public boolean validate() {
        if (null == cacheValidateResult) {
            boolean result = true;
            result = result && (null != cardNumber);   // 身份證號不能為空
            result = result && NEW_CARD_NUMBER_LENGTH == cardNumber.length();   // 身份證號長度是18(新證)
            // 身份證號的前17位必須是阿拉伯數字
            for (int i = 0; result && i < NEW_CARD_NUMBER_LENGTH - 1; i++) {
                char ch = cardNumber.charAt(i);
                result = result && ch >= '0' && ch <= '9';
            }
            // 身份證號的第18位校驗正確
            result = result && (calculateVerifyCode(cardNumber) == cardNumber
                            .charAt(NEW_CARD_NUMBER_LENGTH - 1));
            // 出生日期不能晚于當前時間，并且不能早于1900年
            try {
                Date birthDate = this.getBirthDate();
                result = result && null != birthDate;
                result = result && birthDate.before(new Date());
                result = result && birthDate.after(MINIMAL_BIRTH_DATE);
                /**
                 * 出生日期中的年、月、日必須正確,比如月份范圍是[1,12],日期范圍是[1,31]，還需要校驗閏年、大月、小月的情況時，
                 * 月份和日期相符合
                 */
                String birthdayPart = this.getBirthDayPart();
                String realBirthdayPart = this.createBirthDateParser().format(
                        birthDate);
                result = result && (birthdayPart.equals(realBirthdayPart));
            } catch (Exception e) {
                result = false;
            }           
            cacheValidateResult = Boolean.valueOf(result);// TODO 完整身份證號碼的省市縣區檢驗規則
        }
        return cacheValidateResult;
    }   
    /**
     * 如果是15位身份證號碼，則自動轉換為18位
     * 
     * @param cardNumber
     */
    public IDCard(String cardNumber) {
        if (null != cardNumber) {
            cardNumber = cardNumber.trim();
            if (OLD_CARD_NUMBER_LENGTH == cardNumber.length()) {
                cardNumber = contertToNewCardNumber(cardNumber);
            }
        }
        this.cardNumber = cardNumber;
    }

    public String getCardNumber() {
        return cardNumber;
    }

    public String getAddressCode() {
        this.checkIfValid();
        return this.cardNumber.substring(0, 6);
    }

    public Date getBirthDate() {
        if (null == this.cacheBirthDate) {
            try {
                this.cacheBirthDate = this.createBirthDateParser().parse(
                        this.getBirthDayPart());
            } catch (Exception e) {
                throw new RuntimeException("身份證的出生日期無效");
            }
        }
        return new Date(this.cacheBirthDate.getTime());
    }

    public boolean isMale() {
        return 1 == this.getGenderCode();
    }

    public boolean isFemal() {
        return false == this.isMale();
    }

    /**
     * 獲取身份證的第17位，奇數為男性，偶數為女性
     * 
     * @return
     */
    private int getGenderCode() {
        this.checkIfValid();
        char genderCode = this.cardNumber.charAt(NEW_CARD_NUMBER_LENGTH - 2);
        return (((int) (genderCode - '0')) & 0x1);
    }

    private String getBirthDayPart() {
        return this.cardNumber.substring(6, 14);
    }

    private SimpleDateFormat createBirthDateParser() {
        return new SimpleDateFormat(BIRTH_DATE_FORMAT);
    }

    private void checkIfValid() {
        if (false == this.validate()) {
            throw new RuntimeException("身份證號碼不正確！");
        }
    }


    /**
     * 校驗碼（第十八位數）：
     * 
     * 十七位數字本體碼加權求和公式 S = Sum(Ai * Wi), i = 0...16 ，先對前17位數字的權求和；
     * Ai:表示第i位置上的身份證號碼數字值 Wi:表示第i位置上的加權因子 Wi: 7 9 10 5 8 4 2 1 6 3 7 9 10 5 8 4
     * 2;
     * 計算模 Y = mod(S, 11)&lt;
     * 通過模得到對應的校驗碼 Y: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 校驗碼: 1 0 X 9 8 7 6 5 4 3 2
     * @param cardNumber
     * @return
     */
    private static char calculateVerifyCode(CharSequence cardNumber) {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < NEW_CARD_NUMBER_LENGTH - 1; i++) {
            char ch = cardNumber.charAt(i);
            sum += ((int) (ch - '0')) * VERIFY_CODE_WEIGHT[i];
        }
        return VERIFY_CODE[sum % 11];
    }

    /**
     * 把15位身份證號碼轉換到18位身份證號碼&lt;br&gt;
     * 15位身份證號碼與18位身份證號碼的區別為：&lt;br&gt;
     * 1、15位身份證號碼中，"出生年份"字段是2位，轉換時需要補入"19"，表示20世紀&lt;br&gt;
     * 2、15位身份證無最后一位校驗碼。18位身份證中，校驗碼根據根據前17位生成
     * 
     * @param cardNumber
     * @return
     */
    private static String contertToNewCardNumber(String oldCardNumber) {
        StringBuilder buf = new StringBuilder(NEW_CARD_NUMBER_LENGTH);
        buf.append(oldCardNumber.substring(0, 6));
        buf.append("19");
        buf.append(oldCardNumber.substring(6));
        buf.append(IDCard.calculateVerifyCode(buf));
        return buf.toString();
    }
}