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什么是 Base64 編碼

Base64 編碼是最常見(jiàn)的編碼方式，基于 64 個(gè)可打印字符來(lái)表示任意二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方法，是從二進(jìn)制轉(zhuǎn)換到可見(jiàn)字符的過(guò)程。

使用場(chǎng)景

數(shù)據(jù)加密或簽名通過(guò) Base64 轉(zhuǎn)換為字符串存儲(chǔ)或傳輸。
不能傳輸文件的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以轉(zhuǎn)換 Base64 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。
在文本資源(如 HTML 和 CSS文件)中嵌入圖片文件或其他二進(jìn)制資源。
在 URL、網(wǎng)頁(yè)中傳輸少量二進(jìn)制數(shù)據(jù)等等。

Base64 編碼原理

原理是把每 3 個(gè)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)為 8 位, 3 個(gè)字節(jié)為 24 位）重新劃為 4 組（每組為 6位，高位補(bǔ)兩個(gè) 0 為 8 位后作為一個(gè)新字節(jié)，劃分后的每個(gè)字節(jié)數(shù)值的范圍是 00000000 - 00111111 即十進(jìn)制的 0 - 63），然后將劃分后的字節(jié)的數(shù)值作為索引查編碼表，獲得相應(yīng)的字符，從而得到編碼后的字符串。通過(guò) 64 個(gè)字符來(lái)對(duì)任意數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，因此稱(chēng)為 Base64。

Base64 標(biāo)準(zhǔn)編碼表：

java中Base64編碼原理實(shí)例講解

以字符串 “NEW” 為例，對(duì)其 Base64 編碼：

java中Base64編碼原理實(shí)例講解

如果要編碼的字節(jié)數(shù)不能被 3 整除，最后會(huì)多出 1 個(gè)或 2 有效的字節(jié)。將這樣處理，將其用 0 補(bǔ)充至 6 的最小倍數(shù)位后，剩余的空位將使用 “=” 填充處理。例如：

java中Base64編碼原理實(shí)例講解

經(jīng)過(guò) Base64 編碼后數(shù)據(jù)會(huì)增大，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) Base64 處理后，由原來(lái)每 3 個(gè)字節(jié)，變?yōu)闉?4 個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)大小會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的 4/3, 因此數(shù)據(jù)增大 1/3。

對(duì)于字符內(nèi)容，相同字符串不同的字符編碼(如 utf-8 與 gbk)的 Base64 編碼結(jié)果會(huì)不一樣。Base64 是一種通過(guò)查表的編碼方法，不能用于加密，即使是自定義編碼表也不行。

JDK 內(nèi)置的 Base64 API

在 JDK 7 之前可以使用 sun.misc.BASE64Encoder 和 sun.misc.BASE64Decoder 來(lái) Base64 編碼解碼，但 com.sun 開(kāi)頭的包不是公開(kāi)的，屬于 sun 的內(nèi)部方法，不建議使用。所以可以使用 Apache 提供的工具包（commons-codec-1.11.jar）來(lái)進(jìn)行 Base64 編碼解碼。

從 JDK 7 開(kāi)始 Oracle 發(fā)表了聲明，不希望 Java 程序調(diào)用 JDK 系統(tǒng)包中以 sun 開(kāi)頭的類(lèi)（www.oracle.com/technetwork/java/faq-sun-packages-142232.html）。

從 JKD 8 開(kāi)始，Oracle 已經(jīng)把 Base64 進(jìn)行優(yōu)化并放到 JDK 的 java.util 包，所以推薦直接使用 java.util.Base64 進(jìn)行 Base64 編碼和解碼。

// Base64 編碼
String encoder = Base64.getEncoder().encodeToString("但愿人長(zhǎng)久千里共嬋娟".getBytes());
System.err.println(encoder);
// Base64 解碼
String decoder = new String(Base64.getDecoder().decode(encoder));
System.err.println(decoder);
// 結(jié)果
// 5L2G5oS/5Lq66ZW/5LmFIOWNg+mHjOWFseWpteWonw==
// 但愿人長(zhǎng)久千里共嬋娟

標(biāo)準(zhǔn)的 Base64 編碼中可能出現(xiàn)字符 + 和 / 字符，不能直接用在 URL 中，需要對(duì)其進(jìn)行處理，把字符 + 和 / 分別變成 - 和 _ ，JDK 也提供了對(duì)應(yīng)的方法。

// URL安全的 Base64 編碼
String safeEncoder = Base64.getUrlEncoder().encodeToString("但愿人長(zhǎng)久千里共嬋娟".getBytes());
System.err.println(safeEncoder);
// URL安全的 Base64 解碼
String safeDecoder = new String(Base64.getUrlDecoder().decode(safeEncoder));
System.err.println(safeDecoder);
// 結(jié)果
// 5L2G5oS_5Lq66ZW_5LmFIOWNg-mHjOWFseWpteWonw==
// 但愿人長(zhǎng)久千里共嬋娟