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java中Base64編碼原理實例講解

更新時間：2021年02月09日 21:09:50 作者：陸十三

這篇文章主要介紹了java中Base64編碼原理實例講解，文章講解的很清晰，有對于這方面不太懂的同學(xué)可以研究下

什么是 Base64 編碼

Base64 編碼是最常見的編碼方式，基于 64 個可打印字符來表示任意二進制數(shù)據(jù)的方法，是從二進制轉(zhuǎn)換到可見字符的過程。

使用場景

數(shù)據(jù)加密或簽名通過 Base64 轉(zhuǎn)換為字符串存儲或傳輸。
不能傳輸文件的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以轉(zhuǎn)換 Base64 進行網(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制資源。
在 URL、網(wǎng)頁中傳輸少量二進制數(shù)據(jù)等等。

Base64 編碼原理

原理是把每 3 個字節(jié)（每個字節(jié)為 8 位, 3 個字節(jié)為 24 位）重新劃為 4 組（每組為 6位，高位補兩個 0 為 8 位后作為一個新字節(jié)，劃分后的每個字節(jié)數(shù)值的范圍是 00000000 - 00111111 即十進制的 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 64 個字符來對任意數(shù)據(jù)進行編碼，因此稱為 Base64。

Base64 標準編碼表：

以字符串 “NEW” 為例，對其 Base64 編碼：

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

經(jīng)過 Base64 編碼后數(shù)據(jù)會增大，數(shù)據(jù)經(jīng)過 Base64 處理后，由原來每 3 個字節(jié)，變?yōu)闉?4 個字節(jié)，數(shù)據(jù)大小會變?yōu)樵瓉淼?4/3, 因此數(shù)據(jù)增大 1/3。

對于字符內(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)果會不一樣。Base64 是一種通過查表的編碼方法，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 Base64 編碼解碼，但 com.sun 開頭的包不是公開的，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）來進行 Base64 編碼解碼。

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

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

// Base64 編碼
String encoder = Base64.getEncoder().encodeToString("但愿人長久 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==
// 但愿人長久 千里共嬋娟

標準的 Base64 編碼中可能出現(xiàn)字符 + 和 / 字符，不能直接用在 URL 中，需要對其進行處理，把字符 + 和 / 分別變成 - 和 _ ，JDK 也提供了對應(yīng)的方法。

// URL安全的 Base64 編碼
String safeEncoder = Base64.getUrlEncoder().encodeToString("但愿人長久 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==
// 但愿人長久 千里共嬋娟