簡介

什么是Base64編碼呢？在回答這個(gè)問題之前，我們需要了解一下計(jì)算機(jī)中文件的分類，對(duì)于計(jì)算機(jī)來說文件可以分為兩類，一類是文本文件，一類是二進(jìn)制文件。

對(duì)于二進(jìn)制文件來說，其內(nèi)容是用二進(jìn)制來表示的，對(duì)于人類是不可立馬理解的。如果你嘗試用文本編輯器打開二進(jìn)制文件，可能會(huì)看到亂碼。這是因?yàn)槎M(jìn)制文件的編碼方式和文本文件的編碼方式是不一樣的，所以當(dāng)文本編輯器嘗試將二進(jìn)制文件翻譯成為文本內(nèi)容的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)亂碼。

對(duì)于文本文件來說，也有很多種編碼方式，比如最早的ASCII編碼和目前常用的UTF-8和UTF-16等編碼方式。即使是文本文件，如果你使用不同的編碼方式打開，也可能會(huì)看到亂碼。

所以不管是文本文件還是二進(jìn)制文件也好，都需要進(jìn)行編碼格式的統(tǒng)一。也就是說寫入的編碼是什么樣子的，那么數(shù)據(jù)讀取的編碼也應(yīng)該和其匹配。

Base64編碼實(shí)際上就是將二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼成為可視化ASCII字符的一種編碼方式。

為什么會(huì)有這樣的要求呢？

我們知道計(jì)算機(jī)世界的發(fā)展不是一蹴而就的，它是一個(gè)慢慢成長的過程，對(duì)于字符編碼來說，最早只支持ASCII編碼，后面才擴(kuò)展到Unicode等。所以對(duì)于很多應(yīng)用來說除了ASCII編碼之外的其他編碼格式是不支持的，那么如何在這些系統(tǒng)中展示非ASCII code呢？

解決的方式就是進(jìn)行編碼映射，將非ASCII的字符映射成為ASCII的字符。而base64就是這樣的一種編碼方式。

常見的使用Base64的地方就是在web網(wǎng)頁中，有時(shí)候我們需要在網(wǎng)頁中展示圖片，那么可以將圖片進(jìn)行base64編碼，然后填充到html中。

還有一種應(yīng)用就是將文件進(jìn)行base64編碼，然后作為郵件的附件進(jìn)行發(fā)送。

JAVA對(duì)base64的支持

既然base64編碼這么好用，接下來我們來看一下JAVA中的base64實(shí)現(xiàn)。

java中有一個(gè)對(duì)應(yīng)的base64實(shí)現(xiàn)，叫做java.util.Base64。這個(gè)類是Base64的工具類，是JDK在1.8版本引入的。

Base64中提供了三個(gè)getEncoder和getDecoder方法，通過獲取對(duì)應(yīng)的Encoder和Decoder，然后就可以調(diào)用Encoder的encode和decode方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼，非常的方便。

我們先來看一下Base64的基本使用例子：

 // 使用encoder進(jìn)行編碼
 String encodedString = Base64.getEncoder().encodeToString("what is your name baby?".getBytes("utf-8"));
 System.out.println("Base64編碼過后的字符串 :" + encodedString);

 // 使用encoder進(jìn)行解碼
 byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(encodedString);

 System.out.println("解碼過后的字符串: " + new String(decodedBytes, "utf-8"));

作為一個(gè)工具類，JDK中提供的Base64工具類還是很好用的。

這里就不詳細(xì)講解它的使用，本篇文章主要分析JDK中Base64是怎么實(shí)現(xiàn)的。

JDK中Base64的分類和實(shí)現(xiàn)

JDK中Base64類有提供了三個(gè)encoder方法，分別是getEncoder,getUrlEncoder和getMimeEncoder:

    public static Encoder getEncoder() {
         return Encoder.RFC4648;
    }

    public static Encoder getUrlEncoder() {
         return Encoder.RFC4648_URLSAFE;
    }

    public static Encoder getMimeEncoder() {
        return Encoder.RFC2045;
    }

同樣的，它也提供了三個(gè)對(duì)應(yīng)的decoder，分別是getDecoder，getUrlDecoder，getMimeDecoder：

    public static Decoder getDecoder() {
         return Decoder.RFC4648;
    }

    public static Decoder getUrlDecoder() {
         return Decoder.RFC4648_URLSAFE;
    }

    public static Decoder getMimeDecoder() {
         return Decoder.RFC2045;
    }

從代碼中可以看出，這三種編碼分別對(duì)應(yīng)的是RFC4648，RFC4648_URLSAFE和RFC2045。

這三種都屬于base64編碼的變體，我們看下他們有什么區(qū)別：

可以看到base64和Base64url的區(qū)別是第62位和第63位的編碼字符不一樣，而base64 for MIME跟base64的區(qū)別是補(bǔ)全符是否是強(qiáng)制的。

另外，對(duì)于Basic和base64url來說，不會(huì)添加line separator字符，而base64 for MIME在一行超出76字符之后，會(huì)添加'\r' 和 '\n'作為line separator。

最后，如果在解碼的過程中，發(fā)現(xiàn)有不存于Base64映射表中的字符的處理方式也不一樣，base64和Base64url會(huì)直接拒絕，而base64 for MIME則會(huì)忽略。

base64和Base64url的區(qū)別可以通過下面兩個(gè)方法來看出：

        private static final char[] toBase64 = {
            'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M',
            'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z',
            'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm',
            'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z',
            '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '+', '/'
        };

        private static final char[] toBase64URL = {
            'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M',
            'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z',
            'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm',
            'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z',
            '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '-', '_'
        };

而對(duì)MIME來說，定義了一個(gè)一行的最大字符個(gè)數(shù),和換行符：

        private static final int MIMELINEMAX = 76;
        private static final byte[] CRLF = new byte[] {'\r', '\n'};

Base64的高級(jí)用法

一般情況下我們用Base64進(jìn)行編碼的對(duì)象長度是固定的，我們只需要將輸入對(duì)象轉(zhuǎn)換成為byte數(shù)組即可調(diào)用encode或者decode的方法。

但是在某些情況下我們需要對(duì)流數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這時(shí)候就可以用到Base64中提供的兩個(gè)對(duì)Stream進(jìn)行wrap的方法：

        public OutputStream wrap(OutputStream os) {
            Objects.requireNonNull(os);
            return new EncOutputStream(os, isURL ? toBase64URL : toBase64,
                                       newline, linemax, doPadding);
        }

        public InputStream wrap(InputStream is) {
            Objects.requireNonNull(is);
            return new DecInputStream(is, isURL ? fromBase64URL : fromBase64, isMIME);
        }

這兩個(gè)方法分別對(duì)應(yīng)于encoder和decoder。

總結(jié)

以上就是JDK中對(duì)Base64的實(shí)現(xiàn)和使用，雖然base64的變種有很多種，但是JDK中的Base64只實(shí)現(xiàn)了其中用處最為廣泛的3種。大家在使用的時(shí)候一定要區(qū)分具體是那種Base64的實(shí)現(xiàn)方式，以免出現(xiàn)問題。

到此這篇關(guān)于Java中base64編碼器的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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