在我們進行前端開發(fā)時，針對項目優(yōu)化，常會提到一條：針對較小圖片，合理使用Base64字符串替換內(nèi)嵌，可以減少頁面http請求。

并且還會特別強調(diào)下，必須是小圖片，大小不要超過多少KB，等等。

那么，Base64又到底是什么呢？

初步認識

下面的這段字符串，應(yīng)該是大家都很常見的。

通過這種固定的格式，來表示一張圖片，并被瀏覽器識別，可以完整的展示出圖片：

data:image/svg+xml;base64,PHN2ZyB4bWxucz0iaHR0c......

這里展示的是svg格式的圖片，當(dāng)然我們還能加載任何瀏覽器支持的格式的圖片。

這段字符串就是基于Base64編碼得來的，其中base64,后面那一長串的字符串，就是Base64編碼字符串。

Base64是怎么誕生的

互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展早起，電子郵件是最有效的應(yīng)用。

而電子郵件的SMTP傳輸協(xié)議在早期，只能用于傳送7位的ASCII碼，而ASCII碼就是基于英語設(shè)計的，對于非英語國家的文字等資源就無法發(fā)送。

為了解決這個問題，后來有了通用互聯(lián)網(wǎng)郵件擴充MIME，增加了郵件的主體結(jié)構(gòu)，定義了非ASCII碼的編碼傳輸規(guī)則，這就是Base64。

關(guān)于字符編碼的知識，請查看前端開發(fā)中需要搞懂的字符編碼知識

基礎(chǔ)定義

Base64是基于64個可打印字符來表示二進制數(shù)據(jù)的編解碼方式。

正因為可編解碼，所以它主要的作用不在于安全性，而在于讓內(nèi)容能在各個網(wǎng)關(guān)間無錯的傳輸。

這64個可打印字符包括大寫字母A-Z、小寫字母a-z、數(shù)字0-9共62個字符，再加上另外2個 + 和 /。

Base64是一種索引編碼，每個字符都對應(yīng)一個索引，具體的關(guān)系圖，如下：

這也是名稱中64的由來。

編碼方式

由于64等于2的6次方，所以一個Base64字符實際上代表著6個二進制位(bit)。

然而，二進制數(shù)據(jù)1個字節(jié)(byte)對應(yīng)的是8比特(bit)，因此，3字節(jié)（3 x 8 = 24比特）的字符串/二進制數(shù)據(jù)正好可以轉(zhuǎn)換成4個Base64字符(4 x 6 = 24比特)。

為什么是3個字節(jié)一組呢？ 因為6和8的最小公倍數(shù)是24，24比特正好是3個字節(jié)。

具體的編碼方式：

• 將每3個字節(jié)作為一組，3個字節(jié)一共24個二進制位
• 將這24個二進制位分為4組，每個組有6個二進制位
• 在每組的6個二進制位前面補兩個00，擴展成32個二進制位，即四個字節(jié)
• 每個字節(jié)對應(yīng)的將是一個小于64的數(shù)字，即為字符編號
• 再根據(jù)字符索引關(guān)系表，每個字符編號對應(yīng)一個字符，就得到了Base64編碼字符

上圖中的字符串 'you'，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，得到的編碼為： 'eW91'。

體積增大

我們可以看到，當(dāng)3個字符進行Base64轉(zhuǎn)換編碼后，最后變成了4個字符。因為每個6比特位，都補了2個0，變成8比特位，對應(yīng)1字節(jié)。

這里正好多了三分之一，所以正常情況下，Base64編碼的數(shù)據(jù)體積通常比原數(shù)據(jù)的體積大三分之一。

這也是為什么我們在前面講使用Base64編碼優(yōu)化圖片時，需要強調(diào)是小圖標，如果圖片都使用該方式，則靜態(tài)文件會增大很多，并不合適。

= 等號

3個英文字符，正好能轉(zhuǎn)成4個Base64字符。那如果字符長度不是3的倍數(shù)，那應(yīng)該使用什么樣的規(guī)則呢？

其實也簡單，我們在實際使用Base編碼時，常會發(fā)現(xiàn)有第65個字符的存在，那就是 '=' 符號，這個等于號就是針對這種特殊情況的一種處理方式。

對于不足3個字節(jié)的地方，實際都會在后面補0，直到有24個二進制位為止。

但要注意的是，在計算字節(jié)數(shù)時，會直接使用總長度除以3，如果余數(shù)為1則會直接在最后補一個=，如果余數(shù)為2則補兩個=。

因此，轉(zhuǎn)碼后的字符串需要補的后綴等號，要么是1個，要么是2個，具體的可以見下圖：

圖中第二個，使用的是單獨的字符 'd'，是為了區(qū)分索引字符表里的索引0，這個時候，得到編碼中，會存在一個索引0對應(yīng)的A字符，而'='是直接補上2個。

非ASCII碼字符

由于 Base64 僅可對 ASCII 字符進行編碼，如果是中文字符等非ASCII碼，就需要先將中文字符轉(zhuǎn)換為ASCII字符后，再進行編碼才行。

編解碼方法

btoa 和 atob

JavaScript提供了兩個原生方法，用來處理Base64編碼：btoa() 和 atob()。

• btoa()： 將字符串或二進制值轉(zhuǎn)換成Base64編碼字符串。
• atob()： 對base64 編碼的字符串進行解碼。

btoa('you') // 'eW91'
atob('eW91') // 'you'

注意：

btoa方法只能直接處理ASCII碼的字符，對于非ASCII碼的字符，則會報錯。

atob方法如果傳入字符串參數(shù)不是有效的Base64編碼(如非ASCII碼字符)，或者其長度不是4的倍數(shù)，會報錯。

btoa('中') // Uncaught DOMException: The string to be encoded contains characters outside of the Latin1 range.
atob('y') // Uncaught DOMException: The string to be decoded is not correctly encoded.

處理中文字符

由于btoa、atob 僅支持對ASCII字符編碼，也就是單字節(jié)字符，而我們平時的中文都是 2-4 字節(jié)的字符。

因此，可以先將中文字符轉(zhuǎn)為 utf-8 的編碼，將utf-8編碼當(dāng)做字符，這樣就可以對多個單字節(jié)字符進行編碼。

對于中文可以使用這兩個方法： encodeURIComponent() 和 decodeURIComponent()。

• encodeURIComponent()：將非ACSII碼的字符進行utf-8編碼
• decodeURIComponent()：解碼使用

如下，編解碼中文的方式：

window.btoa(encodeURIComponent('中國'))
// 'JUU0JUI4JUFEJUU1JTlCJUJE'
decodeURIComponent(window.atob('JUU0JUI4JUFEJUU1JTlCJUJE'))
// '中國'

第三方庫

js-base64

前端常見應(yīng)用

接下來，我們了解下前端開發(fā)中常見的對Base64編碼的一些使用場景。 Base64在前端方面的應(yīng)用，多數(shù)都是針對圖片的處理，一般都是基于DataURL的方式來使用。

Data URL 由 data:前綴、MIME類型（表明數(shù)據(jù)類型）、base64標志位（如果是文本，則可選）以及 數(shù)據(jù)本身 四部分組成。 具體的格式：data:[<mime type>][;base64],<data>。 這里的第四部分 <data> 數(shù)據(jù)本身，就是一個Base64字符串。

小圖片轉(zhuǎn)碼

即開篇說的針對圖片優(yōu)化，使用Base64能減少請求數(shù)的，可以在img標簽下，或者css中：

<img src="data:image/svg+xml;base64,PHN2ZyB4bWxucz0iaHR0c......Ii8+PC9nPjwvc3ZnPg==">

.icon {
  background: url(data:image/svg+xml;base64,PHN2ZyB4bWxucz0iaHR0c......Ii8+PC9nPjwvc3ZnPg==);
}

當(dāng)我們使用vue或react框架時，也可以通過url-loader來配置，圖標轉(zhuǎn)Base64的大小：

  .loader('url-loader')
  .tap(options => {
    options.limit = 10240 // 10kb
    return options
  })

文件讀取

Web環(huán)境下，有提供 FileReader 的API，用來讀取文件的數(shù)據(jù)，可以通過它的 readAsDataURL() 方法，將文件數(shù)據(jù)讀取為Base64編碼的字符串?dāng)?shù)據(jù)：

  let reader = new FileReader()
  reader.onload = () => {
    let base64Img = reader.result
  };
  reader.readAsDataURL(file)

該方法常用在圖片上傳中。

Canvas生成圖片

Canvas本質(zhì)上是一個位圖圖像，它有提供 toDataURL() 方法，將畫布導(dǎo)出生成為一張圖片，該圖片將以Base64編碼的格式進行保存。

const dataUrl = canvasEl.toDataURL()
// data:image/png;base64,PHN2ZyB4bWxucz0iaHR0c......

其他

除處理圖片展示外，還會在特殊數(shù)據(jù)傳輸、簡單編碼和加密、代碼混淆、部分證書中，見到Base64編碼字符串。

總結(jié)

最后再來總結(jié)一下Base64的特點：

• 將二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為字符串(ASCII碼)，方便數(shù)據(jù)傳輸。
• 瀏覽器能直接展示Base64編碼圖片，減少請求。
• 編碼后數(shù)據(jù)會大至少三分之一，需要額外的方法處理編解碼。

到此這篇關(guān)于深入理解JavaScript中的Base64編碼字符串的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JavaScript Base64編碼字符串內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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