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關(guān)于base64編碼的原理及實(shí)現(xiàn)方法分享

更新時(shí)間：2012年03月01日 20:18:07 作者：

我們的圖片大部分都是可以轉(zhuǎn)換成base64編碼的data：image。這個(gè)在將canvas保存為img的時(shí)候尤其有用

一、Base64編碼原理

步驟1：將所有字符轉(zhuǎn)化為ASCII碼；
步驟2：將ASCII碼轉(zhuǎn)化為8位二進(jìn)制；
步驟3：將二進(jìn)制3個(gè)歸成一組(不足3個(gè)在后邊補(bǔ)0)共24位，再拆分成4組，每組6位；
步驟4：統(tǒng)一在6位二進(jìn)制前補(bǔ)兩個(gè)0湊足8位；
步驟5：將補(bǔ)0后的二進(jìn)制轉(zhuǎn)為十進(jìn)制；
步驟6：從Base64編碼表獲取十進(jìn)制對(duì)應(yīng)的Base64編碼；

說明：不足3個(gè)補(bǔ)0的最終Base64編碼為=，而不是A！

二、Base64編碼示例

示例一：zyq對(duì)應(yīng)Base64編碼為enlx

示例二：mzwu對(duì)應(yīng)Base64編碼為bXp3dQ==

雖然除ie外，大部分現(xiàn)代瀏覽器都已經(jīng)支持原生的基于base64的encode和decode，例如btoa和atob。（將canvas畫布保存成img并強(qiáng)制改變mimetype進(jìn)行下載，會(huì)在下一篇記錄）

但是處于好奇心，還是驅(qū)使我去了解下base64編碼的原理。以便也在不支持原生base64編碼的ie下可以得以實(shí)現(xiàn)。

【Base64】
-base64的編碼都是按字符串長度，以每3個(gè)8bit的字符為一組，
-然后針對(duì)每組，首先獲取每個(gè)字符的ASCII編碼，
-然后將ASCII編碼轉(zhuǎn)換成8bit的二進(jìn)制，得到一組3*8=24bit的字節(jié)
-然后再將這24bit劃分為4個(gè)6bit的字節(jié)，并在每個(gè)6bit的字節(jié)前面都填兩個(gè)高位0，得到4個(gè)8bit的字節(jié)
-然后將這4個(gè)8bit的字節(jié)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制，對(duì)照Base64編碼表（下表），得到對(duì)應(yīng)編碼后的字符。

（注：1. 要求被編碼字符是8bit的，所以須在ASCII編碼范圍內(nèi)，\u0000-\u00ff，中文就不行。
　　　2. 如果被編碼字符長度不是3的倍數(shù)的時(shí)候，則都用0代替，對(duì)應(yīng)的輸出字符為=）

Base64 編碼表
Value	Char	Value	Char	Value	Char	Value	Char
0	A	16	Q	32	g	48	w
1	B	17	R	33	h	49	x
2	C	18	S	34	i	50	y
3	D	19	T	35	j	51	z
4	E	20	U	36	k	52	0
5	F	21	V	37	l	53	1
6	G	22	W	38	m	54	2
7	H	23	X	39	n	55	3
8	I	24	Y	40	o	56	4
9	J	25	Z	41	p	57	5
10	K	26	a	42	q	58	6
11	L	27	b	43	r	59	7
12	M	28	c	44	s	60	8
13	N	29	d	45	t	61	9
14	O	30	e	46	u	62	+
15	P	31	f	47	v	63	/

比如舉下面2個(gè)例子：
a) 字符長度為能被3整除時(shí)：比如“Tom” ：

復(fù)制代碼代碼如下:

T           o           m
ASCII:      84          111         109
bit字節(jié):   01010100    01101111    01101101
bit字節(jié):     010101      000110      111101      101101
十進(jìn)制:     21          6           61          45
對(duì)應(yīng)編碼:   V           G           9           t

所以，btoa('Tom') = VG9t
b) 字符串長度不能被3整除時(shí)，比如“Lucy”：

復(fù)制代碼代碼如下:

L           u           c           y
ASCII:      76          117         99          121
bit字節(jié):   01001100    01110101    01100011    01111001      00000000    00000000
bit字節(jié):     010011      000111      010101      100011      011110  010000  000000  000000
十進(jìn)制:     19          7           21          35             30      16      (異常) (異常)      
對(duì)應(yīng)編碼:   T           H           V           j               e       Q       =       =

由于Lucy只有4個(gè)字母，所以按3個(gè)一組的話，第二組還有兩個(gè)空位，所以需要用0來補(bǔ)齊。這里就需要注意，因?yàn)槭切枰a(bǔ)齊而出現(xiàn)的0，所以轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制的時(shí)候就不能按常規(guī)用base64編碼表來對(duì)應(yīng)，所以不是a，可以理解成為一種特殊的“異?！保幋a應(yīng)該對(duì)應(yīng)“=”。
有了上面的理論，那我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)base64編碼就容易了。

復(fù)制代碼代碼如下:

/**
 * base64 encoding & decoding
 * for fixing browsers which don't support Base64 | btoa |atob
 */
(function (win, undefined) {
     var Base64 = function () {
        var base64hash = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/';
        // btoa method
        function _btoa (s) {
            if (/([^\u0000-\u00ff])/.test(s)) {
                throw new Error('INVALID_CHARACTER_ERR');
            }    
            var i = 0,
                prev,
                ascii,
                mod,
                result = [];
            while (i < s.length) {
                ascii = s.charCodeAt(i);
                mod = i % 3;
                switch(mod) {
                    // 第一個(gè)6位只需要讓8位二進(jìn)制右移兩位
                    case 0:
                        result.push(base64hash.charAt(ascii >> 2));
                        break;
                    //第二個(gè)6位 = 第一個(gè)8位的后兩位 + 第二個(gè)8位的前4位
                    case 1:
                        result.push(base64hash.charAt((prev & 3) << 4 | (ascii >> 4)));
                        break;
                    //第三個(gè)6位 = 第二個(gè)8位的后4位 + 第三個(gè)8位的前2位
                    //第4個(gè)6位 = 第三個(gè)8位的后6位
                    case 2:
                        result.push(base64hash.charAt((prev & 0x0f) << 2 | (ascii >> 6)));
                        result.push(base64hash.charAt(ascii & 0x3f));
                        break;
                }
                prev = ascii;
                i ++;
            }
            // 循環(huán)結(jié)束后看mod, 為0 證明需補(bǔ)3個(gè)6位，第一個(gè)為最后一個(gè)8位的最后兩位后面補(bǔ)4個(gè)0。另外兩個(gè)6位對(duì)應(yīng)的是異常的“=”；
            // mod為1，證明還需補(bǔ)兩個(gè)6位，一個(gè)是最后一個(gè)8位的后4位補(bǔ)兩個(gè)0，另一個(gè)對(duì)應(yīng)異常的“=”
            if(mod == 0) {
                result.push(base64hash.charAt((prev & 3) << 4));
                result.push('==');
            } else if (mod == 1) {
                result.push(base64hash.charAt((prev & 0x0f) << 2));
                result.push('=');
            }
            return result.join('');
        }
        // atob method
        // 逆轉(zhuǎn)encode的思路即可
        function _atob (s) {
            s = s.replace(/\s|=/g, '');
            var cur,
                prev,
                mod,
                i = 0,
                result = [];
            while (i < s.length) {
                cur = base64hash.indexOf(s.charAt(i));
                mod = i % 4;
                switch (mod) {
                    case 0:
                        //TODO
                        break;
                    case 1:
                        result.push(String.fromCharCode(prev << 2 | cur >> 4));
                        break;
                    case 2:
                        result.push(String.fromCharCode((prev & 0x0f) << 4 | cur >> 2));
                        break;
                    case 3:
                        result.push(String.fromCharCode((prev & 3) << 6 | cur));
                        break;
                }
                prev = cur;
                i ++;
            }
            return result.join('');
        }
        return {
            btoa: _btoa,
            atob: _atob,
            encode: _btoa,
            decode: _atob
        };
    }();
    if (!win.Base64) { win.Base64 = Base64 }
    if (!win.btoa) { win.btoa = Base64.btoa }
    if (!win.atob) { win.atob = Base64.atob }
 })(window)