场景
对于很多场景，比如说图片展示，还有一些前后端请求，有时候通过 url 会比较麻烦。
通过 Base64 转换处理之后比较方便，当然也有把这个当做一种加密策略的。（实际上只是转码，不是严格意义的加密）
Base64是一种能将任意Binary资料用64种字元组合成字串的方法，而这个Binary资料和字串资料彼此之间是可以互相转换的，十分方便。
在实际应用上，Base64除了能将Binary资料可视化之外，也常用来表示字串加密过后的内容。
java 实现方式
早期作法
早期在Java上做Base64的编码与解码，会使用到JDK里sun.misc套件下的BASE64Encoder和BASE64Decoder这两个类别，用法如下：
final BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();
final BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();
final String text = "字串文字";
final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");
//编码
final String encodedText = encoder.encode(textByte);
System.out.println(encodedText);
//解码
System.out.println(new String(decoder.decodeBuffer(encodedText), "UTF-8"));
final BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();
final BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();
final String text = "字串文字";
final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");
//编码
final String encodedText = encoder.encode(textByte);
System.out.println(encodedText);
//解码
System.out.println(new String(decoder.decodeBuffer(encodedText), "UTF-8"));
从以上程式可以发现，在Java用Base64一点都不难，不用几行程式码就解决了！
只是这个sun.misc套件所提供的Base64功能，编码和解码的效率并不太好，而且在以后的Java版本可能就不被支援了，完全不建议使用。
Apache Commons Codec作法
Apache Commons Codec有提供Base64的编码与解码功能，会使用到org.apache.commons.codec.binary套件下的Base64类别，用法如下：
final Base64 base64 = new Base64();
final String text = "字串文字";
final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");
//编码
final String encodedText = base64.encodeToString(textByte);
System.out.println(encodedText);
//解码
System.out.println(new String(base64.decode(encodedText), "UTF-8"));
final Base64 base64 = new Base64();
final String text = "字串文字";
final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");
//编码
final String encodedText = base64.encodeToString(textByte);
System.out.println(encodedText);
//解码
System.out.println(new String(base64.decode(encodedText), "UTF-8"));
以上的程式码看起来又比早期用sun.misc套件还要更精简，效能实际执行起来也快了不少。
缺点是需要引用Apache Commons Codec，很麻烦。
Java 8之后的作法
Java 8的java.util套件中，新增了Base64的类别，可以用来处理Base64的编码与解码，用法如下：
final Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();
final Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();
final String text = "字串文字";
final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");
//编码
final String encodedText = encoder.encodeToString(textByte);
System.out.println(encodedText);
//解码
System.out.println(new String(decoder.decode(encodedText), "UTF-8"));
final Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();
final Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();
final String text = "字串文字";
final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");
//编码
final String encodedText = encoder.encodeToString(textByte);
System.out.println(encodedText);
//解码
System.out.println(new String(decoder.decode(encodedText), "UTF-8"));
与 sun.misc 套件和Apache Commons Codec所提供的Base64编解码器来比较的话，Java 8提供的Base64拥有更好的效能。
实际测试编码与解码速度的话，Java 8提供的Base64，要比sun.mis c套件提供的还要快至少11倍，比Apache Commons Codec提供的还要快至少3倍。
因此在Java上若要使用Base64，这个Java 8底下的java.util套件所提供的Base64类别绝对是首选！
原理
完整的BASE64定义可见RFC 1421和RFC 2045。编码后的数据比原始数据略长，为原来的4/3。
在电子邮件中，根据RFC 822规定，每76个字符，还需要加上一个回车换行。可以估算编码后数据长度大约为原长的135.1%。
转换的时候，将三个byte的数据，先后放入一个24bit的缓冲区中，先来的byte占高位。数据不足3byte的话，于缓冲器中剩下的bit用0补足。然后，每次取出6（因为26=64）个bit，按照其值选择 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/ 中的字符作为编码后的输出。不断进行，直到全部输入数据转换完成。
当原数据长度不是3的整数倍时, 如果最后剩下一个输入数据（原始数据按3个一组，剩下一个），在编码结果后加2个”=”；如果最后剩下两个输入数据（原始数据按3个一组，剩下两个），编码结果后加1个”=”；如果没有剩下任何数据，就什么都不要加，这样才可以保证数据还原的正确性。
Base64 索引表
Base64索引表：
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
不能整除的情况
如果要编码的字节数不能被3整除，最后会多出1个或2个字节，那么可以使用下面的方法进行处理：
先使用0字节值在末尾补足，使其能够被3整除，然后再进行Base64的编码。
在编码后的Base64文本后加上一个或两个’=’号，代表补足的字节数。
也就是说，当最后剩余一个八位字节（一个byte）时，最后一个6位的Base64字节块有四位是0值，最后附加上两个等号；
如果最后剩余两个八位字节（2个byte）时，最后一个6位的base字节块有两位是0值，最后附加一个等号。
参考下表：
文本（1 Byte） A
二进制位 0 1 0 0 0 0 0
二进制位（补0） 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
Base64编码 Q
文本（2 Byte） B
二进制位 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 x x x x x x
二进制位（补0） 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 x x x x x x
Base64编码 Q
一些拓展
标准的Base64并不适合直接放在URL里传输，因为URL编码器会把标准Base64中的”/”和”+”字符变为形如”%XX”的形式，而这些”%”号在存入数据库时还需要再进行转换，因为ANSI SQL中已将”%”号用作通配符。
为解决此问题，可采用一种用于URL的改进Base64编码，它不在末尾填充’=’号，并将标 准Base64中的”+”和”/”分别改成了”*“和”-“，这样就免去了在URL编解码和数据库存储时所要作的转换，避免了编码信息长度在此过程中的增加，并统一了数据库、表单等处对象标识符的格式。
另有一种用于正则表达式的改进Base64变种，它将”+”和”/”改成了”!”和”-“，因为”+”,”*“以及前面在IRCu中用到的”[“和”]”在正则表达式中都可能具有特殊含义。
此外还有一些变种，它们将”+/”改为”-“或”.”（用作编程语言中的标识符名称）或”.-“（用于XML中的Nmtoken）甚至”_:”（用于XML中的Name）。
实现
public class Base64
{
/**
* 将原始数据编码为base64编码
*/
static public char[] encode(byte[] data)
{
char[] out = new char[((data.length + 2) / 3) * 4];
for (int i = 0, index = 0; i < data.length; i += 3, index += 4)
{
boolean quad = false;
boolean trip = false;
int val = (0xFF & (int) data[i]);
val <<= 8;
if ((i + 1) < data.length)
{
val |= (0xFF & (int) data[i + 1]);
trip = true;
}
val <<= 8;
if ((i + 2) < data.length)
{
val |= (0xFF & (int) data[i + 2]);
quad = true;
}
out[index + 3] = alphabet[(quad ? (val & 0x3F) : 64)];
val >>= 6;
out[index + 2] = alphabet[(trip ? (val & 0x3F) : 64)];
val >>= 6;
out[index + 1] = alphabet[val & 0x3F];
val >>= 6;
out[index + 0] = alphabet[val & 0x3F];
}
return out;
}
/**
* 将base64编码的数据解码成原始数据
*/
static public byte[] decode(char[] data)
{
int len = ((data.length + 3) / 4) * 3;
if(data.length > 0 && data[data.length - 1] == '=')
--len;
if(data.length > 1 && data[data.length - 2] == '=')
--len;
byte[] out = new byte[len];
int shift = 0;
int accum = 0;
int index = 0;
for(int ix = 0; ix < data.length; ix++)
{
int value = codes[data[ix] & 0xFF];
if(value >= 0)
{
accum <<= 6;
shift += 6;
accum |= value;
if(shift >= 8)
{
shift -= 8;
out[index++] = (byte)((accum >> shift) & 0xff);
}
}
}
if(index != out.length)
throw new Error("miscalculated data length!");
return out;
}
static private char[] alphabet = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/=".toCharArray();
static private byte[] codes = new byte[256];
static {
for (int i = 0; i < 256; i++)
codes[i] = -1;
for (int i = 'A'; i <= 'Z'; i++)
codes[i] = (byte) (i - 'A');
for (int i = 'a'; i <= 'z'; i++)
codes[i] = (byte) (26 + i - 'a');
for (int i = '0'; i <= '9'; i++)
codes[i] = (byte) (52 + i - '0');
codes['+'] = 62;
codes['/'] = 63;
}
}
参考资料
更多学习
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