Java-Base64算法

Posted 2020-10-13

Base64算法最早是为了解决电子邮件传输的问题的，早先的邮件传输协议中只支持ASCII码传递，如果要传输二进制文件，如图片和视频，是无法传输的，而BASE64可以将二进制文件内容编码成为只包含ASCII码的内容，这样就可以传输了。

Base64算法大家常常说成是加密算法，但准确的来说，Base64不是一种加密算法，只能算是一种基于64个字符的编码算法。

它有一个字符映射表，每个字符映射了一个十进制编码，共映射了64个字符。Base64将给定的数据经二进制转换后与字符映射表相对应，得到所谓的密文；映射表如下，映射表的最后是一个等号，是作为补位符用来补位的。

编号 字符   编号 字符   编号 字符   编号 字符 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 /

Base64算法的实现步骤如下：

1. 将给定的字符串以字符为单位转换为对应的字符编码(如ASCII码)；
2. 将获得的字符编码转换为二进制码；
3. 对获得的二进制码做分组转换操作，每3个8位二进制码为一组，转换为每4个6位二进制码为一组(不足6位时地位补0).这是一个分组变化的过程，3个8位二进制码和4个6位二进制码的长度都是24位；
4. 对获得的4个6位二进制补位，向6位二进制码添加2位高位0，组成4个8位二进制码；
5. 将获得的4个8位二进制码转换位10进制码；
6. 将获得的十进制码转换位Base64字符表中对应的字符；

ASCII码字符编码

例如：对A进行Base64编码；

最终：QQ==

最终生成的编码中有了两个等号，这是因为原文的二进制码不足24位，最近转换为十进制码时也不足4项，这时就需要用等号补位；

经Base64编码后的字符串最多只会有2个等号，这是因为 余数 = 原文字节数 MOD 3，所以余数只能时0，1，2。通常判别一个字符串是不是Base64编码的第一步操作就是判断这个字符串末尾是不是有等号。这同时也说明，Base64编码后的字符串是以4个字符为单位，其长度只能是4个字符的整数倍。

 

非ASCII码字符编码

ASCII码可以表示十进制范围为0~127的字符，对应二进制范围是00000000~01111111，ASCII码包含了阿拉伯数字，大小写英文字母和一些控制符，但却没有包含中文，因此有了GB2312，GBK和UTF-8等编码。GBK，GB2312用2个字节来表示一个汉字，UTF-8则用3个字节来表示一个汉字。 

例如：对密这个字以UTF-8的形式进行Base64编码；

最终：5a+G

当然，如果我们不使用UTF-8，而是使用GBK来进行编码，那编码后的结果就不是5a+G了。

JDK中Base64的实现在JDK1.7之前是没有对外的公共接口的，只有一个非标准实现，位于sun.misc包中，提供BASE64Encoder类和BASE64Decoder类。由于是不对外，所以不建议使用，因为后续JDK版本可能会去掉对这两个类的支持。

而JDK8之后已经有了对应的接口，位于java.util包下。

 

参考自《Java加密解密的艺术》