Base64的由来
目前Base64已经成为网络上常见的传输8Bit字节代码的编码方式之一。
在做支付系统时，系统之间的报文交互都需要使用Base64对明文进行转码，然后再进行签名或加密，之后再进行（或再次Base64）传输。那么，Base64到底起到什么作用呢？
在参数传输的过程中经常遇到的一种情况：使用全英文的没问题，但一旦涉及到中文就会出现乱码情况。
与此类似，网络上传输的字符并不全是可打印的字符，比如二进制文件、图片等。Base64的出现就是为了解决此问题，它是基于64个可打印的字符来表示二进制的数据的一种方法。
电子邮件刚问世的时候，只能传输英文，但后来随着用户的增加，中文、日文等文字的用户也有需求，但这些字符并不能被服务器或网关有效处理，因此Base64就登场了。随之，Base64在URL、Cookie、网页传输少量二进制文件中也有相应的使用。
Base64的编码原理
Base64的原理比较简单，每当我们使用Base64时都会先定义一个类似这样的数组：
['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']
上面就是Base64的索引表，字符选用了”A-Z、a-z、0-9、+、/” 64个可打印字符，这是标准的Base64协议规定。
在日常使用中我们还会看到“=”或“==”号出现在Base64的编码结果中，“=”在此是作为填充字符出现，后面会讲到。
具体转换步骤
第1步，将待转换的字符串每三个字节分为一组，每个字节占8bit，那么共有24个二进制位。
第2步，将上面的24个二进制位每6个一组，共分为4组。
第3步，在每组前面添加两个0，每组由6个变为8个二进制位，总共32个二进制位，即四个字节。
第4步，根据Base64编码对照表（见下图）获得对应的值。
0 A 17 R 34 i 51 z
1 B 18 S 35 j 52 0
2 C 19 T 36 k 53 1
3 D 20 U 37 l 54 2
4 E 21 V 38 m 55 3
5 F 22 W 39 n 56 4
6 G 23 X 40 o 57 5
7 H 24 Y 41 p 58 6
8 I 25 Z 42 q 59 7
9 J 26 a 43 r 60 8
10 K 27 b 44 s 61 9
11 L 28 c 45 t 62 +
12 M 29 d 46 u 63 /
13 N 30 e 47 v
14 O 31 f 48 w
15 P 32 g 49 x
16 Q 33 h 50 y
从上面的步骤我们发现：
- Base64字符表中的字符原本用6个bit就可以表示，现在前面添加2个0，变为8个bit，会造成一定的浪费。因此，Base64编码之后的文本，要比原文大约三分之一。
- 为什么使用3个字节一组呢？因为6和8的最小公倍数为24，三个字节正好24个二进制位，每6个bit位一组，恰好能够分为4组。
示例说明
以下图的表格为示例，我们具体分析一下整个过程。
第1步：“M”、“a”、”n”对应的ASCII码值分别为77，97，110，对应的二进制值是01001101、01100001、01101110。如图第二三行所示，由此组成一个24位的二进制字符串。
第2步：如图红色框，将24位每6位二进制位一组分成四组。
第3步：在上面每一组前面补两个0，扩展成32个二进制位，此时变为四个字节：00010011、00010110、00000101、00101110。分别对应的值（Base64编码索引）为：19、22、5、46。
第4步：用上面的值在Base64编码表中进行查找，分别对应：T、W、F、u。因此“Man”Base64编码之后就变为：TWFu。
位数不足情况
上面是按照三个字节来举例说明的，如果字节数不足三个，那么该如何处理？
两个字节：两个字节共16个二进制位，依旧按照规则进行分组。此时总共16个二进制位，每6个一组，则第三组缺少2位，用0补齐，得到三个Base64编码，第四组完全没有数据则用“=”补上。因此，上图中“BC”转换之后为“QKM=”；
一个字节：一个字节共8个二进制位，依旧按照规则进行分组。此时共8个二进制位，每6个一组，则第二组缺少4位，用0补齐，得到两个Base64编码，而后面两组没有对应数据，都用“=”补上。因此，上图中“A”转换之后为“QQ==”；
注意事项
大多数编码都是由字符串转化成二进制的过程，而Base64的编码则是从二进制转换为字符串。与常规恰恰相反，
Base64编码主要用在传输、存储、表示二进制领域，不能算得上加密，只是无法直接看到明文。也可以通过打乱Base64编码来进行加密。
中文有多种编码（比如：utf-8、gb2312、gbk等），不同编码对应Base64编码结果都不一样。
延伸
上面我们已经看到了Base64就是用6位（2的6次幂就是64）表示字符，因此成为Base64。同理，Base32就是用5位，Base16就是用4位。大家可以按照上面的步骤进行演化一下。
Java 验证
最后，我们用一段Java代码来验证一下上面的转换结果：
import sun.misc.BASE64Encoder;
public class Base64Utils {
public static void main(String[] args) {
String man = "Man";
String a = "A";
String bc = "BC";
BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();
System.out.println("Man base64结果为：" + encoder.encode(man.getBytes()));
System.out.println("BC base64结果为：" + encoder.encode(bc.getBytes()));
System.out.println("A base64结果为：" + encoder.encode(a.getBytes()));
}
}
打印结果为：
Man base64结果为：TWFu
BC base64结果为：QkM=
A base64结果为：QQ==
以上结果与我们分析所得完全一致。
原文链接：https://www.choupangxia.com/topic/detail/61
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Base64URL
java.utni.Base64类的源码的字符提供了两种，一种是是普通的字符（rfc2045），一种是Url的字符(rf4648)。
https://tools.ietf.org/html/rfc4648
https://tools.ietf.org/html/rfc2045
提供了三个编码器
static final Encoder RFC4648 = new Encoder(false, null, -1, true);
static final Encoder RFC4648_URLSAFE = new Encoder(true, null, -1, true);
static final Encoder RFC2045 = new Encoder(false, CRLF, MIMELINEMAX, true);
提供了对外函数
/**
* Returns a {@link Encoder} that encodes using the
* <a href="#basic">Basic</a> type base64 encoding scheme.
*
* @return A Base64 encoder.
*/
public static Encoder getEncoder() {
return Encoder.RFC4648;
}
/**
* Returns a {@link Encoder} that encodes using the
* <a href="#url">URL and Filename safe</a> type base64
* encoding scheme.
*
* @return A Base64 encoder.
*/
public static Encoder getUrlEncoder() {
return Encoder.RFC4648_URLSAFE;
}
/**
* Returns a {@link Encoder} that encodes using the
* <a href="#mime">MIME</a> type base64 encoding scheme.
*
* @return A Base64 encoder.
*/
public static Encoder getMimeEncoder() {
return Encoder.RFC2045;
}
编码
/**
* Encodes all bytes from the specified byte array into a newly-allocated
* byte array using the {@link Base64} encoding scheme. The returned byte
* array is of the length of the resulting bytes.
*
* @param src
* the byte array to encode
* @return A newly-allocated byte array containing the resulting
* encoded bytes.
*/
public byte[] encode(byte[] src) {
int len = outLength(src.length); // dst array size
byte[] dst = new byte[len];
int ret = encode0(src, 0, src.length, dst);
if (ret != dst.length)
return Arrays.copyOf(dst, ret);
return dst;
}
/**
* Encodes the specified byte array into a String using the {@link Base64}
* encoding scheme.
*
* <p> This method first encodes all input bytes into a base64 encoded
* byte array and then constructs a new String by using the encoded byte
* array and the {@link java.nio.charset.StandardCharsets#ISO_8859_1
* ISO-8859-1} charset.
*
* <p> In other words, an invocation of this method has exactly the same
* effect as invoking
* {@code new String(encode(src), StandardCharsets.ISO_8859_1)}.
*
* @param src
* the byte array to encode
* @return A String containing the resulting Base64 encoded characters
*/
@SuppressWarnings("deprecation")
public String encodeToString(byte[] src) {
byte[] encoded = encode(src);
return new String(encoded, 0, 0, encoded.length);
}
解码
static final Decoder RFC4648 = new Decoder(false, false);
static final Decoder RFC4648_URLSAFE = new Decoder(true, false);
static final Decoder RFC2045 = new Decoder(false, true);
/**
* Decodes all bytes from the input byte array using the {@link Base64}
* encoding scheme, writing the results into a newly-allocated output
* byte array. The returned byte array is of the length of the resulting
* bytes.
*
* @param src
* the byte array to decode
*
* @return A newly-allocated byte array containing the decoded bytes.
*
* @throws IllegalArgumentException
* if {@code src} is not in valid Base64 scheme
*/
public byte[] decode(byte[] src) {
byte[] dst = new byte[outLength(src, 0, src.length)];
int ret = decode0(src, 0, src.length, dst);
if (ret != dst.length) {
dst = Arrays.copyOf(dst, ret);
}
return dst;
}
Base64Utils工具类介绍
Spring有一个工具类：Base64Utils,提供了base64的封装，底层用的是java.utni.Base64类。
看下源码，都是对编码和解码对象的封装
/*
* Copyright 2002-2017 the original author or authors.
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
* you may not use this file except in compliance with the License.
* You may obtain a copy of the License at
*
* https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
* See the License for the specific language governing permissions and
* limitations under the License.
*/
package org.springframework.util;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
/**
* A simple utility class for Base64 encoding and decoding.
*
* <p>Adapts to Java 8's {@link java.util.Base64} in a convenience fashion.
*
* @author Juergen Hoeller
* @author Gary Russell
* @since 4.1
* @see java.util.Base64
*/
public abstract class Base64Utils {
private static final Charset DEFAULT_CHARSET = StandardCharsets.UTF_8;
/**
* Base64-encode the given byte array.
* @param src the original byte array
* @return the encoded byte array
*/
public static byte[] encode(byte[] src) {
if (src.length == 0) {
return src;
}
return Base64.getEncoder().encode(src);
}
/**
* Base64-decode the given byte array.
* @param src the encoded byte array
* @return the original byte array
*/
public static byte[] decode(byte[] src) {
if (src.length == 0) {
return src;
}
return Base64.getDecoder().decode(src);
}
/**
* Base64-encode the given byte array using the RFC 4648
* "URL and Filename Safe Alphabet".
* @param src the original byte array
* @return the encoded byte array
* @since 4.2.4
*/
public static byte[] encodeUrlSafe(byte[] src) {
if (src.length == 0) {
return src;
}
return Base64.getUrlEncoder().encode(src);
}
/**
* Base64-decode the given byte array using the RFC 4648
* "URL and Filename Safe Alphabet".
* @param src the encoded byte array
* @return the original byte array
* @since 4.2.4
*/
public static byte[] decodeUrlSafe(byte[] src) {
if (src.length == 0) {
return src;
}
return Base64.getUrlDecoder().decode(src);
}
/**
* Base64-encode the given byte array to a String.
* @param src the original byte array (may be {@code null})
* @return the encoded byte array as a UTF-8 String
*/
public static String encodeToString(byte[] src) {
if (src.length == 0) {
return "";
}
return new String(encode(src), DEFAULT_CHARSET);
}
/**
* Base64-decode the given byte array from an UTF-8 String.
* @param src the encoded UTF-8 String
* @return the original byte array
*/
public static byte[] decodeFromString(String src) {
if (src.isEmpty()) {
return new byte[0];
}
return decode(src.getBytes(DEFAULT_CHARSET));
}
/**
* Base64-encode the given byte array to a String using the RFC 4648
* "URL and Filename Safe Alphabet".
* @param src the original byte array
* @return the encoded byte array as a UTF-8 String
*/
public static String encodeToUrlSafeString(byte[] src) {
return new String(encodeUrlSafe(src), DEFAULT_CHARSET);
}
/**
* Base64-decode the given byte array from an UTF-8 String using the RFC 4648
* "URL and Filename Safe Alphabet".
* @param src the encoded UTF-8 String
* @return the original byte array
*/
public static byte[] decodeFromUrlSafeString(String src) {
return decodeUrlSafe(src.getBytes(DEFAULT_CHARSET));
}
}
特别需要注意的是 如果是对url进行编码，要使用
Base64Utils.encodeToUrlSafeString,因为默认的字符集中“+和/”在Url中有特殊含义。
@Test
public void testURL() {
String url = "http://wwww.baidu.com/dfdfdfdf/dfdf=w测试哦rdfdfwe1231j2s+dfadfdf";
System.out.println(Base64Utils.encodeToUrlSafeString(url.getBytes()));
System.out.println(Base64Utils.encodeToString(url.getBytes()));
}
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原文链接：https://blog.csdn.net/w605283073/article/details/89112566
