【小家java】java8新特性之---Base64加密和解密原理

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每篇一句

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概述

Base64是一种字符串编码格式，采用了A-Z，a-z，0-9，“+”和“/”这64个字符来编码原始字符（还有垫字符“=”）。一个字符本身是一个字节，也就是8位，而base64编码后的一个字符只能表示6位的信息。也就是原始字符串中的3字节的信息编码会变成4字节的信息。Base64的主要作用是满足MIME的传输需求。

在Java8中Base64编码已经成为Java类库的标准，且内置了Base64编码的编码器和解码器。

看个例子

public static void main(String[] args) {
        String orig = "hello world!";
        //编码加密
        String desc = Base64.getEncoder().encodeToString(orig.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        System.out.println("加密后的字符串为:"+desc);
        //解码解密
        String unDecodeStr=new String(Base64.getDecoder().decode(desc),StandardCharsets.UTF_8);
        System.out.println("解密后的字符串为"+unDecodeStr);
    }
输出：
加密后的字符串为:aGVsbG8gd29ybGQh
解密后的字符串为hello world!

将文件File转换为Base64

public static String fileToBase64(String path) {
        File file = new File(path);
        FileInputStream inputFile;
        try {
            inputFile = new FileInputStream(file);
            byte[] buffer = new byte[(int) file.length()];
            inputFile.read(buffer);
            inputFile.close();
            return Base64.getEncoder().encodeToString(buffer);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("文件路径无效\n" + e.getMessage());
        }
    }

将Base64转换为file文件

public static boolean base64ToFile(String base64, String path) {
        byte[] buffer;
        try {
            buffer = Base64.getDecoder().decode(base64);
            FileOutputStream out = new FileOutputStream(path);
            out.write(buffer);
            out.close();
            return true;
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("base64字符串异常或地址异常\n" + e.getMessage());
        }
    }

Base64的原理

为什么会有Base64编码呢？因为有些网络传送渠道并不支持所有的字节，例如传统的邮件只支持可见字符的传送，像ASCII码的控制字符就 不能通过邮件传送。这样用途就受到了很大的限制，比如图片二进制流的每个字节不可能全部是可见字符，所以就传送不了。最好的方法就是在不改变传统协议的情 况下，做一种扩展方案来支持二进制文件的传送。把不可打印的字符也能用可打印字符来表示，问题就解决了。Base64编码应运而生，Base64就是一种 基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。

有一个数组，里面有“A-Z, a-z, 0-9 , + , /”一共64个字符。然后对需要处理的的二进制数据做处理：每3个字节（24bit）一组，因此按照6bit一组为Base64的规则可以划为4组，每组6bit，刚好64位（对应数组的64个值）

Base64的码表只有64个字符， 如果要表达64个字符的话，使用6的bit即可完全表示(2的6次方为64)。

如果是字符串转换为Base64码， 会先把对应的字符串转换为ascll码表对应的数字， 然后再把数字转换为2进制， 比如a的ascll码味97， 97的二进制是：01100001， 把8个二进制提取成6个，剩下的2个二进制和后面的二进制继续拼接， 最后再把6个二进制码转换为Base64对于的编码

所以，Base64编码会把3字节的二进制数据编码为4字节的文本数据，长度增加33%，好处是编码后的文本数据可以在邮件正文、网页等直接显示。

如果要编码的二进制数据不是3的倍数，最后会剩下1个或2个字节怎么办？Base64用\x00字节在末尾补足后，再在编码的末尾加上1个或2个=号，表示补了多少字节，解码的时候，会自动去掉。

java8的Api提供了Basic编码、URL编码、MIME编码、对流的支持