Base64编码解码原理

开发者对Base64编码肯定很熟悉&＃xff0c;是否对它有很清晰的认识就不一定了。实际 上Base64已经简单到不能再简单了&＃xff0c;如果对它的理解还是模棱两可实在不应该。大概介绍一下Base64的相关内容&＃xff0c;花几分钟时间就可以彻底理解它。文 章下边贴了一个Base64的编解码器&＃xff0c;方便阅读文章的同时来实验。

　　一. Base64编码由来

　　为什么会有Base64编码呢&＃xff1f;因为有些网络传送渠道并不支持所有的字节&＃xff0c;例如传统的邮件只支持可见字符的传送&＃xff0c;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&＃xff0c;比如图片二进制流的每个字节不可能全部是可见字符&＃xff0c;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&＃xff0c;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&＃xff0c;问题就解决了。Base64编码应运而生&＃xff0c;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。

　　二. Base64编码原理

　　看一下Base64的索引表&＃xff0c;字符选用了"A-Z、a-z、0-9、&＃43;、/" 64个可打印字符。数值代表字符的索引&＃xff0c;这个是标准Base64协议规定的&＃xff0c;不能更改。64个字符用6个bit位就可以全部表示&＃xff0c;一个字节有8个bit 位&＃xff0c;剩下两个bit就浪费掉了&＃xff0c;这样就不得不牺牲一部分空间了。这里需要弄明白的就是一个Base64字符是8个bit&＃xff0c;但是有效部分只有右边的6个 bit&＃xff0c;左边两个永远是0。

　　那么怎么用6个有效bit来表示传统字符的8个bit呢&＃xff1f;8和6的最小公倍数 是24&＃xff0c;也就是说3个传统字节可以由4个Base64字符来表示&＃xff0c;保证有效位数是一样的&＃xff0c;这样就多了1/3的字节数来弥补Base64只有6个有效bit 的不足。你也可以说用两个Base64字符也能表示一个传统字符&＃xff0c;但是采用最小公倍数的方案其实是最减少浪费的。结合下边的图比较容易理解。Man是三个 字符&＃xff0c;一共24个有效bit&＃xff0c;只好用4个Base64字符来凑齐24个有效位。红框表示的是对应的Base64&＃xff0c;6个有效位转化成相应的索引值再对应 Base64字符表&＃xff0c;查出"Man"对应的Base64字符是"TWFU"。说到这里有个原则不知道你发现了没有&＃xff0c;要转换成Base64的最小单位就是三个字节&＃xff0c;对一个字符串来说每次都是三个字节三个字节的转换&＃xff0c;对应的是Base64的四个字节。这个搞清楚了其实就差不多了。

　　但是转换到最后你发现不够三个字节了怎么办呢&＃xff1f;愿望终于实现了&＃xff0c;我们可以用两 个Base64来表示一个字符或用三个Base64表示两个字符&＃xff0c;像下图的A对应的第二个Base64的二进制位只有两个&＃xff0c;把后边的四个补0就是了。所以 A对应的Base64字符就是QQ。上边已经说过了&＃xff0c;原则是Base64字符的最小单位是四个字符一组&＃xff0c;那这才两个字 符&＃xff0c;后边补两个"&＃61;"吧。其实不用"&＃61;"也不耽误解码&＃xff0c;之所以用"&＃61;"&＃xff0c;可能是考虑到多段编码后的Base64字符串拼起来也不会引起混淆。由此可见 Base64字符串只可能最后出现一个或两个"&＃61;"&＃xff0c;中间是不可能出现"&＃61;"的。下图中字符"BC"的编码过程也是一样的。

　　三. 总结　　

　　说起Base64编码可能有些奇怪&＃xff0c;因为大多数的编码都是由字符转化成二进制的过程&＃xff0c;而从二进制转成字符的过程称为解码。而Base64的概念就恰好反了&＃xff0c;由二进制转到字符称为编码&＃xff0c;由字符到二进制称为解码。

　　Base64编码主要用在传输、存储、表示二进制等领域&＃xff0c;还可以用来加密&＃xff0c;但是这种加密比较简单&＃xff0c;只是一眼看上去不知道什么内容罢了&＃xff0c;当然也可以对Base64的字符序列进行定制来进行加密。

　　Base64编码是从二进制到字符的过程&＃xff0c;像一些中文字符用不同的编码转为二 进制时&＃xff0c;产生的二进制是不一样的&＃xff0c;所以最终产生的Base64字符也不一样。例如"上网"对应utf-8格式的Base64编码是"5LiK572R"&＃xff0c; 对应GB2312格式的Base64编码是"yc/N&＃43;A&＃61;&＃61;"

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Java如何进行Base64的编码(Encode)与解码(Decode)