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Base64是什么:

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一,大家可以查看RFC2045~RFC2049,上面有MIME的详细规范。Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如,在Java Persistence系统Hibernate中,就采用了Base64来将一个较长的唯一标识符(一般为128-bit的UUID)编码为一个字符串,用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中,也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL(包括隐藏表单域)中的形式。此时,采用Base64编码不仅比较简短,同时也具有不可读性,即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到

简介
  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)。
  Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节(3*8 = 4*6 = 24),然后把6Bit再添两位高位0,组成四个8Bit的字节,也就是说,转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3。
规则
  关于这个编码的规则:
  ①.把3个字符变成4个字符..
  ②每76个字符加一个换行符..
  ③.最后的结束符也要处理..
  这样说会不会太抽象了?不怕,我们来看一个例子:
  转换前 aaaaaabb ccccdddd eeffffff
  转换后 00aaaaaa 00bbcccc 00ddddee 00ffffff
  应该很清楚了吧?上面的三个字节是原文,下面的四个字节是转换后的Base64编码,其前两位均为0。
  转换后,我们用一个码表来得到我们想要的字符串(也就是最终的Base64编码),这个表是这样的:(摘自RFC2045)

java代码示例:

    1. public final class Base64 {
    2. static private final int BASELENGTH = 255;
    3. static private final int LOOKUPLENGTH = 64;
    4. static private final int TWENTYFOURBITGROUP = 24;
    5. static private final int EIGHTBIT = 8;
    6. static private final int SIXTEENBIT = 16;
    7. static private final int SIXBIT = 6;
    8. static private final int FOURBYTE = 4;
    9. static private final int SIGN = -128;
    10. static private final char PAD = '=';
    11. static private final boolean fDebug = false;
    12. static final private byte[] base64Alphabet = new byte[BASELENGTH];
    13. static final private char[] lookUpBase64Alphabet = new char[LOOKUPLENGTH];
    14. static {
    15. for (int i = 0; i < BASELENGTH; i++) {
    16. base64Alphabet[i] = -1;
    17. }
    18. for (int i = 'Z'; i >= 'A'; i--) {
    19. base64Alphabet[i] = (byte) (i - 'A');
    20. }
    21. for (int i = 'z'; i >= 'a'; i--) {
    22. base64Alphabet[i] = (byte) (i - 'a' + 26);
    23. }
    24. for (int i = '9'; i >= '0'; i--) {
    25. base64Alphabet[i] = (byte) (i - '0' + 52);
    26. }
    27. base64Alphabet['+'] = 62;
    28. base64Alphabet['/'] = 63;
    29. for (int i = 0; i <= 25; i++)
    30. lookUpBase64Alphabet[i] = (char) ('A' + i);
    31. for (int i = 26, j = 0; i <= 51; i++, j++)
    32. lookUpBase64Alphabet[i] = (char) ('a' + j);
    33. for (int i = 52, j = 0; i <= 61; i++, j++)
    34. lookUpBase64Alphabet[i] = (char) ('0' + j);
    35. lookUpBase64Alphabet[62] = (char) '+';
    36. lookUpBase64Alphabet[63] = (char) '/';
    37. }
    38. protected static boolean isWhiteSpace(char octect) {
    39. return (octect == 0x20 || octect == 0xd || octect == 0xa || octect == 0x9);
    40. }
    41. protected static boolean isPad(char octect) {
    42. return (octect == PAD);
    43. }
    44. protected static boolean isData(char octect) {
    45. return (base64Alphabet[octect] != -1);
    46. }
    47. protected static boolean isBase64(char octect) {
    48. return (isWhiteSpace(octect) || isPad(octect) || isData(octect));
    49. }
    50. /**
    51. * Encodes hex octects into Base64
    52. *
    53. * @param binaryData
    54. *            Array containing binaryData
    55. * @return Encoded Base64 array
    56. */
    57. public static String encode(byte[] binaryData) {
    58. if (binaryData == null)
    59. return null;
    60. int lengthDataBits = binaryData.length * EIGHTBIT;
    61. if (lengthDataBits == 0) {
    62. return "";
    63. }
    64. int fewerThan24bits = lengthDataBits % TWENTYFOURBITGROUP;
    65. int numberTriplets = lengthDataBits / TWENTYFOURBITGROUP;
    66. int numberQuartet = fewerThan24bits != 0 ? numberTriplets + 1
    67. : numberTriplets;
    68. int numberLines = (numberQuartet - 1) / 19 + 1;
    69. char encodedData[] = null;
    70. encodedData = new char[numberQuartet * 4 + numberLines];
    71. byte k = 0, l = 0, b1 = 0, b2 = 0, b3 = 0;
    72. int encodedIndex = 0;
    73. int dataIndex = 0;
    74. int i = 0;
    75. if (fDebug) {
    76. System.out.println("number of triplets = " + numberTriplets);
    77. }
    78. for (int line = 0; line < numberLines - 1; line++) {
    79. for (int quartet = 0; quartet < 19; quartet++) {
    80. b1 = binaryData[dataIndex++];
    81. b2 = binaryData[dataIndex++];
    82. b3 = binaryData[dataIndex++];
    83. if (fDebug) {
    84. System.out.println("b1= " + b1 + ", b2= " + b2 + ", b3= "
    85. + b3);
    86. }
    87. l = (byte) (b2 & 0x0f);
    88. k = (byte) (b1 & 0x03);
    89. byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)
    90. : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);
    91. byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0) ? (byte) (b2 >> 4)
    92. : (byte) ((b2) >> 4 ^ 0xf0);
    93. byte val3 = ((b3 & SIGN) == 0) ? (byte) (b3 >> 6)
    94. : (byte) ((b3) >> 6 ^ 0xfc);
    95. if (fDebug) {
    96. System.out.println("val2 = " + val2);
    97. System.out.println("k4 = " + (k << 4));
    98. System.out.println("vak = " + (val2 | (k << 4)));
    99. }
    100. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
    101. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2
    102. | (k << 4)];
    103. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[(l << 2)
    104. | val3];
    105. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[b3 & 0x3f];
    106. i++;
    107. }
    108. encodedData[encodedIndex++] = 0xa;
    109. }
    110. for (; i < numberTriplets; i++) {
    111. b1 = binaryData[dataIndex++];
    112. b2 = binaryData[dataIndex++];
    113. b3 = binaryData[dataIndex++];
    114. if (fDebug) {
    115. System.out.println("b1= " + b1 + ", b2= " + b2 + ", b3= " + b3);
    116. }
    117. l = (byte) (b2 & 0x0f);
    118. k = (byte) (b1 & 0x03);
    119. byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)
    120. : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);
    121. byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0) ? (byte) (b2 >> 4)
    122. : (byte) ((b2) >> 4 ^ 0xf0);
    123. byte val3 = ((b3 & SIGN) == 0) ? (byte) (b3 >> 6)
    124. : (byte) ((b3) >> 6 ^ 0xfc);
    125. if (fDebug) {
    126. System.out.println("val2 = " + val2);
    127. System.out.println("k4 = " + (k << 4));
    128. System.out.println("vak = " + (val2 | (k << 4)));
    129. }
    130. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
    131. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2 | (k << 4)];
    132. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[(l << 2) | val3];
    133. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[b3 & 0x3f];
    134. }
    135. // form integral number of 6-bit groups
    136. if (fewerThan24bits == EIGHTBIT) {
    137. b1 = binaryData[dataIndex];
    138. k = (byte) (b1 & 0x03);
    139. if (fDebug) {
    140. System.out.println("b1=" + b1);
    141. System.out.println("b1<<2 = " + (b1 >> 2));
    142. }
    143. byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)
    144. : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);
    145. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
    146. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[k << 4];
    147. encodedData[encodedIndex++] = PAD;
    148. encodedData[encodedIndex++] = PAD;
    149. } else if (fewerThan24bits == SIXTEENBIT) {
    150. b1 = binaryData[dataIndex];
    151. b2 = binaryData[dataIndex + 1];
    152. l = (byte) (b2 & 0x0f);
    153. k = (byte) (b1 & 0x03);
    154. byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0) ? (byte) (b1 >> 2)
    155. : (byte) ((b1) >> 2 ^ 0xc0);
    156. byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0) ? (byte) (b2 >> 4)
    157. : (byte) ((b2) >> 4 ^ 0xf0);
    158. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
    159. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2 | (k << 4)];
    160. encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[l << 2];
    161. encodedData[encodedIndex++] = PAD;
    162. }
    163. encodedData[encodedIndex] = 0xa;
    164. return new String(encodedData);
    165. }
    166. /**
    167. * Decodes Base64 data into octects
    168. *
    169. * @param binaryData
    170. *            Byte array containing Base64 data
    171. * @return Array containind decoded data.
    172. */
    173. public static byte[] decode(String encoded) {
    174. if (encoded == null)
    175. return null;
    176. char[] base64Data = encoded.toCharArray();
    177. // remove white spaces
    178. int len = removeWhiteSpace(base64Data);
    179. if (len % FOURBYTE != 0) {
    180. return null;// should be divisible by four
    181. }
    182. int numberQuadruple = (len / FOURBYTE);
    183. if (numberQuadruple == 0)
    184. return new byte[0];
    185. byte decodedData[] = null;
    186. byte b1 = 0, b2 = 0, b3 = 0, b4 = 0, marker0 = 0, marker1 = 0;
    187. char d1 = 0, d2 = 0, d3 = 0, d4 = 0;
    188. int i = 0;
    189. int encodedIndex = 0;
    190. int dataIndex = 0;
    191. decodedData = new byte[(numberQuadruple) * 3];
    192. for (; i < numberQuadruple - 1; i++) {
    193. if (!isData((d1 = base64Data[dataIndex++]))
    194. || !isData((d2 = base64Data[dataIndex++]))
    195. || !isData((d3 = base64Data[dataIndex++]))
    196. || !isData((d4 = base64Data[dataIndex++])))
    197. return null;// if found "no data" just return null
    198. b1 = base64Alphabet[d1];
    199. b2 = base64Alphabet[d2];
    200. b3 = base64Alphabet[d3];
    201. b4 = base64Alphabet[d4];
    202. decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);
    203. decodedData[encodedIndex++] = (byte) (((b2 & 0xf) << 4) | ((b3 >> 2) & 0xf));
    204. decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b3 << 6 | b4);
    205. }
    206. if (!isData((d1 = base64Data[dataIndex++]))
    207. || !isData((d2 = base64Data[dataIndex++]))) {
    208. return null;// if found "no data" just return null
    209. }
    210. b1 = base64Alphabet[d1];
    211. b2 = base64Alphabet[d2];
    212. d3 = base64Data[dataIndex++];
    213. d4 = base64Data[dataIndex++];
    214. if (!isData((d3)) || !isData((d4))) {// Check if they are PAD characters
    215. if (isPad(d3) && isPad(d4)) { // Two PAD e.g. 3c[Pad][Pad]
    216. if ((b2 & 0xf) != 0)// last 4 bits should be zero
    217. return null;
    218. byte[] tmp = new byte[i * 3 + 1];
    219. System.arraycopy(decodedData, 0, tmp, 0, i * 3);
    220. tmp[encodedIndex] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);
    221. return tmp;
    222. } else if (!isPad(d3) && isPad(d4)) { // One PAD e.g. 3cQ[Pad]
    223. b3 = base64Alphabet[d3];
    224. if ((b3 & 0x3) != 0)// last 2 bits should be zero
    225. return null;
    226. byte[] tmp = new byte[i * 3 + 2];
    227. System.arraycopy(decodedData, 0, tmp, 0, i * 3);
    228. tmp[encodedIndex++] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);
    229. tmp[encodedIndex] = (byte) (((b2 & 0xf) << 4) | ((b3 >> 2) & 0xf));
    230. return tmp;
    231. } else {
    232. return null;// an error like "3c[Pad]r", "3cdX", "3cXd", "3cXX"
    233. // where X is non data
    234. }
    235. } else { // No PAD e.g 3cQl
    236. b3 = base64Alphabet[d3];
    237. b4 = base64Alphabet[d4];
    238. decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b1 << 2 | b2 >> 4);
    239. decodedData[encodedIndex++] = (byte) (((b2 & 0xf) << 4) | ((b3 >> 2) & 0xf));
    240. decodedData[encodedIndex++] = (byte) (b3 << 6 | b4);
    241. }
    242. return decodedData;
    243. }
    244. /**
    245. * remove WhiteSpace from MIME containing encoded Base64 data.
    246. *
    247. * @param data
    248. *            the byte array of base64 data (with WS)
    249. * @return the new length
    250. */
    251. protected static int removeWhiteSpace(char[] data) {
    252. if (data == null)
    253. return 0;
    254. // count characters that's not whitespace
    255. int newSize = 0;
    256. int len = data.length;
    257. for (int i = 0; i < len; i++) {
    258. if (!isWhiteSpace(data[i]))
    259. data[newSize++] = data[i];
    260. }
    261. return newSize;
    262. }
    263. public static void main(String[] args) {
    264. System.out.println(encode("中华人民共和国".getBytes()));
    265. }
    266. }

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