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news 2025/8/8 3:31:53

网站的友情链接做多少个比较合适,百度免费推广网站,网站多线,中国铁路建设投资公司官方网站Base64由来： Base64算法最早应用于解决电子邮件传输的问题。在早期，由于“历史问题”，电子邮件只允许ASCII码字符。如果要传输一封带有非ASCII码字符的电子邮件，当通过有“历史问题”的网关时就可能出现问题。这个网关很可能会对这…

Base64由来：

Base64算法最早应用于解决电子邮件传输的问题。在早期，由于“历史问题”，电子邮件只允许ASCII码字符。如果要传输一封带有非ASCII码字符的电子邮件，当通过有“历史问题”的网关时就可能出现问题。这个网关很可能会对这个非ASCII码字符的二进制位做调整，即将这个非ASCII码的8位二进制码的最高位置为0。此时用户收到的邮件就会是一封纯粹的乱码邮件。基于这个原因产生了Base64算法。

Base64定义：

根据RFC2045、RFC4648规定，Base64由64个ASCII码字符组成，Base64目前有三种格式，RFC2045、RFC4648、RFC4648 URLSAFE。

RFC2045、RFC4648、RFC4648 URLSAFE区别：

· RFC2045和RFC4648中所用字符如表1，RFC2045规定，每76个字符为一行，每行末需添加一个回车换行符（\r\n）。

· RFC4648 URLSAFE中所用字符如表2，与RFC2045、RFC4648有两个字符不一样，+、/由-、替换，由于+和/在URL编码时，会出现丢失，所以提供了替换更为安全的-、。

Value	Encoding	Value	Encoding	Value	Encoding	Value	Encoding
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	padding	=
14	O	31	f	48	w
15	P	32	g	49	x
16	Q	33	h	50	y

表 1

Value	Encoding	Value	Encoding	Value	Encoding	Value	Encoding
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	padding	=
14	O	31	f	48	w
15	P	32	g	49	x
16	Q	33	h	50	y

表 2

演示示例：

JDK1.8版本开始，JDK默认提供Base64工具类，即java.util.Base64，其中对RFC2045、RFC4648、RFC4648 URLSAFE格式加解码，示例如下：

package com.securitit.serialize.bs64;import java.util.Base64;public class Base64Tester {public static void main(String[] args) throws Exception {String plainStr = null;String bs64Str = null;byte[] plainBts = null;// 原文内容.plainStr = "Hello Base64！Now this is testing RFC2045 Base64！Please see the result！";// RFC2045测试.bs64Str = Base64.getMimeEncoder().encodeToString(plainStr.getBytes("UTF-8"));System.out.println("RFC2045-Base64编码结果：");System.out.println(bs64Str);plainBts = Base64.getMimeDecoder().decode(bs64Str);plainStr = new String(plainBts, "UTF-8");System.out.println("RFC2045-Base64解码结果：");System.out.println(plainStr);System.out.println("===============================================================");// RFC4648测试.bs64Str = Base64.getEncoder().encodeToString(plainStr.getBytes("UTF-8"));System.out.println("RFC4648-Base64编码结果：");System.out.println(bs64Str);plainBts = Base64.getDecoder().decode(bs64Str);plainStr = new String(plainBts, "UTF-8");System.out.println("RFC4648-Base64解码结果：");System.out.println(plainStr);System.out.println("===============================================================");// RFC4648 URLSAFE测试.bs64Str = Base64.getUrlEncoder().encodeToString(plainStr.getBytes("UTF-8"));System.out.println("RFC4648 URLSAFE-Base64编码结果：");System.out.println(bs64Str);plainBts = Base64.getUrlDecoder().decode(bs64Str);plainStr = new String(plainBts, "UTF-8");System.out.println("RFC4648 URLSAFE-Base64解码结果：");System.out.println(plainStr);}}

输出结果：

RFC2045-Base64编码结果：
SGVsbG8gQmFzZTY077yBTm93IHRoaXMgaXMgdGVzdGluZyBSRkMyMDQ1IEJhc2U2NO+8gVBsZWFz
ZSBzZWUgdGhlIHJlc3VsdO+8gQ==
RFC2045-Base64解码结果：
Hello Base64！Now this is testing RFC2045 Base64！Please see the result！
===============================================================
RFC4648-Base64编码结果：
SGVsbG8gQmFzZTY077yBTm93IHRoaXMgaXMgdGVzdGluZyBSRkMyMDQ1IEJhc2U2NO+8gVBsZWFzZSBzZWUgdGhlIHJlc3VsdO+8gQ==
RFC4648-Base64解码结果：
Hello Base64！Now this is testing RFC2045 Base64！Please see the result！
===============================================================
RFC4648 URLSAFE-Base64编码结果：
SGVsbG8gQmFzZTY077yBTm93IHRoaXMgaXMgdGVzdGluZyBSRkMyMDQ1IEJhc2U2NO-8gVBsZWFzZSBzZWUgdGhlIHJlc3VsdO-8gQ==
RFC4648 URLSAFE-Base64解码结果：
Hello Base64！Now this is testing RFC2045 Base64！Please see the result！

从输出可以很明显的看出各种格式的区别，每种数据格式都对应某种应用场景。RFC2045较合适邮件传输，RFC4648较适合针对文件、大数据的编码，RFC4648 URLSAFE较适合需要在URL中传输的数据。

源码分析：

Base64编码是将3个字节转换为4个字节，然后使用ASCII表示，大致过程如下图所示：

在这里插入图片描述

当3个字节转换为二进制后变为24位二进制，这24位二进制均分后变为4个字节，每个字节只有低6位是有效的，低6位的值范围是0-63，正好是本文开头的字典数据。

接下来，我们以JDK1.8的java.util.Base64为例，对源码进行简单分析。

实现基础：

实现基础就是本文开头两个字典，按照上图中的过程，转换后按照字典取值，拼接为字符串，即是Base64编码后的值。

基本方法：

java.util.Base64的源码相对比较简单，我们只对其中两个比较重要的方法encode0和decode0进行分析，这两个方法是编码和解码的主要方法，其他方法都是围绕这两个方法进行的简单封装和调用，在此不做赘述。

encode0：

encode0方法负责编码。

private int encode0(byte[] src, int off, int end, byte[] dst) {// 取得编码字典.char[] base64 = isURL ? toBase64URL : toBase64;// 源数据初始位置.int sp = off;// 对字节数组进行分组，三个字节为一组，计算可分组数量.int slen = (end - off) / 3 * 3;// 可完整的分组的数量.int sl = off + slen;// 若限定每行最大字符数，且最大分组数大于每行最大字符数对应的最大分组数.if (linemax > 0 && slen  > linemax / 4 * 3)// 使用每行最大字符数计算最大分组数.slen = linemax / 4 * 3;int dp = 0;// 处理源数据，直到数据处理完为止.while (sp < sl) {// 若未处理完，则s10为当前处理为止.int sl0 = Math.min(sp + slen, sl);for (int sp0 = sp, dp0 = dp ; sp0 < sl0; ) {// 取3个字节的低8位，组成一个23位的int.int bits = (src[sp0++] & 0xff) << 16 |(src[sp0++] & 0xff) <<  8 |(src[sp0++] & 0xff);// 0x3f二进制是0011 1111// 下面四个语句，针对24位，每6位与0x3f进行&操作，结果作为一个字节.dst[dp0++] = (byte)base64[(bits >>> 18) & 0x3f];dst[dp0++] = (byte)base64[(bits >>> 12) & 0x3f];dst[dp0++] = (byte)base64[(bits >>> 6)  & 0x3f];dst[dp0++] = (byte)base64[bits & 0x3f];}// 一次处理过后，对数据进行初始化.int dlen = (sl0 - sp) / 3 * 4;dp += dlen;sp = sl0;// CRF2045协议处理.if (dlen == linemax && sp < end) {for (byte b : newline){dst[dp++] = b;}}}// 对剩余的未到3个的字节处理.if (sp < end) {               // 1 or 2 leftover bytesint b0 = src[sp++] & 0xff;dst[dp++] = (byte)base64[b0 >> 2];if (sp == end) {dst[dp++] = (byte)base64[(b0 << 4) & 0x3f];// 若需要补位，则用=进行补位.if (doPadding) {dst[dp++] = '=';dst[dp++] = '=';}} else {// 取数据低8位.int b1 = src[sp++] & 0xff;dst[dp++] = (byte)base64[(b0 << 4) & 0x3f | (b1 >> 4)];dst[dp++] = (byte)base64[(b1 << 2) & 0x3f];// 若需要补位，则用=进行补位.if (doPadding) {dst[dp++] = '=';}}}return dp;
}

decode0：

decode0方法负责解码。

private int decode0(byte[] src, int sp, int sl, byte[] dst) {// 是RFC4648或RFC4648 URLSAFE.int[] base64 = isURL ? fromBase64URL : fromBase64;int dp = 0;int bits = 0;// 处理4个字节时，首个字节移动位数.int shiftto = 18;// 遍历源数据，直至源数据遍历结束.while (sp < sl) {// 逐个获取字节低8位.int b = src[sp++] & 0xff;// 低8位在字典中数值小于0时.if ((b = base64[b]) < 0) {// 包含=的填充.if (b == -2) {// =     shiftto==18 unnecessary padding// x=    shiftto==12 a dangling single x// x     // xx=   shiftto==6&&sp==sl missing last =// xx=y  shiftto==6 last is not =// 输入字节数组有错误的4字节结束单元.// 移位数量为18时，没必要填充.// 移位数量为12时，只有一个值，例如：x=.// 与无填充示例一起使用.// 移位数量为6时，且源数据已到末尾，丢失最后的=,// 移位数量为6时，最后一个字符不是=.if (shiftto == 6 && (sp == sl || src[sp++] != '=') ||shiftto == 18) {throw new IllegalArgumentException("Input byte array has wrong 4-byte ending unit");}break;}// 跳过RFC2045.if (isMIME)    // skip if for rfc2045continue;// 其它情况进行异常处理.elsethrow new IllegalArgumentException("Illegal base64 character " +Integer.toString(src[sp - 1], 16));}// 拼接bits，将4个字节放一起.// 第一个字节左移18位.// 第二个字节左移12位.// 第三个字节左移6位.// 第四个字节不做移动.bits |= (b << shiftto);// 以6位差递减移位数量.shiftto -= 6;// 移位数量小于0时.if (shiftto < 0) {// 将拼接好的bits拆分为3个字节.dst[dp++] = (byte)(bits >> 16);dst[dp++] = (byte)(bits >>  8);dst[dp++] = (byte)(bits);// 恢复移位数量为18.shiftto = 18;// 4个字节拼接存储结果.bits = 0;}}// 当最后移位数量为6时，计算一个字节.if (shiftto == 6) {dst[dp++] = (byte)(bits >> 16);} else // 当最后移位数量为0时，计算两个字节.if (shiftto == 0) {dst[dp++] = (byte)(bits >> 16);dst[dp++] = (byte)(bits >>  8);} else // 当最后移位数量为12时，此时说明字节处理异常.    if (shiftto == 12) {// dangling single "x", incorrectly encoded.throw new IllegalArgumentException("Last unit does not have enough valid bits");}// 未处理到结尾.while (sp < sl) {// 当是媒体类型. && 源数据指定位置字节对应字典数据小于0时.if (isMIME && base64[src[sp++]] < 0)continue;throw new IllegalArgumentException("Input byte array has incorrect ending byte at " + sp);}return dp;
}