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Base64 是一種編碼方法，用于將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成64個(gè)可打印的ASCII字符的序列。這種編碼方式廣泛應(yīng)用于在文本格式中存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，例如在 URL、文件名、或在 XML 和 JSON 文檔中。Java 中的 Base64 編碼和解碼通?？梢酝ㄟ^(guò) java.util.Base64 類實(shí)現(xiàn)，這個(gè)類在 Java 8 及以后的版本中提供。

以下是V 哥整理的 Java 中 java.util.Base64 類的核心組件，V 哥將重點(diǎn)介紹這些組件的原理和用法：

編碼器（Encoder）：
- getEncoder()：返回一個(gè) Base64.Encoder 實(shí)例，用于將數(shù)據(jù)編碼為 Base64 格式。

解碼器（Decoder）：
- getDecoder()：返回一個(gè) Base64.Decoder 實(shí)例，用于將 Base64 編碼的數(shù)據(jù)解碼回原始格式。

編碼表（Encoding Table）：
- Base64 編碼器使用一個(gè)靜態(tài)的編碼表來(lái)將字節(jié)映射到 Base64 字符。

解碼表（Decoding Table）：
- Base64 解碼器使用一個(gè)靜態(tài)的解碼表來(lái)將 Base64 字符映射回字節(jié)。

編碼模式（Encoding Mode）：
- BASE64：標(biāo)準(zhǔn)的 Base64 編碼模式。
- URL_SAFE：URL 和文件名安全的 Base64 編碼模式，使用 - 和 _ 代替標(biāo)準(zhǔn)模式中的 + 和 /。

行長(zhǎng)度和填充：
- Base64 編碼輸出通常每76個(gè)字符會(huì)有一個(gè)換行符，但這可以通過(guò) Encoder 的配置來(lái)改變。

示例代碼：

import java.util.Base64;
import java.nio.charset.StandardCharsets;


public class Base64Example {
    public static void main(String[] args) {
        String original = "Hello, VG!";
        byte[] encoded = Base64.getEncoder().encode(original.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        System.out.println("Encoded: " + new String(encoded, StandardCharsets.UTF_8));


        byte[] decoded = Base64.getDecoder().decode(encoded);
        System.out.println("Decoded: " + new String(decoded, StandardCharsets.UTF_8));
    }
}

在上述代碼中，我們使用 Base64.getEncoder().encode() 方法將字符串 "Hello, VG!" 編碼為 Base64 格式，然后使用 Base64.getDecoder().decode() 方法將其解碼回原始字符串。

Base64 編碼和解碼的實(shí)現(xiàn)通常依賴于這些核心組件，它們提供了靈活的方式來(lái)處理不同場(chǎng)景下的編碼需求。

小試牛刀后，我們來(lái)一起詳細(xì)看看它們的實(shí)現(xiàn)原理。

1. 編碼器（Encoder）

在 Java 8 引入的 java.util.Base64 包中，Encoder 類是 Base64 類的一個(gè)內(nèi)部類，用于實(shí)現(xiàn) Base64 編碼功能。以下是 Encoder 類實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)步驟和原理分析：

1. 初始化編碼器

首先，通過(guò) Base64.getEncoder() 獲取 Encoder 對(duì)象的實(shí)例。這個(gè)實(shí)例包含了編碼過(guò)程中需要的所有配置，例如是否添加填充字符等。

Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();

2. 準(zhǔn)備編碼數(shù)據(jù)

將需要編碼的數(shù)據(jù)放入字節(jié)數(shù)組中。這些數(shù)據(jù)將作為輸入傳遞給編碼器。

byte[] dataToEncode = "beijing Hot".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);

3. 編碼數(shù)據(jù)

使用 Encoder 實(shí)例的 encode 方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。這個(gè)方法會(huì)返回一個(gè)包含 Base64 編碼結(jié)果的字節(jié)數(shù)組。

byte[] encodedData = encoder.encode(dataToEncode);

4. 處理編碼結(jié)果

編碼后的字節(jié)數(shù)組可以轉(zhuǎn)換為字符串，或者直接寫入到輸出流中。

String encodedString = new String(encodedData, StandardCharsets.UTF_8);

編碼原理

Base64 字符集： Base64 編碼使用一個(gè)包含 64 個(gè)字符的字符集，包括大寫字母 A-Z、a-z、數(shù)字 0-9、加號(hào)（+）和斜杠（/）。

3 字節(jié)到 4 字符的映射：每次從輸入數(shù)據(jù)中讀取 3 個(gè)字節(jié)（24 位），然后將這 24 位分割成 4 個(gè) 6 位的組。每個(gè) 6 位組映射到一個(gè) Base64 字符。

填充：如果輸入數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)不是 3 的倍數(shù)，在編碼的最后會(huì)添加一個(gè)或兩個(gè) = 字符作為填充。

換行符：在編碼過(guò)程中，可以根據(jù)配置在每 76 個(gè)字符后添加換行符，以確保編碼后的文本符合 MIME 的要求。

無(wú)填充模式：使用 encoder.withoutPadding() 可以禁用自動(dòng)填充，這樣編碼后的輸出就不會(huì)包含 = 字符。

源碼分析

在 Base64.Encoder 類中，編碼過(guò)程主要涉及以下幾個(gè)關(guān)鍵部分：

編碼表：ENCODE 數(shù)組定義了如何將 6 位二進(jìn)制數(shù)映射到 Base64 字符集。
緩沖區(qū)：encoder 內(nèi)部維護(hù)一個(gè)緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)待編碼的字節(jié)。
編碼方法：encode 方法實(shí)現(xiàn)具體的編碼邏輯，包括從緩沖區(qū)讀取字節(jié)、映射到 Base64 字符、處理剩余字節(jié)和填充。

編碼步驟

填充緩沖區(qū)：將輸入數(shù)據(jù)寫入到 encoder 的內(nèi)部緩沖區(qū)。
分組：將緩沖區(qū)中的字節(jié)按每 3 個(gè)字節(jié)分為一組。
映射字符：使用 ENCODE 表將每組的 24 位映射到 4 個(gè) Base64 字符。
處理剩余：如果最后一組不足 3 個(gè)字節(jié)，使用 = 作為填充，并相應(yīng)調(diào)整映射的字符。
輸出結(jié)果：將映射后的字符輸出或轉(zhuǎn)換為字符串。

來(lái)一個(gè)示例代碼嘗試一下使用

public byte[] encode(byte[] input) {
    // 初始化輸出數(shù)組
    byte[] output = new byte[...];
    int outputPos = 0;


    for (int i = 0; i < input.length; i += 3) {
        // 讀取 3 個(gè)字節(jié)
        int threeBytes = ((input[i] & 0xFF) << 16) |
                         ((i + 1 < input.length) ? (input[i + 1] & 0xFF) << 8 : 0) |
                         ((i + 2 < input.length) ? (input[i + 2] & 0xFF) : 0);


        // 映射到 4 個(gè) Base64 字符
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            int index = (threeBytes & (0xFF << (8 * (3 - j)))) >> (8 * (3 - j));
            output[outputPos++] = ENCODE[index];
        }
    }


    // 處理填充
    if (neededPadding) {
        output[outputPos++] = '=';
        // 可能還需要第二個(gè) '='
    }


    return Arrays.copyOf(output, outputPos);
}

以上代碼演示了 Base64 編碼的基本邏輯，實(shí)際的 Encoder 類實(shí)現(xiàn)可能會(huì)包含更多的細(xì)節(jié)，例如處理?yè)Q行符、無(wú)填充模式等。

2. 解碼器（Decoder）

在 Java 8 及以后的版本中，java.util.Base64 包中的 Decoder 類是 Base64 類的一個(gè)內(nèi)部類，用于實(shí)現(xiàn) Base64 解碼功能。以下是 Decoder 類實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)步驟和原理分析：

1. 初始化解碼器

首先，通過(guò) Base64.getDecoder() 獲取 Decoder 對(duì)象的實(shí)例。這個(gè)實(shí)例包含了解碼過(guò)程中需要的所有配置。

Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();

2. 準(zhǔn)備解碼數(shù)據(jù)

將需要解碼的 Base64 字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組。這些數(shù)據(jù)將作為輸入傳遞給解碼器。

String base64String = "SGVsbG8sIFdvcmxkIQ==";
byte[] dataToDecode = base64String.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);

3. 解碼數(shù)據(jù)

使用 Decoder 實(shí)例的 decode 方法對(duì) Base64 字符串進(jìn)行解碼。這個(gè)方法會(huì)返回一個(gè)包含原始數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)組。

byte[] decodedData = decoder.decode(dataToDecode);

4. 處理解碼結(jié)果

解碼后的字節(jié)數(shù)組可以轉(zhuǎn)換為字符串，或者直接用于其他需要原始數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。

String decodedString = new String(decodedData, StandardCharsets.UTF_8);

解碼原理

Base64 字符集： Base64 解碼使用與編碼相同的 64 個(gè)字符集，包括大寫字母 A-Z、a-z、數(shù)字 0-9、加號(hào)（+）和斜杠（/）。

4 字符到 3 字節(jié)的映射：每次從 Base64 編碼的數(shù)據(jù)中讀取 4 個(gè)字符（24 位），然后將這 24 位分割成 3 個(gè) 8 位的組。每個(gè) 8 位的組映射回原始的字節(jié)。

處理填充：如果編碼時(shí)使用了填充字符（=），解碼時(shí)需要識(shí)別并忽略這些字符。

異常處理：如果輸入數(shù)據(jù)包含非法字符或格式不正確，解碼過(guò)程將拋出 IllegalArgumentException。

源碼分析

在 Base64.Decoder 類中，解碼過(guò)程主要涉及以下幾個(gè)關(guān)鍵部分：

解碼表：DECODE 數(shù)組定義了 Base64 字符到 6 位二進(jìn)制數(shù)的映射。
緩沖區(qū)：decoder 內(nèi)部維護(hù)一個(gè)緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)待解碼的 Base64 字符。
解碼方法：decode 方法實(shí)現(xiàn)具體的解碼邏輯，包括從輸入讀取字符、映射回字節(jié)、處理填充和非法字符。

解碼步驟

填充緩沖區(qū)：將 Base64 編碼的字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組，并填充到 decoder 的內(nèi)部緩沖區(qū)。
分組：將緩沖區(qū)中的 Base64 字符按每 4 個(gè)字符分為一組。
映射字節(jié)：使用 DECODE 表將每組的 24 位映射回 3 個(gè)字節(jié)。
處理填充：如果編碼時(shí)使用了填充，解碼時(shí)識(shí)別 = 字符并相應(yīng)調(diào)整映射的字節(jié)。
輸出結(jié)果：將映射后的字節(jié)輸出或轉(zhuǎn)換為原始數(shù)據(jù)。

還是上示例看用法

public byte[] decode(byte[] input) {
    // 初始化輸出數(shù)組
    byte[] output = new byte[...];
    int outputPos = 0;


    for (int i = 0; i < input.length; i += 4) {
        // 讀取 4 個(gè) Base64 字符
        int fourChars = (DECODE[input[i] & 0xFF] << 18) |
                        (DECODE[input[i + 1] & 0xFF] << 12) |
                        (DECODE[input[i + 2] & 0xFF] << 6) |
                        (DECODE[input[i + 3] & 0xFF]);


        // 映射回 3 個(gè)字節(jié)
        output[outputPos++] = (fourChars >> 16) & 0xFF;
        if (input[i + 2] != '=') {
            output[outputPos++] = (fourChars >> 8) & 0xFF;
        }
        if (input[i + 3] != '=') {
            output[outputPos++] = fourChars & 0xFF;
        }
    }


    return Arrays.copyOf(output, outputPos);
}

以上的代碼演示了 Base64 解碼的基本邏輯，實(shí)際的 Decoder 類實(shí)現(xiàn)可能會(huì)包含更多的細(xì)節(jié)，例如處理非法字符、解碼表的初始化等。

通過(guò)這種方式，Base64.Decoder 提供了一種靈活且高效的方式來(lái)將 Base64 編碼的字符串解碼回原始的字節(jié)數(shù)據(jù)，適用于多種不同的解碼需求。

3. 編碼表（Encoding Table）

Base64 編碼表是 Base64 編碼和解碼過(guò)程中的核心組件之一。它是一個(gè)查找表，用于將 6 位二進(jìn)制值映射到相應(yīng)的 Base64 編碼字符。以下是 Base64 編碼表的源碼實(shí)現(xiàn)過(guò)程步驟和原理分析：

1. 定義 Base64 字符集

Base64 編碼使用 64 個(gè)可打印的 ASCII 字符來(lái)表示數(shù)據(jù)。這些字符包括大寫字母 A-Z（26 個(gè)）、小寫字母 a-z（26 個(gè)，但在標(biāo)準(zhǔn) Base64 中通常使用大寫）、數(shù)字 0-9（10 個(gè)）、加號(hào) + 和斜杠 /。此外，為了支持 URL 和文件名，還有一個(gè)變種使用 - 代替 + 和 _ 代替 /。

2. 初始化編碼表

在 Java 的 java.util.Base64 類中，編碼表通常是通過(guò)一個(gè)靜態(tài)初始化的數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度為 64，正好對(duì)應(yīng)于 Base64 字符集中的字符數(shù)量。

private static final char[] ENCODE = {
    'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M',
    // ... 省略中間字符
    'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z',
    '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
    '+', '/'
};

3. 使用編碼表進(jìn)行編碼

在編碼過(guò)程中，原始數(shù)據(jù)被讀取并轉(zhuǎn)換為字節(jié)，然后每三個(gè)字節(jié)（24 位）被轉(zhuǎn)換為四個(gè) 6 位的組。每個(gè) 6 位組的值通過(guò)查找編碼表來(lái)找到對(duì)應(yīng)的 Base64 字符。

4. 處理填充

如果原始數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度不是 3 的倍數(shù)，最后一組可能只有 1 或 2 個(gè)字節(jié)。在這種情況下，剩余的位使用 = 字符填充。填充字符不通過(guò)編碼表映射，而是直接添加到輸出中。

5. 生成編碼字符串

將映射得到的 Base64 字符連接起來(lái)，形成最終的編碼字符串。

原理解釋

6 位映射：由于 Base64 編碼將 3 個(gè)字節(jié)（24 位）轉(zhuǎn)換為 4 個(gè)字符（每個(gè)字符 6 位），所以每個(gè)字符可以表示 6 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。ENCODE 數(shù)組中的每個(gè)索引值對(duì)應(yīng)一個(gè) 6 位的二進(jìn)制數(shù)。
字符選擇：在編碼過(guò)程中，通過(guò)將字節(jié)數(shù)據(jù)的位操作結(jié)果作為索引，從 ENCODE 數(shù)組中選擇相應(yīng)的字符。
性能優(yōu)化：使用查找表可以快速地進(jìn)行字符映射，避免了復(fù)雜的條件判斷或循環(huán)，從而提高了編碼的效率。

示例代碼

以下是如何使用編碼表進(jìn)行 Base64 編碼的示例代碼：

public String encode(byte[] data) {
    StringBuilder encoded = new StringBuilder();
    int i = 0;


    while (i < data.length - 2) { // 處理完整組
        int threeBytes = ((data[i] & 0xFF) << 16) |
                         ((data[i + 1] & 0xFF) << 8) |
                         (data[i + 2] & 0xFF);
        // 將 24 位分為 4 個(gè) 6 位組
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            int index = (threeBytes >> (18 - j * 6)) & 0x3F;
            encoded.append(ENCODE[index]);
        }
        i += 3;
    }


    // 處理剩余字節(jié)和填充
    if (i < data.length) {
        int remaining = data.length - i;
        int twoBytes = (data[i] & 0xFF) << (8 * (2 - remaining));
        for (int j = 0; j < remaining; j++) {
            int index = (twoBytes >> (16 - j * 8)) & 0xFF;
            encoded.append(ENCODE[index]);
        }
        // 添加填充字符
        while (encoded.length() % 4 != 0) {
            encoded.append('=');
        }
    }


    return encoded.toString();
}

這個(gè)偽代碼演示了如何使用 Base64 編碼表將字節(jié)數(shù)據(jù)編碼為 Base64 字符串。實(shí)際的 Base64.Encoder 類實(shí)現(xiàn)可能會(huì)包含更多的細(xì)節(jié)，例如處理?yè)Q行符等。

4. 解碼表（Decoding Table）

Base64 解碼表是 Base64 編碼和解碼過(guò)程中的另一個(gè)核心組件。它用于將 Base64 編碼的字符映射回相應(yīng)的 6 位二進(jìn)制值。以下是 Base64 解碼表的源碼實(shí)現(xiàn)過(guò)程步驟和原理分析：

1. 定義 Base64 字符集

與編碼表一樣，解碼表依賴于 Base64 字符集，包括大寫字母 A-Z、小寫字母 a-z（在標(biāo)準(zhǔn) Base64 中通常不使用）、數(shù)字 0-9、加號(hào) + 和斜杠 /。對(duì)于 URL 安全的 Base64，使用 - 代替 + 和 _ 代替 /。

2. 初始化解碼表

在 Java 的 java.util.Base64 類中，解碼表通常是通過(guò)一個(gè)靜態(tài)初始化的數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度為 128，覆蓋了所有可能的 ASCII 字符，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn) ASCII 字符集大小為 128 個(gè)字符。

private static final int[] DECODE = new int[128];

在靜態(tài)初始化塊中，解碼表被填充。每個(gè) Base64 字符都被賦予一個(gè)值，從 0 到 63，而非法字符則通常被賦予 -1 或其他表示無(wú)效的值。

static {
    for (int i = 0; i < DECODE.length; i++) {
        DECODE[i] = -1; // 初始值設(shè)為無(wú)效
    }
    // 為 Base64 字符賦值
    for (int i = 'A'; i <= 'Z'; i++) {
        DECODE[i] = i - 'A';
    }
    for (int i = 'a'; i <= 'z'; i++) {
        DECODE[i] = 26 + i - 'a';
    }
    for (int i = '0'; i <= '9'; i++) {
        DECODE[i] = 52 + i - '0';
    }
    DECODE['+'] = 62;
    DECODE['/'] = 63;
    // 對(duì)于 URL 安全的 Base64，可以添加以下賦值
    DECODE['-'] = 62;
    DECODE['_'] = 63;
}

3. 使用解碼表進(jìn)行解碼

在解碼過(guò)程中，Base64 編碼的字符串被逐個(gè)字符讀取，每個(gè)字符通過(guò)解碼表轉(zhuǎn)換為其對(duì)應(yīng)的 6 位二進(jìn)制值。

4. 處理填充

Base64 編碼可能以 = 字符結(jié)尾，表示原始數(shù)據(jù)在編碼時(shí)不足 3 個(gè)字節(jié)。在解碼時(shí)，這些填充字符被忽略，不參與解碼過(guò)程。

5. 生成原始數(shù)據(jù)

將解碼得到的 6 位二進(jìn)制值重新組合，轉(zhuǎn)換回原始的字節(jié)序列。

原理解釋

字符到值的映射：解碼表提供了從 Base64 字符到其對(duì)應(yīng)的 6 位二進(jìn)制值的快速映射。這種映射是通過(guò)查找表實(shí)現(xiàn)的，其中每個(gè)可能的字符（128 個(gè) ASCII 字符）都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的整數(shù)值。
忽略非法字符：解碼表中的非法字符被賦予一個(gè)特殊值（如 -1），在解碼過(guò)程中，這些值被忽略或?qū)е陆獯a失敗。
性能優(yōu)化：使用查找表可以快速地進(jìn)行字符到值的轉(zhuǎn)換，避免了復(fù)雜的條件判斷或循環(huán)，從而提高了解碼的效率。

上示例代碼

以下是如何使用解碼表進(jìn)行 Base64 解碼的示例代碼：

public byte[] decode(String encoded) {
    char[] chars = encoded.toCharArray();
    int[] decodeTable = getDecodeTable(); // 獲取初始化的解碼表
    ByteArrayOutputStream output = new ByteArrayOutputStream();

    
    for (int i = 0; i < chars.length;) {
        if (chars[i] == '=') { // 處理填充
            break;
        }
        int value = decodeTable[chars[i] & 0xFF];
        if (value == -1) { // 非法字符
            throw new IllegalArgumentException("Illegal character encountered");
        }
        // 將 4 個(gè) Base64 字符轉(zhuǎn)換為 3 個(gè)字節(jié)
        int threeBytes = (value << 18) |
                         (decodeTable[chars[++i] & 0xFF] << 12) |
                         (decodeTable[chars[++i] & 0xFF] << 6) |
                         decodeTable[chars[++i] & 0xFF];
        output.write((threeBytes >> 16) & 0xFF);
        if (chars[++i] != '=') {
            output.write((threeBytes >> 8) & 0xFF);
        }
        if (chars[++i] != '=') {
            output.write(threeBytes & 0xFF);
        }
        i++; // 跳過(guò)最后一個(gè)字符，如果它是填充字符
    }

    
    return output.toByteArray();
}

以上代碼演示如何使用 Base64 解碼表將 Base64 編碼的字符串解碼為原始字節(jié)數(shù)組。實(shí)際的 Base64.Decoder 類實(shí)現(xiàn)可能會(huì)包含更多的細(xì)節(jié)，例如處理不同編碼模式等。

5. 編碼模式（Encoding Mode）

在 Java 的 java.util.Base64 包中，編碼模式（Encoding Mode）決定了 Base64 編碼的行為，包括字符集的使用和是否添加換行符。以下是對(duì)編碼模式的源碼實(shí)現(xiàn)過(guò)程步驟和原理的詳細(xì)分析：

1. 定義編碼模式

Java 的 Base64 類提供了兩種編碼模式：

BASE64：標(biāo)準(zhǔn)的 Base64 編碼模式，使用 A-Z、a-z、0-9、+ 和 / 字符，并且可以在每 76 個(gè)字符后添加換行符。
URL_SAFE：URL 安全的 Base64 編碼模式，使用 A-Z、a-z、0-9、- 和 _ 字符，適用于 URL 和文件名，也不添加換行符。

2. 初始化編碼器

編碼器可以通過(guò) Base64.getEncoder() 獲取，并根據(jù)需要選擇編碼模式。例如，使用 URL 安全模式可以通過(guò) encoder = Base64.getUrlEncoder() 實(shí)現(xiàn)。

3. 配置編碼器

編碼器可以進(jìn)一步配置以滿足特定的編碼需求，例如禁用換行符或填充字符。這些配置可以通過(guò)編碼器的方法鏈調(diào)用來(lái)完成。

Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();
encoder = encoder.withoutPadding(); // 禁用填充

4. 編碼數(shù)據(jù)

使用配置好的編碼器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。編碼過(guò)程會(huì)根據(jù)編碼模式使用不同的字符集，并根據(jù)配置決定是否添加換行符。

byte[] encodedData = encoder.encode(originalData);

5. 輸出編碼結(jié)果

編碼后的數(shù)據(jù)可以作為字節(jié)數(shù)組或轉(zhuǎn)換為字符串進(jìn)行輸出。

String encodedString = new String(encodedData, StandardCharsets.UTF_8);

原理解釋

字符集選擇：不同的編碼模式使用不同的字符集。標(biāo)準(zhǔn)模式使用 + 和 /，而 URL 安全模式使用 - 和 _ 代替，以避免在 URL 中引起歧義。
換行符處理：在標(biāo)準(zhǔn) Base64 編碼中，為了提高可讀性，每 76 個(gè)字符后可以添加一個(gè)換行符。在 URL 安全模式或當(dāng)禁用換行符時(shí)，不添加換行符。
填充處理：當(dāng)輸入數(shù)據(jù)不是 3 個(gè)字節(jié)的倍數(shù)時(shí)，Base64 編碼會(huì)在結(jié)果的末尾添加一個(gè)或兩個(gè) = 字符作為填充。通過(guò)配置編碼器，可以禁用這種自動(dòng)填充。

上示例代碼

以下是使用不同編碼模式進(jìn)行 Base64 編碼的示例：

import java.util.Base64;


public class Base64EncodingExample {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] data = "Some data to encode".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);


        // 使用標(biāo)準(zhǔn) Base64 編碼模式
        Base64.Encoder standardEncoder = Base64.getEncoder();
        String standardEncoded = new String(standardEncoder.encode(data));


        // 使用 URL 安全的 Base64 編碼模式
        Base64.Encoder urlSafeEncoder = Base64.getUrlEncoder().withoutPadding();
        String urlSafeEncoded = new String(urlSafeEncoder.encode(data));


        System.out.println("Standard Encoded: " + standardEncoded);
        System.out.println("URL Safe Encoded: " + urlSafeEncoded);
    }
}

在這個(gè)示例中，我們使用標(biāo)準(zhǔn) Base64 編碼模式和 URL 安全 Base64 編碼模式對(duì)相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并輸出編碼結(jié)果。

注意事項(xiàng)

編碼模式的選擇應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的使用場(chǎng)景來(lái)決定。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)將被用于 URL 傳輸時(shí)，應(yīng)使用 URL 安全模式。
配置編碼器時(shí)，應(yīng)考慮到接收端的解碼能力，確保編碼和解碼使用相同的模式和配置。
禁用填充可能會(huì)影響某些協(xié)議或應(yīng)用程序的兼容性，因?yàn)樗鼈兛赡芷谕?Base64 編碼的數(shù)據(jù)以 = 字符結(jié)束。

通過(guò)這種方式，Base64 類的編碼模式提供了靈活性，以適應(yīng)不同的編碼需求和使用場(chǎng)景。

6. 行長(zhǎng)度和填充

在 Java 的 java.util.Base64 包中，行長(zhǎng)度（line length）和填充（padding）是 Base64 編碼過(guò)程中的兩個(gè)可選配置，它們影響編碼輸出的格式。以下是行長(zhǎng)度和填充的源碼實(shí)現(xiàn)過(guò)程步驟和原理分析：

1. 定義行長(zhǎng)度和填充的默認(rèn)行為

在 Base64 編碼中，可以設(shè)置每行的字符數(shù)（行長(zhǎng)度），以及是否在編碼數(shù)據(jù)的末尾添加填充字符 =。

行長(zhǎng)度：默認(rèn)情況下，每行包含 76 個(gè)字符，這是為了確保編碼后的文本符合 MIME 的要求。
填充：如果編碼的數(shù)據(jù)不是 3 個(gè)字節(jié)的倍數(shù)，編碼后的輸出會(huì)在末尾添加一個(gè)或兩個(gè) = 字符作為填充。

2. 配置編碼器

編碼器可以通過(guò)調(diào)用 Base64.getEncoder() 獲取，并使用 withoutPadding() 方法來(lái)配置不使用填充。

Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder().withoutPadding();

3. 實(shí)現(xiàn)自定義行分隔

雖然 Java 的 Base64.Encoder 沒(méi)有直接提供設(shè)置行長(zhǎng)度的方法，但你可以通過(guò)自定義編碼邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，你可以在編碼后的結(jié)果上手動(dòng)插入換行符。

4. 編碼數(shù)據(jù)

使用配置好的編碼器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。編碼過(guò)程會(huì)根據(jù)是否配置了無(wú)填充來(lái)決定是否在輸出末尾添加 = 字符。

byte[] encodedData = encoder.encode(originalData);

5. 手動(dòng)處理行分隔

如果你需要自定義行長(zhǎng)度，可以在編碼后的結(jié)果上手動(dòng)添加換行符。這可以通過(guò)遍歷編碼后的字節(jié)數(shù)組并每隔一定數(shù)量的字符插入一個(gè)換行符來(lái)實(shí)現(xiàn)。

原理解釋

行長(zhǎng)度：設(shè)置行長(zhǎng)度的目的是在編碼后的文本中添加可讀性，使其更適合在文本環(huán)境中展示和編輯。每 76 個(gè) Base64 字符后添加一個(gè)換行符是 Base64 編碼的常見(jiàn)約定。
填充：Base64 編碼要求每三個(gè)字節(jié)的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為四個(gè) Base64 字符。如果原始數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)不是 3 的倍數(shù)，編碼器會(huì)在結(jié)果末尾添加一個(gè)或兩個(gè) = 字符來(lái)填充。這表明編碼的數(shù)據(jù)不是原始數(shù)據(jù)的完整表示。
自定義行分隔：在某些情況下，你可能需要不同于默認(rèn)行長(zhǎng)度的編碼格式。通過(guò)在編碼后的字符串中手動(dòng)插入換行符，可以實(shí)現(xiàn)自定義行分隔。

示例代碼

以下是如何使用 Base64.Encoder 進(jìn)行編碼，并手動(dòng)添加自定義行分隔的示例：

import java.util.Base64;
import java.io.ByteArrayOutputStream;


public class Base64CustomLineLength {
    public static void main(String[] args) {
        String original = "Some data to encode";
        byte[] data = original.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder().withoutPadding();


        try {
            encoder.encode(data, baos);
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            e.printStackTrace();
        }


        String encoded = baos.toString();
        // 手動(dòng)添加自定義行分隔，例如每 50 個(gè)字符
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < encoded.length(); i += 50) {
            sb.append(encoded, i, Math.min(i + 50, encoded.length()));
            if (i + 50 < encoded.length()) {
                sb.append("\n"); // 添加換行符
            }
        }
        encoded = sb.toString();


        System.out.println("Custom line length encoded: " + encoded);
    }
}

在這個(gè)示例中，我們使用 Base64.Encoder 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并在編碼后的結(jié)果上手動(dòng)添加了每 50 個(gè)字符的換行符，實(shí)現(xiàn)了自定義行長(zhǎng)度的效果。

注意事項(xiàng)

自定義行分隔可能會(huì)影響編碼數(shù)據(jù)的解碼，確保解碼時(shí)也考慮到了行分隔的處理。
禁用填充可能會(huì)影響某些協(xié)議或應(yīng)用程序的兼容性，因?yàn)樗鼈兛赡芷谕?Base64 編碼的數(shù)據(jù)以 = 字符結(jié)束。
在手動(dòng)添加行分隔時(shí)，確保換行符的使用符合目標(biāo)格式的要求。

最后

以上就是 Base64的核心類庫(kù)的全部介紹，了解 Base64的用法和原理，向高手靠近一點(diǎn)點(diǎn)。關(guān)注威哥愛(ài)編程。

Java Base64編碼詳解：原理、核心組件及示例代碼Java Base64編碼詳解：原理、核心組件及示例代碼

Java Base64編碼詳解：原理、核心組件及示例代碼

1. 編碼器（Encoder）

1. 初始化編碼器

2. 準(zhǔn)備編碼數(shù)據(jù)

3. 編碼數(shù)據(jù)

4. 處理編碼結(jié)果

編碼原理

源碼分析

編碼步驟

來(lái)一個(gè)示例代碼嘗試一下使用

2. 解碼器（Decoder）

1. 初始化解碼器

2. 準(zhǔn)備解碼數(shù)據(jù)

3. 解碼數(shù)據(jù)

4. 處理解碼結(jié)果

解碼原理

源碼分析

解碼步驟

還是上示例看用法

3. 編碼表（Encoding Table）

1. 定義 Base64 字符集

2. 初始化編碼表

3. 使用編碼表進(jìn)行編碼

4. 處理填充

5. 生成編碼字符串

原理解釋

示例代碼

4. 解碼表（Decoding Table）

1. 定義 Base64 字符集

2. 初始化解碼表

3. 使用解碼表進(jìn)行解碼

4. 處理填充

5. 生成原始數(shù)據(jù)

原理解釋

上示例代碼

5. 編碼模式（Encoding Mode）

1. 定義編碼模式

2. 初始化編碼器

3. 配置編碼器

4. 編碼數(shù)據(jù)

5. 輸出編碼結(jié)果

原理解釋

上示例代碼

注意事項(xiàng)

6. 行長(zhǎng)度和填充

1. 定義行長(zhǎng)度和填充的默認(rèn)行為

2. 配置編碼器

3. 實(shí)現(xiàn)自定義行分隔

4. 編碼數(shù)據(jù)

5. 手動(dòng)處理行分隔

原理解釋

示例代碼

注意事項(xiàng)

最后

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