什么是Base64以及在Java中如何使用Base64编码

2024-12-07 11:51:12 作者：三汘

这篇文章主要介绍了什么是Base64以及在Java中如何使用Base64编码的相关资料,文中包括Base64编码的基本原理、应用、Java实现、URL安全编码以及在JavaScript中的使用方法,需要的朋友可以参考下

1. Base64编码介绍

Base64编码： Base是MIME的一种编码方式，MIME规范中定义了Base64编码作为一种可靠的方式，用于在文本协议中表示二进制数据。通过使用Base64编码，可以将二进制数据转换为可打印的ACSII字符，即Base64编码是从二进制到字符的过程，从而保证数据在传输过程中不受损失，并且能够被各种文本协议（如SMTP、HTTP）正确处理。

Base64编码与加密算法： 严格来说，Base64的加密解密是指编码格式，而非加密算法。

Base64编码的应用： 在MIME中，当需要在文本协议中传输二进制数据（如邮件附件或图片数据）时，通常会将二进制数据先进行Base64编码，然后将编码后的数据作为文本内容（字符串形式）进行网络传输，或者进行存储。

Bsae64编码的格式： Base64是一种用64个字符（0-9，a-z，A-Z，+，/）来表示二进制数据的方法，是基于64个可打印字符进行编码的。Base是一种索引编码，每6个bit位作为一个单元，对应一个字符，为了保证所输出的编码为可读字符，Base64制定了一个编码表，以便进行统一转换，编码表的大小为2^6=64，这也是Base64名称的由来。

Base64编码表：

Base64编码的原理： Base64编码要求把3个8bit的字节（3*8=24bit）转换为4个6bit的字节（4*6=24bit），之后在6bit位的前面补两个0，形成8位一个字节的形式。如果剩下的字符不足三个字节（将字符串以3个字符为一组，当最后一组不够3个字符时），则用0补齐，以达到24个bit，当填充后有6个bit位都为0时，则使用字符=进行表示，因此编码后输出的文本末尾可能会出现1或2个=。

ASCII码转Base64： ASCII是8个bit为一个字节，Base64是6个bit为一个字节。

示例1，正好有3个字符时： ASCII编码you，Base64编码eW91。

示例2，只有2个字符时： ASCII编码yo，Base64编码eW8=。

示例3，只有1个字符时： ASCII编码y，Base64编码eQ==。

2. Java实现Base64编码

2.1 使用Base64进行编码

Base64类： 全类名为java.util.Base64，在JDK8及以上版本中，可以直接使用该类实现Base64编码和解码。如果JDK版本低于8，使用org.apache.commons.codec.binary.Base64。

使用Base64对文本进行编码和解码：

@Test
public void test(){
    String content = "asnhlkqwe8uj12j3";
    // 获取文本的字节信息
    byte[] bytes = content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);//[97, 115, 110, 104, 108, 107, 113, 119, 101, 56, 117, 106, 49, 50, 106, 51]
    // 对文本的字节信息进行Base64编码
    byte[] encode = Base64.getEncoder().encode(bytes);//[89, 88, 78, 117, 97, 71, 120, 114, 99, 88, 100, 108, 79, 72, 86, 113, 77, 84, 74, 113, 77, 119, 61, 61]
    // 将Base64编码的字节转换成ASCII码对应的字符串
    String s1 = new String(encode, StandardCharsets.UTF_8);//YXNuaGxrcXdlOHVqMTJqMw==
    // 对文本的字节信息进行Base64编码,转换成ASCII码对应的字符串
    String s2 = Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);//YXNuaGxrcXdlOHVqMTJqMw==

    // 对Base64编码的字符串进行解码，获取原始的文本的字节信息
    byte[] decode = Base64.getDecoder().decode(s2);//[97, 115, 110, 104, 108, 107, 113, 119, 101, 56, 117, 106, 49, 50, 106, 51]
    // 将字节信息转换成对应的文本
    String s3 = new String(decode, StandardCharsets.UTF_8);//asnhlkqwe8uj12j3
}

使用Base64对图片进行编码和解码：

@Test
public void test4() throws IOException {
    // 获取图片文件
    File file = new File("C:\\Users\\sq\\Desktop\\2024.png");
    // 获取图片文件的字节信息
    byte[] bytes = Files.readAllBytes(file.toPath());
    // 使用Base64进行编码，并转换成Base64编码表中对应字符组成的字符串
    String s = Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);

    // 将Base64编码的字符串保存在文本文件中
    Files.writeString(new File("C:\\Users\\sq\\Desktop\\te.txt").toPath(), s);

    // 获取文本文件
    File file1 = new File("C:\\Users\\sq\\Desktop\\te.txt");
    // 获取文本文件中保存的字符串对应的字节信息，使用ASCII码表示
    byte[] bytes1 = Files.readAllBytes(file1.toPath());
    // 将ASCII码转换成对应字符串，此处s1=s
    String s1 = new String(bytes1, StandardCharsets.UTF_8);

    // 对Base64编码的字符串进行解码，获取原始的图片文件的字节信息，此处decode=bytes
    byte[] decode = Base64.getDecoder().decode(s1);
    // 创建文件，将字节信息转换成图片
    Files.write(new File("C:\\Users\\sq\\Desktop\\2024.png").toPath(),decode);
}

2.2 使用Base64Utils编码

Base64Utils： 全类名为org.springframework.util.Base64Utils，是Spring框架中的一个工具类，主要用于处理Base64编码和解码的操作，Base64Utils简化了Base64编码和解码的过程。

对文本数据进行编码和解码：

@Test
public void test2(){
    String content = "asnhlkqwe8uj12j3";
    byte[] bytes = content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);//[97, 115, 110, 104, 108, 107, 113, 119, 101, 56, 117, 106, 49, 50, 106, 51]
    String s1 = Base64Utils.encodeToString(bytes);//YXNuaGxrcXdlOHVqMTJqMw==

    byte[] decode = Base64Utils.decodeFromString(s1);//[97, 115, 110, 104, 108, 107, 113, 119, 101, 56, 117, 106, 49, 50, 106, 51]
    String s2 = new String(decode, StandardCharsets.UTF_8);//asnhlkqwe8uj12j3
}

2.3 URL安全相关的Base64编码

URL不安全的Base64编码： 如果不使用URL安全的编码方式，URL编码器会把标准Base64中的“/”和“+”字符变为形如“%XX”的形式（即经过Base64编码后的字符串在通过URL参数进行网络传输时，浏览器会自动对特殊字符进行URL编码），而这些“%”在存入数据库时还需要再进行转换（URL解码），因为ANSI SQL中已将“%”号用作模糊查询like的通配符。

@Test
public void test2(){
    String content = "ab?";
    byte[] bytes = content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);//[97, 98, 63]
    byte[] encode = Base64Utils.encode(bytes);//[89, 87, 73, 47]
    String s1 = Base64Utils.encodeToString(bytes);//YWI/

    byte[] decode = Base64Utils.decodeFromString(s1);//[97, 98, 63]
    String s2 = new String(decode, StandardCharsets.UTF_8);//ab?
}

@Test
public void test6(){
    String content = "ab>";
    byte[] bytes = content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);//[97, 98, 62]
    String s1 = Base64Utils.encodeToString(bytes);//YWI+

    byte[] decode = Base64Utils.decodeFromString(s1);//[97, 98, 62]
    String s2 = new String(decode, StandardCharsets.UTF_8);//ab>
}

URL安全的Base64编码： 将/转换为_，将+转换为-。

@Test
public void test5(){
    String content = "ab?";
    byte[] bytes = content.getBytes(Standar	dCharsets.UTF_8);//[97, 98, 63]

    byte[] bytes1 = Base64Utils.encodeUrlSafe(bytes);//[89, 87, 73, 95]
    String s = new String(bytes1, StandardCharsets.UTF_8);//YWI_
    String s1 = Base64Utils.encodeToUrlSafeString(bytes);//YWI_

    byte[] decode = Base64Utils.decodeFromUrlSafeString(s1);//[97, 98, 63]
    String s2 = new String(decode, StandardCharsets.UTF_8);//ab?
}

@Test
public void test5(){
    String content = "ab>";
    byte[] bytes = content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);//[97, 98, 62]

    byte[] bytes1 = Base64Utils.encodeUrlSafe(bytes);//[89, 87, 73, 45]
    String s = new String(bytes1, StandardCharsets.UTF_8);//YWI-
    String s1 = Base64Utils.encodeToUrlSafeString(bytes);//YWI-

    byte[] decode = Base64Utils.decodeFromUrlSafeString(s1);//[97, 98, 62]
    String s2 = new String(decode, StandardCharsets.UTF_8);//ab>
}

3. Shell使用base64编码

编码：

# -n表示不打印尾随换行符
echo -n 'asnhlkqwe8uj12j3' | base64
YXNuaGxrcXdlOHVqMTJqMw==

解码：

# 或-d
echo 'YXNuaGxrcXdlOHVqMTJqMw==' | base64 --decode
asnhlkqwe8uj12j3

4. js中使用base64编码

打开浏览器的F12控制台，输入以下命令：