几分钟看懂Base64编码原理

Base64简介

Base64是基于64个可打印字符（小写字母a-z,大写字母A-Z,数字0-9,符号"+","/" 再加上作为垫字的"=",实际有65个字符，其他的所有字符都要转换成这个字符集中的字符），用来表示任意二进制数据的方法。

Base64使用缘故

在二进制数据的传输中，常常包含很多无法显示和打印的字符，想要他们正常显示出来，就需要一个二进制到字符串的转换方法。Base64就是一种最常见的二进制编码方法。
常见应用就是Base64用于在HTTP协议下传输数据。由于HTTP协议是超文本传输协议，所以需要将在HTTP协议下传输的二进制数据转换成字符数据，而且网络传输只能传输可打印字符，而在实际网络传输中，传输的数据并不都是可打印字符，比如中文、二进制文件，图片等。为了成功传输这些类型的数据，此时Base64就派上大用场了。

什么是可打印字符：在ASCII码中规定，十进制数字0-31属于非打印控制字符，32-127属于可打印字符（32-126在键盘上能找到对应的字符，32代表键盘中的空格，127代表键盘中的DELETE命令）

Base64编码原理

1. 按照从左往右的规则，每三个字节作为一组，一共就是24个二进制位。
2. 将这24个二进制位分为四组，每组6个二进制位。
3. 之后在每组数据前面添加00，组成每个组8个二进制位，此时变成了32个二进制位，即四个字节
4. 然后根据下表，得到扩展后的每个字节的对应符号，base64编码方法完成

具体编码演示

1. "G"、"o"、"d" 三个字符的ASCII值分别是71、111、100，二进制值是01000111、01101111、01100100 ，然后就组成了24位的二进制值010001110110111101100100
2. 将这24个二进制位分成四组，分别得到010001、110110、111101、100100
3. 在每组前面添加00，得到00010001、00110110、00111101、00100100
4. 根据上表，得到每个值对应Base64编码，分别是：R、2、9、k

所以，得到字符串"God"的Base64编码为R29k

如果一组没有三个字节，则是这样处理的

两个字节的情况：

将这两个字节一共16个二进制位，按照上面的规则分成三组，最后一组除了前面加上00之外，后面也要加上00，这样就得到一个三位的Base64编码，再在末尾补上一个"="号。

比如，"Go" 这个字符串是两个字节，可以转化成三组 00010001，00110110，00111100，对应Base64编码分别为：h、3、8，再加上一个"=" 号，因此"Go"的Base64编码就是h38=

一个字节的情况：

将这一个字节一共8个二进制位，按照上面的规则分成两组，最后一组除了前面加上00之外，后面也要加上0000，这样就得到一个两位的Base64编码，再在末尾补两个"="号。

比如，"G" 这个字符串是一个字节，可以转化成两组 00010001，00110000，对应Base64编码分别为：R、w，再加上两个"=" 号，因此"G"的Base64编码就是Rw==

Java代码实现Base64编码与解码

public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {    
    //编码    
    String encode = Base64.getEncoder().encodeToString("God".getBytes());        
    System.out.println(encode);   
    //解码    
    System.out.println(new String(Base64.getDecoder().decode(encode)));
}
复制代码

打印结果：

R29k
God
复制代码

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