Base64编码
URL 编码是对字符进行编码，表示成 %xx 的形式，而 Base64 编码是对二进制数据进行编码，表示成文本格式。
URL 编码是对字符进行编码，表示成 %xx 的形式，而 Base64 编码是对二进制数据进行编码，表示成文本格式。
为什么需要 Base64 编码
Base64 编码的目的是把二进制数据变成文本格式，这样在很多文本中就可以处理二进制数据。例如，电子邮件协议就是文本协议，如果要在电子邮件中添加一个二进制文件（比如图片），就可以用 Base64 编码，然后以文本的形式传送。
而且有时候一些路由器等硬件也不兼容二进制，或者一些网络协议不兼容，因此得转为字符形式。
还有的时候，使用文本形式能减少一次 http 请求，提高效率：打开 google 的首页，就能看到某些样式中的图片不是一个资源地址，而是 base64 编码的字符串。通过 base64 来传输图片，然后浏览器解码该 base64，就能得到图片了。
注意：并不是什么图片都适合用 base64 来处理，因为图片越大，转换的 base64 的字符串就越长，对带宽的要求更高了。
Base64 编码转换规则
Base64 编码可以把任意长度的二进制数据变为纯文本，且只包含 A ~Z，a ~z，0 ~9、+、/、= 这些字符。它的原理是把 3 字节的二进制数据按 6bit 一组，用 4 个 int 整数表示，然后把这个整数作为索引查表，得到对应的字符，最终得到编码后的字符串。
- 6 位整数的范围总是
0 ~63，所以，能用 64 个字符表示： - 字符
A ~Z对应索引0 ~25， - 字符
a ~z对应索引26 ~51， - 字符
0 ~9对应索引52 ~61， - 最后两个索引
62、63分别用字符+和/表示。
索引表如下（摘自 RFC2045）：
Table 1: The Base64 Alphabet
| 索引 | 对应字符 | 索引 | 对应字符 | 索引 | 对应字符 | 索引 | 对应字符 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | ||
| 14 | O | 31 | f | 48 | w | ||
| 15 | P | 32 | g | 49 | x | ||
| 16 | Q | 33 | h | 50 | y |
举个例子：3 个 byte 数据分别是 e4、b8、ad，按 6bit 分组得到 39、0b、22 和 2d（十六进制下）：
┌───────────────┬───────────────┬───────────────┐
│ e4 │ b8 │ ad │
└───────────────┴───────────────┴───────────────┘
┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐
│1│1│1│0│0│1│0│0│1│0│1│1│1│0│0│0│1│0│1│0│1│1│0│1│
└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
┌───────────┬───────────┬───────────┬───────────┐
│ 39 │ 0b │ 22 │ 2d │
└───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘
根据查表可得最后的字符是 5Lit 这四个字符。
需要注意的是，根据 ASCII 编码，4 个字符占了 4*8=32 个 bit，比起原始的 bit 位数多了 1/3，传输效率会降低。字符越少，编码的效率就会越低。
如果把 Base64 的 64 个字符编码表换成 32 个、48 个或者 58 个，就可以使用 Base32 编码，Base48 编码和 Base58 编码。
Java 中的 Base64 编码
Java 提供了不少类来对二进制数据进行 Base64 编码和解码。
例如对上述例子进行编码：
import java.util.Base64;
public class TestBase64{
public static void main(String[] args) {
byte[] input = new byte[]{ (byte)0xe4, (byte)0xb8, (byte)0xad};
String base64Encoded = Base64.getEncoder().encodeToString(input);
System.out.println(base64Encoded); //5Lit
}
}
解码：以补码形式输出结果
byte[] output = Base64.getDecoder().decode("5Lit");
System.out.println(Arrays.toString(output)); //[-28, -72, -83]
如果不是 3 的倍数...
如果输入的 byte[] 数组长度不是 3 的整数倍肿么办？这种情况下，需要对输入的末尾补一个或两个 0x00，编码后，在结尾加一个 = 表示补充了 1 个 0x00，加两个 = 表示补充了 2 个 0x00，解码的时候，去掉末尾补充的一个或两个 0x00 即可。
实际上，因为编码后的长度加上 = 总是 4 的倍数，所以即使不加 = 也可以计算出原始输入的 byte[]。Base64 编码的时候可以用 withoutPadding() 去掉 =，解码出来的结果是一样的：
import java.util.Arrays;
import java.util.Base64;
public class TestBase642 {
public static void main(String[] args) {
byte[] input = new byte[] { (byte) 0xe4, (byte) 0xb8, (byte) 0xad, 0x21 };
String b64encoded = Base64.getEncoder().encodeToString(input);
String b64encoded2 = Base64.getEncoder().withoutPadding().encodeToString(input);
System.out.println(b64encoded);
System.out.println(b64encoded2);
byte[] output = Base64.getDecoder().decode(b64encoded2);
System.out.println(Arrays.toString(output));
}
}
运行结果：
5LitIQ==
5LitIQ
[-28, -72, -83, 33]
因为标准的 Base64 编码会出现 +、/ 和 =，所以不适合把 Base64 编码后的字符串放到 URL 中。一种针对 URL 的 Base64 编码可以在 URL 中使用的 Base64 编码，它仅仅是把 + 变成 -，/ 变成 _：
import java.util.Arrays;
import java.util.Base64;
public class TestBase643 {
public static void main(String[] args) {
byte[] input = new byte[] { 0x01, 0x02, 0x7f, 0x00 };
String b64encoded = Base64.getUrlEncoder().encodeToString(input);
System.out.println(b64encoded);
byte[] output = Base64.getUrlDecoder().decode(b64encoded);
System.out.println(Arrays.toString(output));
}
}
运行结果：
AQJ_AA==
[1, 2, 127, 0]
