【算法记录】Java - Base64编码解码源码

Base64编码表

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

Base64基本原理

• 一、要编码的数据3个byte为一组，共3*8=24个bit
• 二、24个bit每6个一组，共分为四组
• 三、6位所表示数字的最大值为(2 ^ 6) - 1 = 63，刚好对应上面的编码表，即3个byte的原始数据编码后得到4个byte的数据
• 四、如果要编码的数据长度不是3的倍数，即最后一组数据凑不出24个bit，那么在最后面补位0

tips：

// 要编码的数据
String src = "mengxin";
// 对应的字节数组
byte[] src = new byte[]{109, 101, 110, 103, 120, 105, 110}
// 要编码的数据长度为7，前面的[109, 101, 110, 103, 120, 105]正常编码，后面剩下一个110对应的二进制为01101110
// 补0后得到011011100000000000000000
// 每6位为一组,共四组
// (1) 011011：对应的数字为27，这一组含有原本的位，所以正常查找编码表
// (2) 100000：对应的数字为32，这一组含有原本的位，所以正常查找编码表
// (3) 000000：对应的数字为0，这一组完全是由补位得到的，所以填充“=”
// (4) 000000：对应的数字为0，这一组完全是由补位得到的，所以填充“=”
 
 
 
// 解码原理相同，逆推即可

这里有一个动画讲解教程：

【【动画密码学】Base64编码&解码算法】https://www.bilibili.com/video/BV1Hp4y1g7Ex/?share_source=copy_web&vd_source=2c801bab51441760fc5e8a76d502c656

这里是我练习的编码解码源代码，比较简陋，仅作为理解使用，开发环境还是使用别人开发好的

• 没有进行细节处理，不喜勿喷，我的算法能力确实比较差

import java.io.ByteArrayOutputStream;
 
public class Base64 {
    private static final String Base64EncodeChars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println(Encode("mengxin".getBytes()));
        System.out.println(new String(Decode("bWVuZ3hpbg==")));
    }
 
    /**
     * Base64编码
     * @param src 要编码的数据
     * @return Base64编码后的字符串
     */
    public static String Encode(byte[] src) {
        int paddings = src.length % 3;
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        int i = 0;
        for (; i < src.length - paddings; i += 3) {
            sb.append(Base64EncodeChars.charAt(src[i] >> 2));
            sb.append(Base64EncodeChars.charAt(((src[i] & 3) << 4) | (src[i + 1] >> 4)));
            sb.append(Base64EncodeChars.charAt(((src[i + 1] & 15) << 2) | (src[i + 2] >> 6)));
            sb.append(Base64EncodeChars.charAt(src[i + 2] & 63));
        }
        if (paddings == 2) {
            sb.append(Base64EncodeChars.charAt(src[i] >> 2));
            sb.append(Base64EncodeChars.charAt(((src[i] & 3) << 4) | (src[i + 1] >> 4)));
            sb.append(Base64EncodeChars.charAt((src[i + 1] & 15) << 2));
            sb.append("=");
        } else if (paddings == 1) {
            sb.append(Base64EncodeChars.charAt(src[i] >> 2));
            sb.append(Base64EncodeChars.charAt((src[i] & 3) << 4));
            sb.append("=");
            sb.append("=");
        }
        return sb.toString();
    }
 
    /**
     * Base64解码
     * @param src 要解码的字符串
     * @return Base64解码后的数据
     */
 
    public static byte[] Decode(String src) {
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        int i = 0;
        for (; i < src.length() - 4; i += 4) {
            int i1 = Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i));
            int i2 = Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i + 1));
            int i3 = Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i + 2));
            int i4 = Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i + 3));
            baos.write((i1 << 2) | (i2 >> 4));
            baos.write(((i2 & 15) << 4) | (i3 >> 2));
            baos.write(((i3 & 3) << 6) | i4);
            //System.out.println(i1 + "|" + i2 + "|" + i3 + "|" + i4);
        }
        int i1 = Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i)) << 2 | (Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i + 1)) >> 4);
        if ('=' == src.charAt(i + 2)){
            baos.write(i1);
        } else {
            int i2 = (Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i + 1)) << 4) | (Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i + 2)) >> 2);
            if ('=' == src.charAt(i + 3)) {
                baos.write(i1);
                baos.write(i2);
            } else {
                baos.write(i1);
                baos.write(i2);
                baos.write((Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i + 2)) << 6) | (Base64EncodeChars.indexOf(src.charAt(i + 3))));
            }
        }
        return baos.toByteArray();
    }
}