Base64编码Java实现

一、什么是Base64编码

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一。Base64 主要不是加密，它主要的用途是把一些二进制数转成普通字符用于网络传输。 由于一些二进制字符在传输协议中属于控制字符，不能直接传送需要转换一下。Base64编码就是把二进制字节序列转化为ASCII字符序列。一般增加1/3长度，而且也是不可读的。 使用的字符包括大小写字母各26个，加上10个数字，和加号“+”，斜杠“/”，一共64个字符，等号“=”用来作为后缀用途。

二、Base64原理

[源数据]——>[获得源数据的二进制流]——>[每3个8位二进制转换为4个6位二进制]——>[每6位二进制转换为十进制]——>[对照表转换为Base64数据]

关键点：3个8位二进制转换4个6位二进制的方法 将输入的二进制数据流以每次读取6个bit的方式读取，不足6位的后补0,将每3个8位二进制转换为4个6位二进制，也就是说每3个8位字节将编码为4个6位字节（3×8 → 4×6）；不满4个字节的以“=”填充。其实这4个六位字节仍然是8位，只不过高两位被设置为0。当一个字节只有6位有效时，它的取值空间为0 到 2的6次方减1 即63，也就是说被转换的Base64编码的每一个编码的取值空间为（0-63）。事实上，0-63之间的ASCII码有许多不可见字符，所以应该再做一个映射，映射表（码表）为：

码字	个数	ASCII码	对应的6bit值
0 - 9	10个	48 - 57	52 - 61
A - Z	26个	65 - 90	0 - 25
a - z	26个	96 - 122	26 - 51
+	1个	43	62
/	1个	47	63

三、Base64应用

1.mail

由于rfc821有以下两条限制：

1)邮件的内容必须全部为7-比特的美国ascii码。

2)每一行的长度不能超过1000的字符 当邮件中有其他的非ASCII字符或二进制数据时，就需要做转换。这个就叫做Content-Transfer-Encoding，Base64就是其中的一种方法。在firefox你可以设置自己发送邮件的内容传输编码方式。在收到的邮件里，你可以查看邮件原文，看看原文的编码。

2.URL

有些应用需要把二进制数据放到URL里，URL只能是特定的一些ASCII字符。这时候，也需要用到BASE64编码。当然这也只是对二进制数据本身的编码，编码后的数据里面可能包含+/,真正放到URL里面时候，还需要URL-Encoding,变成%XX模式。

3.HTML中内嵌图片

就是说这种状况下，图片不是以链接地址的方式嵌到HTML中去的，图片本身已被BASE64成字符串放到HTML页面文本中去了，成为HTML文本的一部分。当HTML页面拉取完成之后，图片数据也就下来了，不再需要再去拉取图片.如下格式：

<img src='data:image/png;base64，base64code'>

这种标签图片的显示需要浏览器的支持，先Base64解码，再去显示不同格式的图片。 使用data: URI直接在网页中嵌入，data: URI定义于IETF标准的RFC 2397。 data: URI的基本使用格式如下：

data:[<MIME-type>][;base64|charset=some_charset],<data>

mime-type是嵌入数据的mime类型，比如png图片就是image/png。如果后面跟base64，说明后面的data是采用base64方式进行编码的。 获得图片的base64编码，base64编码工具不少，对于前端制作，下面这个本地图片base64编码获取页面是值得推荐的： *Encode Data URL By PuterJam *。

4.简单加密

迅雷等下载工具，就有他们自己特有的下载链接，如thunder://其实就是把一个HTTP URL资源地址加上了某些东西后再进行BASE64编码，然后加上thunder://头。 垃圾讯息传播者用Base64来避过反垃圾邮件工具，因为那些工具通常都不会翻译Base64的讯息。

5.百度地图地址转化

百度地图api的地址转化（例如gps坐标->百度地图坐标）结果，使用了base64加密。

四、Java编码实现

/**
 * 
 * @ClassName: SecurityBase64
 * @Description: 用于编码请求参数
 * @author BuilderQiu
 * @date 2013-9-23 上午10:52:1
 */
public class SecurityBase64 {
    //对照表
    private static String base64hash = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789-/";
    //"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789-/";
    private SecurityBase64(){}
    private static class TEMP{
        public static final SecurityBase64 instance = new SecurityBase64();
    }
    public static Security getInstance(){
        return TEMP.instance;
    }
    private void checkSecurity(){
        if("".equals(base64hash)||base64hash==null||base64hash.length()!=64){
            throw new RuntimeException(Security.class+"was initialize failed!");
        }
    }
    /**
     * 
     * @Title: encode
     * @Description: 编码
     * @param @param src
     * @param @return
     * @return String
     * @throws
     */
    public String encode(String src){
        checkSecurity();
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        byte[] bytes = src.getBytes();
        int length = bytes.length;
        int mod = 0;
        byte prev = 0;
        for(int i=0;i<length;i++){
            mod = i%3;
            if(mod==0){
                result.append(base64hash.charAt((bytes[i] >> 2) & 0x3F));
            }else if(mod==1){
                result.append(base64hash.charAt((prev << 4 | bytes[i] >> 4  &0x0F )& 0x3F));
            }else{
                result.append(base64hash.charAt((bytes[i] >> 6 & 0x03 | prev << 2) & 0x3F));
                result.append(base64hash.charAt(bytes[i] & 0x3F));
            }
            prev = bytes[i];
        }
        if(mod==0){
            result.append(base64hash.charAt(prev << 4 & 0x3C));
            result.append("==");
        }else if(mod==1){
            result.append(base64hash.charAt(prev << 2 & 0x3F));
            result.append("=");
        }
        return result.toString();
    }
    /**
     * 
     * @Title: decode
     * @Description: 解码
     * @param @param src
     * @param @return
     * @return String
     * @throws
     */
    public String decode(String src){
        if(StringUtil.isBlank(src)){
            return "";
        }
        checkSecurity();
        byte temp = 0;
        String result = "";
        for(int i=0;i<src.length();i++){
            temp = (byte) base64hash.indexOf(src.charAt(i));
            if(temp==-1){
                result+="000000";
            }else{
                String t = Integer.toBinaryString(temp);
                if(t.length()==7){
                    t = t.substring(1);
                }else if(t.length()==8){
                    t = t.substring(2);
                }
                while(t.length()<6){
                    t = "0"+t;
                }
                result+=t;
            }
        }
        while(result.endsWith("00000000")){
            result = result.substring(0,result.length()-8);
        }
        byte[] bytes = new byte[result.length()/8];
        for(int i=0;i<bytes.length;i++){
            bytes[i]= Integer.valueOf(result.substring(i*8,(i+1)*8),2).byteValue();
        }
        return new String(bytes);
    }
    public void setBase64hash(String base64hash) {
        Security.base64hash = base64hash;
    }
    /**
     * 
     * @Title: randomTable
     * @Description: 生成随机对照表
     * @param @return
     * @return String
     * @throws
     */
    public static String randomTable(){
        String base = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789-/";
        List<Character> list = new ArrayList<Character>();
        for(int i=0;i<base.length();i++){
            list.add(base.charAt(i));
        }
        Collections.shuffle(list);
        base = "";
        for(Character ch:list){
            base += ch;
        }
        return base;
    }
}