base64的实现原理

base64是处理二进制数据的一种编码方式，可用于把二进制数据编码成64个可打印的字符。

学习base64之前，先了解一下什么是字节与编码

什么是字节

互联网中的数据都是用字节来表示的，一个字节有8位二进制数据组成即00000000 -- 11111111

什么是编码

编码是把字符串转化成二进制数据的一种方式，计算机发展的过程中，最先定义了ASCII编码，用于表示英文字符和一些英文字符为128个字符；后来随着计算机被普及到各国ASCII的编码已经不能满足于显示各国语言的文字，所以说后面发展出了GBK、UNICODE 、UTF8、UTF16等不同类型的编码，在utf8编码中一个英文字符占用1个字节，一个中文字符占用3个字节

base64编码表

码值	字符	码值	字符	码值	字符	码值	字符
0	A	16	Q	32	g	48	w
1	B	17	R	33	h	49	x
2	C	18	S	34	i	50	y
3	D	19	T	35	j	51	z
4	E	20	U	36	k	52	0
5	F	21	V	37	l	53	1
6	G	22	W	38	m	54	2
7	H	23	X	39	n	55	3
8	I	24	Y	40	o	56	4
9	J	25	Z	41	p	57	5
10	K	26	a	42	q	58	6
11	L	27	b	43	r	59	7
12	M	28	c	44	s	60	8
13	N	29	d	45	t	61	9
14	O	30	e	46	u	62	+
15	P	31	f	47	v	63	/

base64的实现

base64是，64代表的就是6位二进制数据，通过把字符串转化为二进制数据，然后按照每6位二进制数据来进行分割再把这6位二进制数据转化为10进制数找到对应的映射表就可生成base64编码

具体实现步骤如下：

1. 字符串转化为2进制数据
2. 2进制数据按照每6位一组分割, 不足6位的补0
3. 6位二进制数据转化为十进制数
4. 在对应的base64映射表中找到对应的映射字符，补0的每两位用一个=号表示

例子

以字符串'A'为例

1. 首先转为16进制数据为41对应的二进制数据为01000001
2. 每6位二进制数据分割为一组结果为010000 010000
3. 6位二进制转化为10进制的结果为16 16
4. base64映射表对用的字符为Q Q
5. 因为补了4个0所以字符串A对用的base64编码就为QQ==

代码实现

function addZero2Front(str) {
    let len = str.length
    while (len < 8) {
        str = '0' + str
        len++
    }

    return str
}

function getBinary(str) {
    const buf = Buffer.from(str)
    let binary = ''
    for (let i = 0; i < buf.length; i++) {
        binary += addZero2Front(
            buf[i].toString(2)
        )
    }
    return binary
}

let map = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/'

function base64(str) {
    let binary = getBinary(str)
    let num = binary.length % 6
    let needAddZeroLen = num !== 0 ? 6 - num : num
    let i = needAddZeroLen;
    let endStr = ''
    let res = ''
    while (i > 0) {
        binary += '0'
        i--
    }
    i = needAddZeroLen
    while ( i > 0) {
        endStr += '='
        i -= 2
    }
    i = 0
    while (i < binary.length) {
        let idx = parseInt(
            binary.slice(i, i + 6),
            2
        )
        res += map[idx]
        i+=6
    }

    res += endStr
    return res
}

结束语

虽然base64可以便于二进制数据传输且不会造成乱码；但是值得注意的是，由于base64的性质（把8个字节转化为6个字节储存），所以不可避免的会把文件的大小增大1/3，所以base64也不可盲目使用