Web Service 进阶 (八)BASE64Decoder 小解

作者：No Silver Bullet

2022 年 6 月 09 日
本文字数：2566 字
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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，大家可以查看 RFC2045 ～RFC2049 ，上面有 MIME 的详细规范。

Base64 要求把每三个 8Bit 的字节转换为四个 6Bit 的字节（3*8 = 4*6 = 24 ），然后把 6Bit 再添两位高位 0 ，组成四个 8Bit 的字节，也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长 1/3 。

这样说会不会太抽象了？不怕，我们来看一个例子：

转换前 aaaaaabb ccccdddd eeffffff

转换后 00aaaaaa 00bbcccc 00ddddee 00ffffff

应该很清楚了吧？上面的三个字节是原文，下面的四个字节是转换后的 Base64 编码，其前两位均为 0 。

转换后，我们用一个码表来得到我们想要的字符串（也就是最终的 Base64 编码），这个表是这样的：

Table 1: The Base64 Alphabet

Value Encoding Value Encoding Value Encoding Value Encoding

      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

复制代码

让我们再来看一个实际的例子，加深印象！

转换前 10101101 1011 1010 01110110

转换后 00101011 00011011 00101001 00110110

十进制 43 27 41 54

对应码表中的值 r b p 2

所以上面的 24 位编码，编码后的 Base64 值为 rbp2

解码同理，把 rbq2 的二进制位连接上再重组得到三个 8 位值，得出原码。

（解码只是编码的逆过程，在此我就不多说了，另外有关 MIME 的 RFC 还是有很多的，如果需要详细情况请自行查找。）

用更接近于编程的思维来说，编码的过程是这样的：

1. 第一个字符通过右移 2 位获得第一个目标字符的 Base64 表位置，根据这个数值取到表上相应的字符，就是第一个目标字符。
2. 然后将第一个字符左移 4 位加上第二个字符右移 4 位，即获得第二个目标字符。
再将第二个字符左移 2 位加上第三个字符右移 6 位，获得第三个目标字符。
3. 最后取第三个字符的右 6 位即获得第四个目标字符。

在以上的每一个步骤之后，再把结果与 0x3F 进行 AND 位操作，就可以得到编码后的字符了。

可是等等…… 聪明的你可能会问到，原文的字节数量应该是 3 的倍数啊，如果这个条件不能满足的话，那该怎么办呢？

我们的解决办法是这样的：原文的字节不够的地方可以用全 0 来补足，转换时 Base64 编码用= 号来代替。这就是为什么有些 Base64 编码会以一个或两个等号结束的原因，但等号最多只有两个。因为：

余数 = 原文字节数 MOD 3

所以余数任何情况下都只可能是 0 ，1 ，2 这三个数中的一个。如果余数是 0 的话，就表示原文字节数正好是 3 的倍数（最理想的情况啦）。如果是 1 的话，为了让 Base64 编码是 4 的倍数，就要补 2 个等号；同理，如果是 2 的话，就要补 1 个等号。

示例一：

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;
public class Test {
    public static void main(String args[]) throws IOException {
        BASE64Encoder encode = new BASE64Encoder();
        String base64 = encode.encode(" 五笔字型电子计算机".getBytes());
        System.out.println(base64);
        BASE64Decoder decode = new BASE64Decoder();
        byte [] b = decode.decodeBuffer(base64);
        System.out.println( new String(b));
    }
}

复制代码

输出：

zuWxytfW0M2159fTvMbL47v6

五笔字型电子计算机

JRE 中 sun 和 com.sun 开头包的类都是未被文档化的，他们属于 java, javax

类库的基础，其中的实现大多数与底层平台有关，一般来说是不推荐使用的。

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就可以了。

示例二：

try {
    byte[] KEY_DATA = {1,8,-49,-31,77,90,10,121,-14,109,107,38,29,68,59,5,82,49,31,42,-25,67,96,15};
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(" DESede/ECB/PKCS5Padding ");
    SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(KEY_DATA, "DESede");// 生成加密解密需要的 Key
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
    byte[] res = cipher.doFinal(data.getBytes());
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}