关于Base64编码(Encode)与解码(Decode)的几种方式，这里面有道道

小鱼儿 2022-12-22 08:52 99阅读 0赞

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# **前言** #

**急于现在、立刻、马上解决问题的同学，请直接拉到最下面的【五、总结】！！！**

通过本篇的学习，你将学会Base64的基本概念，优缺点，常用的编码、解码方法，以及项目中的实战使用。

更多使用Base64编码的原因，以及实际使用Demo，请看我另一篇博文：[详解AES、MD5加密算法的区别和实现，包含Utils类][AES_MD5_Utils]

更多使用Base64的方法，以及实战用法，请看我另一篇博文：[Java Base64工具类，提供常用（文件、图片、PDF、URL）转换方法（原创博文，欢迎转载）][Java Base64_PDF_URL]

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# 一、Base64是什么？ #

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit[字节码][Link 1]的编码方式之一，是一种用64个字符来表示任意[二进制][Link 2]数据的方法；

Base64编码不仅比较简短，同时也具有不可读性，即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到，但这种方式很初级，很简单；

Base64只是一种通过查表的编码算法，不是安全领域下的加解密算法，所以不能单独用于加密，即使使用自定义的编码表也不行；

Base64的编码与解码，只是字符到二进制与二进制到字符的过程，所以特别适用于小段内容的编码，比如http、数字证书签名、Cookie的内容等。

注意，UTF-8和GBK中文格式的Base64编码结果是不同的。

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# 二、原理 #

Base64的原理很简单，首先，准备一个包含64个字符的数组：\['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/'\]

然后，对二进制数据进行处理，每3个字节一组，一共是**`3x8=24`bit**，划为4组，每组正好6个bit：

![20201124164502667.png][]

这样我们得到4个数字作为索引，然后查表，获得相应的4个字符，就是编码后的字符串。

所以，Base64编码会把3字节的二进制数据编码为4字节的文本数据，长度增加33%，好处是编码后的文本数据可以在邮件正文、网页等直接显示。

如果要编码的二进制数据不是3的倍数，最后会剩下1个或2个字节怎么办？Base64用`\x00`字节在末尾补足后，再在编码的末尾加上1个或2个`=`号，表示补了多少字节，解码的时候，会自动去掉。

此处解释摘自“廖雪峰”老师的官方描述，链接地址：[https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017684507717184][https_www.liaoxuefeng.com_wiki_1016959663602400_1017684507717184]

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# 三、Java下Base64的编码与解码 #

按照出现时间和JAR的不同，目前主流有三种方式，如下（此处借鉴了前辈经验）：

## 1.**sun.misc下的BASE64Encoder和BASE64Decoder** ##

用法如下（示例）：

import org.junit.Test;
    import java.io.IOException;
    import java.io.UnsupportedEncodingException;
    import sun.misc.BASE64Decoder;
    import sun.misc.BASE64Encoder;
    
    public class Base64Test {
    
        private static final BASE64Encoder ENCODE_64 = new BASE64Encoder();
        private static final BASE64Decoder DECODE_64 = new BASE64Decoder();
    
        @Test
        public void sun_misc_base64_T() {
            String text = "这是一串需要编码的明文，可以是URL、图片、文件或其他。";
            try {
                // 编码
                String encodedToStr = ENCODE_64.encodeBuffer(text.getBytes("UTF-8"));
                System.out.println("encodedToStr = " + encodedToStr);
                // 解码
                String byteToText = new String(DECODE_64.decodeBuffer(encodedToStr), "UTF-8");
                System.out.println("byteToText = " + byteToText);
            } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

结果展示：

encodedToStr = 6L+Z5piv5LiA5Liy6ZyA6KaB57yW56CB55qE5piO5paH77yM5Y+v5Lul5pivVVJM44CB5Zu+54mH
    44CB5paH5Lu25oiW5YW25LuW44CC
    byteToText = 这是一串需要编码的明文，可以是URL、图片、文件或其他。

**优缺点：**

*  这是JDK中自带的BASE64工具;
 *  但是所提供的Base64功能编码和解码的效率并不太高，而且在JDK1.9以后就不被维护了。

所以，我们完全不建议再使用此方法，只作为Base64知识的扩展，重点关注下面两种方法。

## 2.org.apache.commons.codec.binary**下的Base64** ##

用法如下（示例）：

import org.junit.Test;
    import java.io.UnsupportedEncodingException;
    import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
    
    public class Base64Test {
    
        private static final Base64 BASE_64 = new Base64();
    
        @Test
        public void sun_misc_base64_T() {
            String text = "这是一串需要编码的明文，可以是URL、图片、文件或其他。";
            try {
                // 编码
                String encodedToStr = BASE_64.encodeToString(text.getBytes("UTF-8"));
                System.out.println("encodedToText = " + encodedToStr);
                // 解码
                String byteToText = new String(BASE_64.decode(encodedToStr), "UTF-8");
                System.out.println("byteToText = " + byteToText);
            } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

结果展示：

encodedToText = 6L+Z5piv5LiA5Liy6ZyA6KaB57yW56CB55qE5piO5paH77yM5Y+v5Lul5pivVVJM44CB5Zu+54mH44CB5paH5Lu25oiW5YW25LuW44CC
    byteToText = 这是一串需要编码的明文，可以是URL、图片、文件或其他。

**优缺点：**

*  与sun.misc方式比较，它的效率更高，代码更简洁；
 *  与org.apache.commons.codec.binary方式比较，它所有的JDK版本都支持，不只局限于JDK1.8以上。

## 3.java.util**下的Base64** ##

这是JDK1.8的java.util套件中新增的类，目的就是高效的处理Base64的编码与解码，用法如下（示例）：

import org.junit.Test;
    import java.io.UnsupportedEncodingException;
    import java.util.Base64;
    
    public class Base64Test {
    
        private static final Base64.Decoder DECODE_64 = Base64.getDecoder();
        private static final Base64.Encoder ENCODE_64 = Base64.getEncoder();
    
        @Test
        public void sun_misc_base64_T() {
            String text = "这是一串需要编码的明文，可以是URL、图片、文件或其他。";
            try {
                // 编码
                String encodedToStr = ENCODE_64.encodeToString(text.getBytes("UTF-8"));
                System.out.println("encodedToStr = " + encodedToStr);
                // 解码
                String byteToText = new String(DECODE_64.decode(encodedToStr), "UTF-8");
                System.out.println("byteToText = " + byteToText);
            } catch (UnsupportedEncodingException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

结果展示：

encodedToStr = 6L+Z5piv5LiA5Liy6ZyA6KaB57yW56CB55qE5piO5paH77yM5Y+v5Lul5pivVVJM44CB5Zu+54mH44CB5paH5Lu25oiW5YW25LuW44CC
    byteToText = 这是一串需要编码的明文，可以是URL、图片、文件或其他。

**优缺点：**

*  java.util提供的Base64拥有更好的效能，实际测试编码与解码速度的话，比sun.misc套件提供的还要快至少11倍，比org.apache.commons.codec.binary提供的还要快至少3倍；
 *  但是，需要JDK1.8以后的版本才支持。

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# 四、Python下Base64的编码与解码 #

Python内置的Base64可以直接进行base64的编解码：

>>> import base64
    >>> base64.b64encode(b'binary\x00string')
    b'YmluYXJ5AHN0cmluZw=='
    >>> base64.b64decode(b'YmluYXJ5AHN0cmluZw==')
    b'binary\x00string'

由于标准的Base64编码后可能出现字符`+`和`/`，在URL中就不能直接作为参数，所以又有一种"url safe"的base64编码，其实就是把字符`+`和`/`分别变成`-`和`_`：

>>> base64.b64encode(b'i\xb7\x1d\xfb\xef\xff')
    b'abcd++//'
    >>> base64.urlsafe_b64encode(b'i\xb7\x1d\xfb\xef\xff')
    b'abcd--__'
    >>> base64.urlsafe_b64decode('abcd--__')
    b'i\xb7\x1d\xfb\xef\xff'

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# 五、总结 #

感觉Python里面没太多需要注意的，所以下面的总结只针对Java：

*  如果项目的JDK版本小于1.8，请使用org.apache.commons.codec.binary.Base64;
 *  如果项目的JDK版本大于1.8，请使用java.util.Base64;
 *  使用org.apache.commons.codec.binary.Base64时，要选择与项目JDK相符的JAR包，否则实现不了效果；
 *  java.util.Base64与org.apache.commons.codec.binary.Base64包冲突，不能同时存在一个类中；
 *  注意，UTF-8和GBK中文格式的Base64编码结果是不同的。

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[AES_MD5_Utils]: https://blog.csdn.net/weixin_44259720/article/details/102902641
[Java Base64_PDF_URL]: https://jiming.blog.csdn.net/article/details/110092870
[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%AD%97%E8%8A%82%E7%A0%81/9953683
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E4%BA%8C%E8%BF%9B%E5%88%B6/361457
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[https_www.liaoxuefeng.com_wiki_1016959663602400_1017684507717184]: https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017684507717184