Base64編碼是基于64個(gè)字符(字符分別為：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxzy0123456789+/)的編碼方式，因?yàn)?的6次方正好為64，所以我們用6bit就可以表示出64個(gè)字符，eg:000000對(duì)應(yīng)'A'，000001對(duì)應(yīng)'B'，111111對(duì)應(yīng)'/'。
轉(zhuǎn)換表如下：
QQ截圖20160411092432.png
按我們的習(xí)慣，8bit是1個(gè)字節(jié)，所以我們正常使用的時(shí)候，一般都是1Byte=8bit(字符'a'=97=01100001)來(lái)使用。所以我們處理字符串的時(shí)候會(huì)遇到8bit/16bit/24bit/32bit……的情況，而B(niǎo)ase64按照6bit為一個(gè)單元，處理的時(shí)候會(huì)遇到6bit/12bit/18bit/24bit/30bit……的情況，8和6的最小公倍數(shù)是24，所以我們用1、2、3個(gè)正常字符這三種情況就可以把所有需要轉(zhuǎn)換成Base64的字符串概括了。
- 被3整除個(gè)字符(3/6/9/12……)：abc=01100001 01100010 01100011 分成Base64分組后為：011000 010110 001001 100011 即24 22 9 35，對(duì)應(yīng)Base64編碼的 YWJj
- 除3余1個(gè)字符(2/5/8/11……)：ab=01100001 01100010，分成Base64分組后為：011000 010110 0010，0010不夠6bit，需要補(bǔ)0為：001000，得到Y(jié)WI，因?yàn)?個(gè)Base編碼為一組，最后再補(bǔ)上'='補(bǔ)齊一組，即：YWI=
- 除3余2個(gè)字符(1/4/7/10……)：a=011000010，分成Base64分組后為：011000 01，01不夠6bit，需要補(bǔ)0為：010000，得到Y(jié)Q，因?yàn)?個(gè)Base編碼為一組，最后再補(bǔ)上'='補(bǔ)齊一組，即：YQ==
上面的文字歸結(jié)為下圖：
QQ截圖20160411094646.png
可以看出，所有轉(zhuǎn)換后的Base64編碼都是4個(gè)字符的倍數(shù)(4/8/12/16……)，如果不夠4個(gè)字符的，都用'='填充了。
/**
* <p>Base64編碼是基于64個(gè)字符(字符分別為：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxzy0123456789+/)的編碼方式，
* 因?yàn)?的6次方正好為64，所以我們用6bit就可以表示出64個(gè)字符，eg:000000對(duì)應(yīng)A，000001對(duì)應(yīng)B</p>
* <p>按我們的習(xí)慣，一般都是1Byte=8bit(字符'a'=97=01100001)的使用，所以我們可以用24bit(6和8的最小公倍數(shù))來(lái)進(jìn)行分組，24正好事3BYTE，可以分出4組Base64的分組，需要編碼的字符串有如下情況：
* <li>被3整除：abc=01100001 01100010 01100011 分成Base64分組后為：011000 010110 001001 100011 即24 22 9 35，對(duì)應(yīng)Base64編碼的 YWJj</li>
* <li>除3余1：ab=01100001 01100010，分成Base64分組后為：011000 010110 0010，0010不夠6bit，需要補(bǔ)0為：001000，得到Y(jié)WI，因?yàn)?個(gè)Base編碼為一組，最后再補(bǔ)上'='補(bǔ)齊一組，即：YWI=</li>
* <li>除3余2：a=011000010，分成Base64分組后為：011000 01，01不夠6bit，需要補(bǔ)0為：010000，得到Y(jié)Q，因?yàn)?個(gè)Base編碼為一組，最后再補(bǔ)上'='補(bǔ)齊一組，即：YQ==</li>
* </p>
* @author chmod400
*
*/
public class Base64Utils {
private static String codeStr = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxzy0123456789+/";
private static char[] code = codeStr.toCharArray();
/**
* 對(duì)字符串進(jìn)行Base64編碼
* @param str
* @return
*/
public static String encode(String str) {
if(str == null) {
throw new NullPointerException();
}
StringBuffer result = new StringBuffer();
// 字符串轉(zhuǎn)為二進(jìn)制
String binStr = str2Bin(str);
// 6bit 為一個(gè)單元，需要補(bǔ)0的位數(shù)
int tail = binStr.length() % 6;
if(tail != 0) {//最后剩2bit，需要補(bǔ)4位，剩4位需要補(bǔ)2bit
tail = 6 - tail;
}
for(int i = 0; i < tail; i++) {
binStr += "0";
}
for(int i = 0; i < binStr.length() / 6; i++) {
int beginIndex = i * 6;
String s = binStr.substring(beginIndex, beginIndex+6);
// 二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制
int codePoint = Integer.valueOf(s, 2);
// 對(duì)應(yīng)的字符
char c = code[codePoint];
result.append(c);
}
// 需要補(bǔ)=的位數(shù)
int groupNum = binStr.length() / 6;// 6bit為一組
if((groupNum % 4) != 0) {
tail = 4 - groupNum % 4;
}
for(int i = 0; i < tail; i++) {
result.append("=");
}
return result.toString();
}
/**
* base64解碼
* @param str
* @return
*/
public static String decode(String str) {
if(str == null) {
throw new NullPointerException();
}
StringBuffer result = new StringBuffer();
// 去除末尾的'='
int index = str.indexOf("=");
if (index >= 0) {
str = str.substring(0, index);
}
// base64字符串轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制
String binStr = base64Str2Bin(str);
// 將二進(jìn)制按8bit一組還原成原字符
for(int i = 0; i < binStr.length() / 8; i++) {
int beginIndex = i * 8;
String s = binStr.substring(beginIndex, beginIndex+8);
String c = bin2Str(s);
result.append(c);
}
return result.toString();
}
/**
* 字符串轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制字符串
* @param str
* @return
*/
private static String str2Bin(String str) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
// 字符串轉(zhuǎn)為字符數(shù)組
char[] c = str.toCharArray();
for(int i = 0; i < c.length; i++) {
// 將每個(gè)字符轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制
String s = Integer.toBinaryString(c[i]);
// 需要補(bǔ)0的長(zhǎng)度
int len = 8 - s.length();
for(int j = 0; j < len; j++) {
s = "0" + s;
}
sb.append(s);
}
return sb.toString();
}
/**
* Base64字符串轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制字符串
* @param str
* @return
*/
private static String base64Str2Bin(String str) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
// 字符串轉(zhuǎn)為字符數(shù)組
char[] c = str.toCharArray();
for(int i = 0; i < c.length; i++) {
// 將每個(gè)字符轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制
int index = codeStr.indexOf(c[i]);
String s = Integer.toBinaryString(index);
// 需要補(bǔ)0的長(zhǎng)度
int len = 6 - s.length();
for(int j = 0; j < len; j++) {
s = "0" + s;
}
sb.append(s);
}
return sb.toString();
}
/**
* 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為字符串
* @param binStr
* @return
*/
private static String bin2Str(String binStr) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for(int i = 0; i < binStr.length() / 8; i++) {
int beginIndex = i * 8;
String s = binStr.substring(beginIndex, beginIndex+8);
// 二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制
int codePoint = Integer.valueOf(s, 2);
// 對(duì)應(yīng)的字符
char c = Character.toChars(codePoint)[0];
sb.append(c);
}
return sb.toString();
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(str2Bin("ab"));
// System.out.println(bin2Str("000001000001000001000000"));
/*System.out.println(encode("a"));
System.out.println(encode("ab"));
System.out.println(encode("abc"));
System.out.println(encode(""));
System.out.println(encode(null));*/
// System.out.println(encode(codeStr));
System.out.println(decode("YQ=="));
System.out.println(decode("YWI="));
System.out.println(decode("YWJj"));
System.out.println(decode("QUJDREVGR0hJSktMTU5PUFFSU1RVVldYWVphYmNkZWZnaGlqa2xtbm9wcXJydHV2d3h6eTAxMjM0NTY3ODkrLw=="));
System.out.println(decode(""));
System.out.println(decode(null));
}
}
