关于Base64编码(Encode)与解码(Decode)的几种方式，这里面有道道_base64encode

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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

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）

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一、Base64是什么？

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节码的编码方式之一，是一种用64个字符来表示任意二进制数据的方法；

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=24bit，划为4组，每组正好6个bit：

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

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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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