Base64的由來
目前Base64已經成為網絡上常見的傳輸8Bit位元組代碼的編碼方式之一。
在做支付系統時，系統之間的封包互動都需要使用Base64對明文進行轉碼，然後再進行簽名或加密，之後再進行（或再次Base64）傳輸。那麼，Base64到底起到什麼作用呢？
在參數傳輸的過程中經常遇到的一種情況：使用全英文的沒問題，但一旦涉及到中文就會出現亂碼情況。
與此類似，網絡上傳輸的字元并不全是可列印的字元，比如二進制檔案、圖檔等。Base64的出現就是為了解決此問題，它是基于64個可列印的字元來表示二進制的資料的一種方法。
電子郵件剛問世的時候，隻能傳輸英文，但後來随着使用者的增加，中文、日文等文字的使用者也有需求，但這些字元并不能被伺服器或網關有效處理，是以Base64就登場了。随之，Base64在URL、Cookie、網頁傳輸少量二進制檔案中也有相應的使用。
Base64的編碼原理
Base64的原理比較簡單，每當我們使用Base64時都會先定義一個類似這樣的數組：
['A', 'B', 'C', ... 'a', 'b', 'c', ... '0', '1', ... '+', '/']
上面就是Base64的索引表，字元選用了”A-Z、a-z、0-9、+、/” 64個可列印字元，這是标準的Base64協定規定。
在日常使用中我們還會看到“=”或“==”号出現在Base64的編碼結果中，“=”在此是作為填充字元出現，後面會講到。
具體轉換步驟
第1步，将待轉換的字元串每三個位元組分為一組，每個位元組占8bit，那麼共有24個二進制位。
第2步，将上面的24個二進制位每6個一組，共分為4組。
第3步，在每組前面添加兩個0，每組由6個變為8個二進制位，總共32個二進制位，即四個位元組。
第4步，根據Base64編碼對照表（見下圖）獲得對應的值。
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
從上面的步驟我們發現：
- Base64字元表中的字元原本用6個bit就可以表示，現在前面添加2個0，變為8個bit，會造成一定的浪費。是以，Base64編碼之後的文本，要比原文大約三分之一。
- 為什麼使用3個位元組一組呢？因為6和8的最小公倍數為24，三個位元組正好24個二進制位，每6個bit位一組，恰好能夠分為4組。
示例說明
以下圖的表格為示例，我們具體分析一下整個過程。
第1步：“M”、“a”、”n”對應的ASCII碼值分别為77，97，110，對應的二進制值是01001101、01100001、01101110。如圖第二三行所示，由此組成一個24位的二進制字元串。
第2步：如圖紅色框，将24位每6位二進制位一組分成四組。
第3步：在上面每一組前面補兩個0，擴充成32個二進制位，此時變為四個位元組：00010011、00010110、00000101、00101110。分别對應的值（Base64編碼索引）為：19、22、5、46。
第4步：用上面的值在Base64編碼表中進行查找，分别對應：T、W、F、u。是以“Man”Base64編碼之後就變為：TWFu。
位數不足情況
上面是按照三個位元組來舉例說明的，如果位元組數不足三個，那麼該如何處理？
兩個位元組：兩個位元組共16個二進制位，依舊按照規則進行分組。此時總共16個二進制位，每6個一組，則第三組缺少2位，用0補齊，得到三個Base64編碼，第四組完全沒有資料則用“=”補上。是以，上圖中“BC”轉換之後為“QKM=”；
一個位元組：一個位元組共8個二進制位，依舊按照規則進行分組。此時共8個二進制位，每6個一組，則第二組缺少4位，用0補齊，得到兩個Base64編碼，而後面兩組沒有對應資料，都用“=”補上。是以，上圖中“A”轉換之後為“QQ==”；
注意事項
大多數編碼都是由字元串轉化成二進制的過程，而Base64的編碼則是從二進制轉換為字元串。與正常恰恰相反，
Base64編碼主要用在傳輸、存儲、表示二進制領域，不能算得上加密，隻是無法直接看到明文。也可以通過打亂Base64編碼來進行加密。
中文有多種編碼（比如：utf-8、gb2312、gbk等），不同編碼對應Base64編碼結果都不一樣。
延伸
上面我們已經看到了Base64就是用6位（2的6次幂就是64）表示字元，是以成為Base64。同理，Base32就是用5位，Base16就是用4位。大家可以按照上面的步驟進行演化一下。
Java 驗證
最後，我們用一段Java代碼來驗證一下上面的轉換結果：
import sun.misc.BASE64Encoder;
public class Base64Utils {
public static void main(String[] args) {
String man = "Man";
String a = "A";
String bc = "BC";
BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();
System.out.println("Man base64結果為：" + encoder.encode(man.getBytes()));
System.out.println("BC base64結果為：" + encoder.encode(bc.getBytes()));
System.out.println("A base64結果為：" + encoder.encode(a.getBytes()));
}
}
列印結果為：
Man base64結果為：TWFu
BC base64結果為：QkM=
A base64結果為：QQ==
以上結果與我們分析所得完全一緻。
原文連結：
https://www.choupangxia.com/topic/detail/61----------------------------轉載部分end-----------------------------
----------------------------補充内容 start-----------------------------
Base64URL
java.utni.Base64類的源碼的字元提供了兩種，一種是是普通的字元（rfc2045），一種是Url的字元(rf4648)。
https://tools.ietf.org/html/rfc4648 https://tools.ietf.org/html/rfc2045提供了三個編碼器
static final Encoder RFC4648 = new Encoder(false, null, -1, true);
static final Encoder RFC4648_URLSAFE = new Encoder(true, null, -1, true);
static final Encoder RFC2045 = new Encoder(false, CRLF, MIMELINEMAX, true);
提供了對外函數
/**
* Returns a {@link Encoder} that encodes using the
* <a href="#basic">Basic</a> type base64 encoding scheme.
*
* @return A Base64 encoder.
*/
public static Encoder getEncoder() {
return Encoder.RFC4648;
/**
* <a href="#url">URL and Filename safe</a> type base64
* encoding scheme.
public static Encoder getUrlEncoder() {
return Encoder.RFC4648_URLSAFE;
* <a href="#mime">MIME</a> type base64 encoding scheme.
public static Encoder getMimeEncoder() {
return Encoder.RFC2045;
編碼
* Encodes all bytes from the specified byte array into a newly-allocated
* byte array using the {@link Base64} encoding scheme. The returned byte
* array is of the length of the resulting bytes.
*
* @param src
* the byte array to encode
* @return A newly-allocated byte array containing the resulting
* encoded bytes.
*/
public byte[] encode(byte[] src) {
int len = outLength(src.length); // dst array size
byte[] dst = new byte[len];
int ret = encode0(src, 0, src.length, dst);
if (ret != dst.length)
return Arrays.copyOf(dst, ret);
return dst;
}
* Encodes the specified byte array into a String using the {@link Base64}
* encoding scheme.
* <p> This method first encodes all input bytes into a base64 encoded
* byte array and then constructs a new String by using the encoded byte
* array and the {@link java.nio.charset.StandardCharsets#ISO_8859_1
* ISO-8859-1} charset.
* <p> In other words, an invocation of this method has exactly the same
* effect as invoking
* {@code new String(encode(src), StandardCharsets.ISO_8859_1)}.
* @return A String containing the resulting Base64 encoded characters
@SuppressWarnings("deprecation")
public String encodeToString(byte[] src) {
byte[] encoded = encode(src);
return new String(encoded, 0, 0, encoded.length);
解碼
static final Decoder RFC4648 = new Decoder(false, false);
static final Decoder RFC4648_URLSAFE = new Decoder(true, false);
static final Decoder RFC2045 = new Decoder(false, true);
/**
* Decodes all bytes from the input byte array using the {@link Base64}
* encoding scheme, writing the results into a newly-allocated output
* byte array. The returned byte array is of the length of the resulting
* bytes.
* the byte array to decode
* @return A newly-allocated byte array containing the decoded bytes.
* @throws IllegalArgumentException
* if {@code src} is not in valid Base64 scheme
public byte[] decode(byte[] src) {
byte[] dst = new byte[outLength(src, 0, src.length)];
int ret = decode0(src, 0, src.length, dst);
if (ret != dst.length) {
dst = Arrays.copyOf(dst, ret);
}
Base64Utils工具類介紹
Spring有一個工具類：Base64Utils,提供了base64的封裝，底層用的是java.utni.Base64類。
看下源碼，都是對編碼和解碼對象的封裝
/*
* Copyright 2002-2017 the original author or authors.
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
* you may not use this file except in compliance with the License.
* You may obtain a copy of the License at
*
https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
* See the License for the specific language governing permissions and
* limitations under the License.
*/
package org.springframework.util;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
* A simple utility class for Base64 encoding and decoding.
* <p>Adapts to Java 8's {@link java.util.Base64} in a convenience fashion.
* @author Juergen Hoeller
* @author Gary Russell
* @since 4.1
* @see java.util.Base64
public abstract class Base64Utils {
private static final Charset DEFAULT_CHARSET = StandardCharsets.UTF_8;
/**
* Base64-encode the given byte array.
* @param src the original byte array
* @return the encoded byte array
*/
public static byte[] encode(byte[] src) {
if (src.length == 0) {
return src;
}
return Base64.getEncoder().encode(src);
}
* Base64-decode the given byte array.
* @param src the encoded byte array
* @return the original byte array
public static byte[] decode(byte[] src) {
return Base64.getDecoder().decode(src);
* Base64-encode the given byte array using the RFC 4648
* "URL and Filename Safe Alphabet".
* @since 4.2.4
public static byte[] encodeUrlSafe(byte[] src) {
return Base64.getUrlEncoder().encode(src);
* Base64-decode the given byte array using the RFC 4648
public static byte[] decodeUrlSafe(byte[] src) {
return Base64.getUrlDecoder().decode(src);
* Base64-encode the given byte array to a String.
* @param src the original byte array (may be {@code null})
* @return the encoded byte array as a UTF-8 String
public static String encodeToString(byte[] src) {
return "";
return new String(encode(src), DEFAULT_CHARSET);
* Base64-decode the given byte array from an UTF-8 String.
* @param src the encoded UTF-8 String
public static byte[] decodeFromString(String src) {
if (src.isEmpty()) {
return new byte[0];
return decode(src.getBytes(DEFAULT_CHARSET));
* Base64-encode the given byte array to a String using the RFC 4648
public static String encodeToUrlSafeString(byte[] src) {
return new String(encodeUrlSafe(src), DEFAULT_CHARSET);
* Base64-decode the given byte array from an UTF-8 String using the RFC 4648
public static byte[] decodeFromUrlSafeString(String src) {
return decodeUrlSafe(src.getBytes(DEFAULT_CHARSET));
特别需要注意的是 如果是對url進行編碼，要使用
Base64Utils.encodeToUrlSafeString,因為預設的字元集中“+和/”在Url中有特殊含義。
@Test
public void testURL() {
String url = "http://wwww.baidu.com/dfdfdfdf/dfdf=w測試哦rdfdfwe1231j2s+dfadfdf";
System.out.println(Base64Utils.encodeToUrlSafeString(url.getBytes()));
System.out.println(Base64Utils.encodeToString(url.getBytes()));
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版權聲明：本文為CSDN部落客「明明如月學長」的原創文章，遵循CC 4.0 BY-SA版權協定，轉載請附上原文出處連結及本聲明。
https://blog.csdn.net/w605283073/article/details/89112566![Java String.format方法的簡單使用[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)