Java 8會因為将lambdas，流，新的日期/時間模型和Nashorn JavaScript引擎引入Java而被記住。有些人還會記得Java 8，因為它引入了各種小但有用的功能，例如Base64 API。什麼是Base64以及如何使用此API？這篇文章回答了這些問題。
什麼是Base64？
Base64是一種二進制到文本編碼方案，通過将二進制資料轉換為基數-64表示，以可列印的ASCII字元串格式表示二進制資料。每個Base64數字恰好代表6位二進制資料。
Base64請求評論檔案
在RFC 1421中首次描述了Base64（但沒有命名）：Internet電子郵件的隐私增強：第一部分：消息加密和認證過程。後來，它在RFC 2045中正式呈現為Base64 ：多用途Internet郵件擴充（MIME）第一部分：Internet消息體的格式，随後在RFC 4648：Base16，Base32和Base64資料編碼中重新通路。
Base64用于防止資料在傳輸過程中通過資訊系統（例如電子郵件）進行修改，這些資訊系統可能不是8-bit clean（它們可能是8位值）。例如，您将圖像附加到電子郵件消息，并希望圖像到達另一端而不會出現亂碼。您的電子郵件軟體對圖像進行Base64編碼并将等效文本插入到郵件中，如下圖所示：
Content-Disposition: inline;
filename=IMG_0006.JPG
Content-Transfer-Encoding: base64
/9j/4R/+RXhpZgAATU0AKgAAAAgACgEPAAIAAAAGAAAAhgEQAAIAAAAKAAAAjAESAAMAAAABAAYA
AAEaAAUAAAABAAAAlgEbAAUAAAABAAAAngEoAAMAAAABAAIAAAExAAIAAAAHAAAApgEyAAIAAAAU
AAAArgITAAMAAAABAAEAAIdpAAQAAAABAAAAwgAABCRBcHBsZQBpUGhvbmUgNnMAAAAASAAAAAEA
...
NOMbnDUk2bGh26x2yiJcsoBIrvtPe3muBbTRGMdeufmH+Nct4chUXpwSPk/qK9GtJRMWWVFbZ0JH
I4rf2dkZSbOjt7hhEzwcujA4I7Gust75pYVwAPpXn+kzNLOVYD7xFegWEKPkHsM/pU1F0NKbNS32
o24sSCOlaaFYLUhjky4x9PSsKL5bJsdWkAz3xirH2dZLy1DM2C44zx1FZqL2PTXY/9k=
插圖顯示此編碼圖像以
/
開頭和結尾
=
。在
...
表明未展示的文字。請注意，此示例或任何其他示例的整個編碼比原始二進制資料大大約33％。
收件人的電子郵件軟體将對編碼的文本圖像進行Base64解碼，以恢複原始二進制圖像。對于此示例，圖像将與消息的其餘部分一起顯示。
Base64編碼和解碼
Base64依賴于簡單的編碼和解碼算法。它們使用65個字元的US-ASCII子集，其中前64個字元中的每一個都映射到等效的6位二進制序列。這是字母表：
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 (pad) =
15 P 32 g 49 x
16 Q 33 h 50 y
第65個字元（
=
）用于将Base64編碼的文本填充到整數大小，如下所述。
編碼算法接收8位位元組的輸入流。假定該流首先以最高有效位排序：第一位是第一個位元組中的高位，第八位是該位元組中的低位，依此類推。
從左到右，這些位元組被組織成24位組。每組被視為四個連接配接的6位組。每個6位組索引為64個可列印字元的數組; 輸出結果字元
當在編碼資料的末尾有少于24位可用時，添加零位（在右側）以形成整數個6位組。然後，可以輸出一個或兩個
=
填充字元。有兩種情況需要考慮：
- 一個剩餘位元組：将四個零位附加到該位元組以形成兩個6位組。每個組索引數組并輸出結果字元。在這兩個字元之後，輸出兩個
=
- 剩下的兩個位元組：兩個零位附加到第二個位元組，形成三個6位組。每個組索引數組并輸出結果字元。在這三個字元之後，輸出一個
=
讓我們考慮三個例子來了解編碼算法的工作原理。首先，假設我們希望編碼
@!*
：
Source ASCII bit sequences with prepended 0 bits to form 8-bit bytes:
@ ! *
01000000 00100001 00101010
Dividing this 24-bit group into four 6-bit groups yields the following:
010000 | 000010 | 000100 | 101010
These bit patterns equate to the following indexes:
16 2 4 42
Indexing into the Base64 alphabet shown earlier yields the following encoding:
QCEq
我們将繼續将輸入序列縮短為
@!
：
Source ASCII bit sequences with prepended 0 bits to form 8-bit bytes:
@ !
01000000 00100001
Two zero bits are appended to make three 6-bit groups:
010000 | 000010 | 000100
These bit patterns equate to the following indexes:
16 2 4
Indexing into the Base64 alphabet shown earlier yields the following encoding:
QCE
An = pad character is output, yielding the following final encoding:
QCE=
最後一個示例将輸入序列縮短為
@
：
Source ASCII bit sequence with prepended 0 bits to form 8-bit byte:
@
01000000
Four zero bits are appended to make two 6-bit groups:
010000 | 000000
These bit patterns equate to the following indexes:
16 0
Indexing into the Base64 alphabet shown earlier yields the following encoding:
QA
Two = pad characters are output, yielding the following final encoding:
QA==
解碼算法是編碼算法的逆。但是，檢測到不在Base64字母表中的字元或填充字元數不正确時，可以自由采取适當的措施。
Base64變種
已經設計了幾種Base64變體。一些變體要求編碼的輸出流被分成多行固定長度，每行不超過一定的長度限制，并且（最後一行除外）通過行分隔符與下一行分開（回車
r
後跟一行換行
n
）。我描述了Java 8的Base64 API支援的三種變體。檢視Wikipedia的Base64條目以擷取完整的變體清單。
Basic
RFC 4648描述了一種稱為Basic的Base64變體。此變體使用RFC 4648和RFC 2045的表1中所示的Base64字母表（并在本文前面所示）進行編碼和解碼。編碼器将編碼的輸出流視為一行; 沒有輸出行分隔符。解碼器拒絕包含Base64字母表之外的字元的編碼。請注意，可以覆寫這些和其他規定。
MIME
RFC 2045描述了一種稱為MIME的Base64變體。此變體使用RFC 2045的表1中提供的Base64字母表進行編碼和解碼。編碼的輸出流被組織成不超過76個字元的行; 每行（最後一行除外）通過行分隔符與下一行分隔。解碼期間将忽略Base64字母表中未找到的所有行分隔符或其他字元。
URL and Filename Safe
RFC 4648描述了一種稱為URL和檔案名安全的Base64變體。此變體使用RFC 4648的表2中提供的Base64字母表進行編碼和解碼。字母表與前面顯示的字母相同，隻是
-
替換
+
和
_
替換
/
。不輸出行分隔符。解碼器拒絕包含Base64字母表之外的字元的編碼。
Base64編碼在冗長的二進制資料和HTTP GET請求的上下文中很有用。我們的想法是對這些資料進行編碼，然後将其附加到HTTP GET URL。如果使用Basic或MIME變體，則編碼資料中的任何
+
或
/
字元必須被URL編碼為十六進制序列（
+
變為
%2B
和
/
變為
%2F
）。生成的URL字元串會稍長一些。通過更換
+
同
-
和
/
同
_
，URL和檔案名安全消除了對URL編碼器/解碼器（和它們的編碼值的長度影響）的需要。此外，當編碼資料用于檔案名時，此變體很有用，因為Unix和Windows檔案名不能包含
/
。
使用Java的Base64 API
Java 8引入一個Base64 API，包括
java.util.Base64
類及其嵌套
static
類
Encoder
和
Decoder
。
Base64
有幾種擷取編碼器和解碼器的
static
方法：
-
Base64.Encoder getEncoder()
-
Base64.Decoder getDecoder()
-
Base64.Encoder getMimeEncoder()
-
Base64.Encoder getMimeEncoder(int lineLength, byte[] lineSeparator)
lineLength
lineLength
lineSeparator
lineSeparator
java.lang.IllegalArgumentException
getMimeEncoder()
getMimeEncoder(int lineLength, byte[] lineSeparator)
-
Base64.Decoder getMimeDecoder()
-
Base64.Encoder getUrlEncoder()
-
Base64.Decoder getUrlDecoder()
Base64.Encoder
提出了幾種用于編碼位元組序列的線程安全執行個體方法 将空引用傳遞給以下方法之一會導緻
java.lang.NullPointerException
：
-
byte[] encode(byte[] src)
src
-
int encode(byte[] src, byte[] dst)
src
dst
dst
IllegalArgumentException
dst
-
ByteBuffer encode(ByteBuffer buffer)
buffer
java.nio.ByteBuffer
buffer
-
String encodeToString(byte[] src)
src
new String(encode(src), StandardCharsets.ISO_8859_1)
-
Base64.Encoder withoutPadding()
-
OutputStream wrap(OutputStream os)
Base64.Decoder
提出了幾種解碼位元組序列的線程安全執行個體方法。将空引用傳遞給以下方法之一會導緻
NullPointerException
：
-
byte[] decode(byte[] src)
src
IllegalArgumentException
-
int decode(byte[] src, byte[] dst)
src
dst
dst
IllegalArgumentException
dst
-
byte[] decode(String src)
src
decode(src.getBytes(StandardCharsets.ISO_8859_1))
IllegalArgumentException
-
ByteBuffer decode(ByteBuffer buffer)
buffer
java.nio.ByteBuffer
buffer
IllegalArgumentException
buffer
-
InputStream wrap(InputStream is)
is
read()
java.io.IOException
你好，Base64
Java的Base64 API易于使用。考慮一個“Hello，World”式程式，使用Basic編碼器對Base64進行編碼，然後使用Basic解碼器對編碼文本進行Base64解碼。清單1展示了源代碼。
清單1。 HelloBase64.java
HelloBase64.java
import java.util.Base64;
public class HelloBase64
{
public static void main(String[] args)
{
String msg = "Hello, Base64!";
Base64.Encoder enc = Base64.getEncoder();
byte[] encbytes = enc.encode(msg.getBytes());
for (int i = 0; i < encbytes.length; i++)
{
System.out.printf("%c", (char) encbytes[i]);
if (i != 0 && i % 4 == 0)
System.out.print(' ');
}
System.out.println();
Base64.Decoder dec = Base64.getDecoder();
byte[] decbytes = dec.decode(encbytes);
System.out.println(new String(decbytes));
}
}
編譯清單1如下：
javac HelloBase64.java
運作生成的應用程式如下：
java HelloBase64
您應該觀察以下輸出：
SGVsb G8sI EJhc 2U2N CE=
Hello, Base64!
檔案編碼和解碼
Base64對編碼檔案更有用。我已經建立了第二個應用程式，它示範了這個有用性以及更多的Base64 API。清單2顯示了應用程式的源代碼。
清單2。 FileEncDec.java
FileEncDec.java
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.util.Base64;
public class FileEncDec
{
public static void main(String[] args)
{
if (args.length != 1)
{
System.err.println("usage: java FileEncDec filename");
return;
}
try (FileInputStream fis = new FileInputStream(args[0]))
{
Base64.Encoder enc1 = Base64.getEncoder();
Base64.Encoder enc2 = Base64.getMimeEncoder();
Base64.Encoder enc3 = Base64.getUrlEncoder();
OutputStream os1 = enc1.wrap(new FileOutputStream(args[0] + "1.enc"));
OutputStream os2 = enc2.wrap(new FileOutputStream(args[0] + "2.enc"));
OutputStream os3 = enc3.wrap(new FileOutputStream(args[0] + "3.enc"));
int _byte;
while ((_byte = fis.read()) != -1)
{
os1.write(_byte);
os2.write(_byte);
os3.write(_byte);
}
os1.close();
os2.close();
os3.close();
}
catch (IOException ioe)
{
System.err.printf("I/O error: %s%n", ioe.getMessage());
}
try (FileOutputStream fos1 = new FileOutputStream("1" + args[0]);
FileOutputStream fos2 = new FileOutputStream("2" + args[0]);
FileOutputStream fos3 = new FileOutputStream("3" + args[0]))
{
Base64.Decoder dec1 = Base64.getDecoder();
Base64.Decoder dec2 = Base64.getMimeDecoder();
Base64.Decoder dec3 = Base64.getUrlDecoder();
InputStream is1 = dec1.wrap(new FileInputStream(args[0] + "1.enc"));
InputStream is2 = dec2.wrap(new FileInputStream(args[0] + "2.enc"));
InputStream is3 = dec3.wrap(new FileInputStream(args[0] + "3.enc"));
int _byte;
while ((_byte = is1.read()) != -1)
fos1.write(_byte);
while ((_byte = is2.read()) != -1)
fos2.write(_byte);
while ((_byte = is3.read()) != -1)
fos3.write(_byte);
is1.close();
is2.close();
is3.close();
}
catch (IOException ioe)
{
System.err.printf("I/O error: %s%n", ioe.getMessage());
}
}
}
該
FileEncDec
應用程式需要一個檔案作為其孤立指令行參數的名稱。它繼續打開此檔案并讀取其内容。每個讀取位元組通過不同的編碼器和包裝的輸出流寫入另一個檔案。之後，這些檔案通過不同的解碼器和包裝的輸入流打開和讀取。結果存儲在三個單獨的檔案中。
編譯清單2如下：
javac FileEncDec.java
運作生成的應用程式如下（假設一個名為JPEG的檔案
image.jpg
- 請參閱文章的代碼存檔）：
java FileEncDec image.jpg
您應該在目前目錄中觀察
image.jpg1.enc
，
image.jpg2.enc
和
image.jpg3.enc
檔案。
image.jpg1.enc
将Basic編碼存儲在一個長行上。下面是輸出的字首，為了便于閱讀，分為兩行（
...
序清單示内容未顯示）：
/9j/4AAQSkZJRgABAQEASABIAAD/4QAiRXhpZgAATU0AKgAAAAgAAQESAAMAAAABAAEAAAAAAAD/
4QM6aHR0cDovL25zLmFkb2JlLmNvbS94YXAvMS4wLwA8P3hwYWNrZXQgYmVnaW49Iu+...
image.jpg2.enc
将MIME編碼存儲在多行中：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image.jpg3.enc
将URL和檔案名安全編碼存儲在一個長行上。下面是輸出的字首，分為兩行以便于閱讀：
_9j_4AAQSkZJRgABAQEASABIAAD_4QAiRXhpZgAATU0AKgAAAAgAAQESAAMAAAABAAEAAAAAAAD_
4QM6aHR0cDovL25zLmFkb2JlLmNvbS94YXAvMS4wLwA8P3hwYWNrZXQgYmVnaW49Iu-...
image.jpg1.enc
和
image.jpg3.enc
之間的差別在于每個
/
都被替換為
_
并且每個
+
都被替換為
-
。
您還應該在目前目錄中觀察
1image.jpg
，
2image.jpg
和
3image.jpg
檔案。這些檔案中的每一個都包含相同的内容
image.jpg
。
結論
Base64 API是Java 8引入的各種小“寶石”之一。如果你必須使用Base64，你會發現這個API非常友善。我鼓勵您嘗試一下
Base64
，從本文未涉及的方法開始。
原文連結：https://www.javaworld.com/article/3240006/base64-encoding-and-decoding-in-java-8.html
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