了解Base64

简介

Base64（基底64）是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的表示方法。由于log₂64=6，所以每6个比特为一个单元，对应某个可打印字符。3个字节相当于24个比特，对应于4个Base64单元，即3个字节可由4个可打印字符来表示。在Base64中的可打印字符包括字母A-Z、a-z、数字0-9，这样共有62个字符，此外两个可打印符号在不同的系统中而不同。一些如uuencode的其他编码方法，和之后BinHex的版本使用不同的64字符集来代表6个二进制数字，但是不被称为Base64。

Base64常用于在通常处理文本数据的场合，表示、传输、存储一些二进制数据，包括MIME的电子邮件及XML的一些复杂数据。

编码原理

十进制	二进制	字符		十进制	二进制	字符		十进制	二进制	字符		十进制	二进制	字符
0	000000	A		16	010000	Q		32	100000	g		48	110000	w
1	000001	B		17	010001	R		33	100001	h		49	110001	x
2	000010	C		18	010010	S		34	100010	i		50	110010	y
3	000011	D		19	010011	T		35	100011	j		51	110011	z
4	000100	E		20	010100	U		36	100100	k		52	110100	0
5	000101	F		21	010101	V		37	100101	l		53	110101	1
6	000110	G		22	010110	W		38	100110	m		54	110110	2
7	000111	H		23	010111	X		39	100111	n		55	110111	3
8	001000	I		24	011000	Y		40	101000	o		56	111000	4
9	001001	J		25	011001	Z		41	101001	p		57	111001	5
10	001010	K		26	011010	a		42	101010	q		58	111010	6
11	001011	L		27	011011	b		43	101011	r		59	111011	7
12	001100	M		28	011100	c		44	101100	s		60	111100	8
13	001101	N		29	011101	d		45	101101	t		61	111101	9
14	001110	O		30	011110	e		46	101110	u		62	111110	+
15	001111	P		31	011111	f		47	101111	v		63	111111	/

Base64编码的过程：

1. 将字符串转换为字符数组；
2. 将每个字符转换为ASCII码；
3. 将ASCII码转换为8bit二进制码；
4. 然后每3个字节为一组（一个字节为8个bit，所以每组24个bit）；
5. 将每组的24个bit分为4份，每份6个bit；
6. 在每6个bit前补0，补齐8bit（前面补0不影响数值大小）；
7. 然后将每8bit转换为10进制数，根据上面的Base64编码表进行转换。

示例

hello这个字符串进行Base64编码，过程如下：

1. hello转换为字符数组：h e l l o；
2. 对应的ASCII码为：104 101 108 108 111；
3. 转换为8bit二进制数：01101000 01100101 01101100 01101100 01101111
4. 分组，每组24个bit（不足24个bit的用00000000补齐）： 011010000110010101101100 011011000110111100000000；
5. 每组24bit分为4份，每份6bit：011010 000110 010101 101100 011011 000110 111100 000000；
6. 在每6个bit前补0，补齐8bit：00011010 00000110 00010101 00101100 00011011 00000110 00111100 00000000；
7. 将每8bit转换为10进制数：26 6 21 44 27 6 60 0
8. 从上面Base64编码表中找到十进制数对应的字符（末尾的0并不是A，而是用=等号补位）：a G V s b G 8 =

所以hello经过Base64编码的结果为aGVsbG8=

我们可以用代码验证下：

public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Base64.getEncoder().encodeToString("hello".getBytes()));
    }