Base64编码是基于64个字符(字符分别为：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxzy0123456789+/)的编码方式，因为2的6次方正好为64，所以我们用6bit就可以表示出64个字符，eg:000000对应'A'，000001对应'B'，111111对应'/'。
转换表如下：
QQ截图20160411092432.png
按我们的习惯，8bit是1个字节，所以我们正常使用的时候，一般都是1Byte=8bit(字符'a'=97=01100001)来使用。所以我们处理字符串的时候会遇到8bit/16bit/24bit/32bit……的情况，而Base64按照6bit为一个单元，处理的时候会遇到6bit/12bit/18bit/24bit/30bit……的情况，8和6的最小公倍数是24，所以我们用1、2、3个正常字符这三种情况就可以把所有需要转换成Base64的字符串概括了。
- 被3整除个字符(3/6/9/12……)：abc=01100001 01100010 01100011 分成Base64分组后为：011000 010110 001001 100011 即24 22 9 35，对应Base64编码的 YWJj
- 除3余1个字符(2/5/8/11……)：ab=01100001 01100010，分成Base64分组后为：011000 010110 0010，0010不够6bit，需要补0为：001000，得到YWI，因为4个Base编码为一组，最后再补上'='补齐一组，即：YWI=
- 除3余2个字符(1/4/7/10……)：a=011000010，分成Base64分组后为：011000 01，01不够6bit，需要补0为：010000，得到YQ，因为4个Base编码为一组，最后再补上'='补齐一组，即：YQ==
上面的文字归结为下图：
QQ截图20160411094646.png
可以看出，所有转换后的Base64编码都是4个字符的倍数(4/8/12/16……)，如果不够4个字符的，都用'='填充了。
/**
* <p>Base64编码是基于64个字符(字符分别为：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxzy0123456789+/)的编码方式，
* 因为2的6次方正好为64，所以我们用6bit就可以表示出64个字符，eg:000000对应A，000001对应B</p>
* <p>按我们的习惯，一般都是1Byte=8bit(字符'a'=97=01100001)的使用，所以我们可以用24bit(6和8的最小公倍数)来进行分组，24正好事3BYTE，可以分出4组Base64的分组，需要编码的字符串有如下情况：
* <li>被3整除：abc=01100001 01100010 01100011 分成Base64分组后为：011000 010110 001001 100011 即24 22 9 35，对应Base64编码的 YWJj</li>
* <li>除3余1：ab=01100001 01100010，分成Base64分组后为：011000 010110 0010，0010不够6bit，需要补0为：001000，得到YWI，因为4个Base编码为一组，最后再补上'='补齐一组，即：YWI=</li>
* <li>除3余2：a=011000010，分成Base64分组后为：011000 01，01不够6bit，需要补0为：010000，得到YQ，因为4个Base编码为一组，最后再补上'='补齐一组，即：YQ==</li>
* </p>
* @author chmod400
*
*/
public class Base64Utils {
private static String codeStr = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxzy0123456789+/";
private static char[] code = codeStr.toCharArray();
/**
* 对字符串进行Base64编码
* @param str
* @return
*/
public static String encode(String str) {
if(str == null) {
throw new NullPointerException();
}
StringBuffer result = new StringBuffer();
// 字符串转为二进制
String binStr = str2Bin(str);
// 6bit 为一个单元，需要补0的位数
int tail = binStr.length() % 6;
if(tail != 0) {//最后剩2bit，需要补4位，剩4位需要补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);
// 二进制转十进制
int codePoint = Integer.valueOf(s, 2);
// 对应的字符
char c = code[codePoint];
result.append(c);
}
// 需要补=的位数
int groupNum = binStr.length() / 6;// 6bit为一组
if((groupNum % 4) != 0) {
tail = 4 - groupNum % 4;
}
for(int i = 0; i < tail; i++) {
result.append("=");
}
return result.toString();
}
/**
* base64解码
* @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字符串转换为二进制
String binStr = base64Str2Bin(str);
// 将二进制按8bit一组还原成原字符
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();
}
/**
* 字符串转换为二进制字符串
* @param str
* @return
*/
private static String str2Bin(String str) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
// 字符串转为字符数组
char[] c = str.toCharArray();
for(int i = 0; i < c.length; i++) {
// 将每个字符转换为二进制
String s = Integer.toBinaryString(c[i]);
// 需要补0的长度
int len = 8 - s.length();
for(int j = 0; j < len; j++) {
s = "0" + s;
}
sb.append(s);
}
return sb.toString();
}
/**
* Base64字符串转换为二进制字符串
* @param str
* @return
*/
private static String base64Str2Bin(String str) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
// 字符串转为字符数组
char[] c = str.toCharArray();
for(int i = 0; i < c.length; i++) {
// 将每个字符转换为二进制
int index = codeStr.indexOf(c[i]);
String s = Integer.toBinaryString(index);
// 需要补0的长度
int len = 6 - s.length();
for(int j = 0; j < len; j++) {
s = "0" + s;
}
sb.append(s);
}
return sb.toString();
}
/**
* 二进制转换为字符串
* @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);
// 二进制转十进制
int codePoint = Integer.valueOf(s, 2);
// 对应的字符
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));
}
}
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