字符串转码技术介绍（字符串转码技术介绍图）



书接上回，在 记一个 Base64 有关的 Bug 一文里，我们说到了 Base64 的编解码器有不同实现，交叉使用它们可能引发的问题等等。

这一回，我们来对 Base64 这一常用编解码技术的原理一探究竟。

Base64 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 2^6=64，所以每 6 个比特为一个单元，对应某个可打印字符。3 个字节有 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。

——维基百科

它不是一种加解密技术，是一种简单的编解码技术。

Base64 常用于表示、传输、存储二进制数据，也可以用于将一些含有特殊字符的文本内容编码，以便传输。

比如：

1. 在电子邮件的传输中，Base64 可以用来将 binary 的字节序列，比如附件，编码成 ASCII 字节序列；
2. 将一些体积不大的图片 Base64 编码后，直接内嵌到网页源码里；
3. 将要传递给 HTTP 请求的参数做简单的转换，降低肉眼可读性；

   注：用于 URL 的 Base64 非标准 Base64，是一种变种。

4. 网友们在论坛等公开场合习惯将邮箱地址 Base64 后再发出来，防止被爬虫抓取后发送垃圾邮件。

标准 Base64 里的 64 个可打印字符是 ，分别依次对应索引值 0-63。索引表如下：

编码时，每 3 个字节一组，共 8bit*3=24bit，划分成 4 组，即每 6bit 代表一个编码后的索引值，划分如下图所示：

这样可能不太直观，举个例子就容易理解了。比如我们对 进行编码：

可以看到 编码后变成了 。

如果待编码内容的字节数不是 3 的整数倍，那需要进行一些额外的处理。

如果最后剩下 1 个字节，那么将补 4 个 0 位，编码成 2 个 Base64 字符，然后补两个 ：

如果最后剩下 2 个字节，那么将补 2 个 0 位，编码成 3 个 Base64 字符，然后补一个 ：

讲完原理，我们就可以动手实现一个简易的标准 Base64 编码器了，以下是我参考 Java 8 的 java.util.Base64 乱写的一个 Java 版本，仅供参考，主要功能代码如下：

这部分源码我也上传到 GitHub 仓库 https://github.com/mzlogin/spring-practices 的 base64test 工程里了。

在电子邮件中，根据 RFC 822 规定，每 76 个字符需要加上一个回车换行，所以有些编码器实现，比如 sun.misc.BASE64Encoder.encode，是带回车的，还有 java.util.Base64.Encoder.RFC2045，是带回车换行的，每行 76 个字符。

除了标准 Base64 之外，还有一些其它的 Base64 变种。

比如在 URL 的应用场景中，因为标准 Base64 索引表中的 和 会被 URLEncoder 转义成 形式，但 是 SQL 中的通配符，直接用于数据库操作会有问题。此时可以采用 URL Safe 的编码器，索引表中的 被换成 ，比如 java.util.Base64.Encoder.RFC4648_URLSAFE 就是这样的实现。

• https://zh.wikipedia.org/zh-hans/Base64
• https://www.liaoxuefeng.com/wiki/5344/2576

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