BASE64编码通俗介绍

byte[]数组不利于文本方式传递，一般会进行文本化处理。常见的方式有转换为十六进制数列表和使用Base64编码两种。

十六进制数会将4bit转换为一个字符，而Base64能将6bit转换为一个字符。有时为了有效控制转换后文本的长度，在实际工作中会选用Base64编码。

传统的邮件只支持可见字符的传输，像ASCII码的控制字符就不能通过邮件传输。另外，图片二进制流的每个字节不可能全部都是可见字符，所以无法使用文本传输。

那么，如何解决该问题呢？

注：ASCII码包含了128个字符。其中，前32个为0_31，即0x000x1F，都是不可见字符。这些字符就是控制字符。

最好的方法就是在不改变传统协议的情况下，实现一种扩展方案。该方案将无法用文本表示的二进制编码转换为可见文本进行传输，从而解决相关问题，而Base64编码就是一种落地方案。

Base64是一种编码方式，这个术语是在“MIME内容传输编码规范”中提到的。Base64不是一种加密算法，实际上是一种“二进制转换到文本”的编码方式，将任意二进制数据转换为ASCII字符串的形式，以便在只支持文本的环境中也能顺利传输二进制数据。

Base64编码首先建立了如表1所示的Base64编码表，将数字0~63分别映射到64个不同的字符中。

表1

由于 64个不同的字符，最多对应于64种不同的二进制编码，而6bit恰好有64种不同的二进制编码，因此Base64编码的每个字符表示一个6bit长度的二进制数。

在实际工作中，所有的二进制数都以Byte(8bit)为单位，所以要编码的二进制数的bit长度都是8的倍数；而Base64编码以6bit为单位，所以Base64能编码的二进制数的bit长度都要求为6的倍数。这就涉及补齐操作，即把8的倍数补齐到6的倍数。

在如表2所示的Base64编码示例中展示了一种完美情况。这时输入有3Byte，正好转换为4个Base64编码字符。

表2

在其它不完美的情况下，需要将8的倍数的bit后面补0，一直补到bit的长度是6的倍数为止。综上所述，从8的倍数的bit补0到6的倍数的bit，只存在补“00”和“0000”两种情况。表3和表4所示为Base64补位示例，分别展示了补“00“和补”0000“的最简情况。

表3

表4

通过补”00”或“0000”最终都能符合Base64的编码要求，在标准的Base64编码中又约定编码字符长度为4的倍数（契合表2中的完美模式）。因此，在补“00”时，添加 一个“=”补齐（见表3）；在补“0000”时，添加两个“=”补齐（见表4）。

但是，“=”在实际的解码过程中是没有任何作用的，之所以用“=”，可能是考虑到多段编码后的Base64字符串拼起来也不会引用混淆。

以上便是标准的Base64编码过程（解决过程就是逆过程，此处省略），但是在实际应用中，由于Base64编码可能会出现在URL中，为了解决这种情况下导致的乱码问题，一般会使用URL安全（URL Safe)的Base64编码。

在标准的Base64编码过程中会出现字符“+”、“/”，“=”，其中“+”和“/”作为编码字符出现在编码表中，“=”作为填充字符。而这3个字符是URL不安全的，即出现在URL中时需要进行转义。所以URL安全的Base64编码直接用“-”代替“+”，用“_“代替”/“，并且不进行”=“补齐。这样得到的Base64编码就可以安全地出现在URL上。

注：

摘录自糜鹏程写的《OAuth2实战宝典》。

个人觉得是对Base64最易懂的中文版介绍，所以摘录了下来。