Base64的编码与解码的实现方法（超详细，每一行代码都含注释）

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。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、数子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。

介绍完Base64之后，下面来看看我的实现代码：

编码的实现代码如下：

 /*** 编码方法* @param str 字符串* @return 返回编码后的字符串*/public static String toBase64(String str) {//把str按字符放入bytes数组byte[] bytes = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);//记录需要补等号的个数int count = 3 - (bytes.length % 3);//记录数组长度int length = bytes.length;//下标指针int index = 0;//定义一个StringBuilder来存放编码后的字符串StringBuilder sb = new StringBuilder();while((length - index) >= 3) {//当数组长度比下标指针相差3甚至更多时，就将bytes[index]，bytes[index + 1]，bytes[index + 2]// （每一个bytes[]都由8位二进制数组成）拼接成24位二进制数int v = (bytes[index] & 0xFF) << 16 | (bytes[index + 1] & 0xFF) << 8 | (bytes[index + 2] & 0xFF);//每6位为一组转化成十进制数，然后把找到char[十进制数]对应的值放入StringBuilder//右移18位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 18 & 0x3F]);//右移12位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 12 & 0x3F]);//右移6位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 6 & 0x3F]);//取6位sb.append(toBase64[v & 0x3F]);//下标指针加3index += 3;//如果还满足(length - index) >= 3，取接下来的3个bytes[]进行拼接，不满足则跳出循环}if (count == 1){//如果需要补1个等号//bytes[index]，bytes[index + 1]拼接成16位二进制数int v = (bytes[index] & 0xFF) << 8 | (bytes[index + 1] & 0xFF);//每6位为一组转化成十进制数，然后把找到char[十进制数]对应的值放入StringBuilder//右移10位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 10 & 0x3F]);//右移4位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 4 & 0x3F]);//左移2位（相当于需要借2位），取6位sb.append(toBase64[v << 2 & 0x3F]);sb.append('=');}else if (count == 2){//如果需要补2个等号//bytes[index]化成8位二进制数int v = (bytes[index] & 0xFF);//每6位为一组转化成十进制数，然后把找到char[十进制数]对应的值放入StringBuilder//右移2位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 2 & 0x3F]);//左移4位（相当于需要借4位），取6位sb.append(toBase64[v << 4 & 0x3F]);sb.append('=');sb.append('=');}return sb.toString();}

解码的实现代码如下：

/*** 解码方法* @param str 字符串* @return 返回解码后的字符串*/public static String reversalBase64(String str) {//记录=的数量int count = 0;//arr下标指针int index = 0;//bytes下标指针int indexs = 0;//遍历字符串得到=的数量for (int i = 0; i < str.length(); i++) {if (str.charAt(i) == '=') {count++;}}//new一个arr数组用来存放非=的字符串int length = str.length() - count;int[] arr = new int[length];//得到arr数组的值所对应的char数组的下标for (int i = 0; i < length; i++) {for (int j = 0; j < toBase64.length; j++) {if (str.charAt(i) == toBase64[j]) {arr[i] = j;}}}//new一个bytes数组用来存放解码后的字符串的每一个字符byte[] bytes = new byte[str.length() / 4 * 3 - count];while ((length / 4) > 0) {//当arr数组长度大于等于4时，就将arr[index]，arr[index + 1]，arr[index + 2]，arr[index + 3]// （每一个arr[]都由6位二进制数组成）拼接成24位二进制数int v = (arr[index] & 0x3F) << 18 | (arr[index + 1] & 0x3F) << 12 | (arr[index + 2] & 0x3F) << 6 | (arr[index + 3] & 0x3F);//每8位为一组转化成byte型，并赋值给bytes//右移16位，取8位bytes[indexs] = (byte) (v >>> 16 & 0xFF);//右移8位，取8位bytes[indexs + 1] = (byte) (v >>> 8 & 0xFF);//取8位bytes[indexs + 2] = (byte) (v & 0xFF);//bytes下标指针加3indexs += 3;//arr下标指针加4index += 4;//arr数组长度减4length -= 4;//如果还满足(length / 4) > 0，取接下来的4个arr[]进行拼接，不满足则跳出循环}if (count == 1) {//如果存在1个=//将arr[index]，arr[index + 1]，arr[index + 2]拼接成18位二进制数int v = (arr[index] & 0x3F) << 12 | (arr[index + 1] & 0x3F) << 6 | (arr[index + 2] & 0x3F);//每8位为一组转化成byte型，并赋值给bytes//右移10位，取8位bytes[indexs] = (byte) (v >>> 10 & 0xFF);//右移2位，取8位bytes[indexs + 1] = (byte) (v >>> 2 & 0xFF);} else if (count == 2) {//如果存在2个=//将arr[index]，arr[index + 1]拼接成12位二进制数int v = (arr[index] & 0x3F) << 6 | (arr[index + 1] & 0x3F);//每8位为一组转化成byte型，并赋值给bytes//右移4位，取8位bytes[indexs] = (byte) (v >>> 4 & 0xFF);}//将bytes数组中存的字符转换成String类型String result = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);return result;}

总代码含测试代码和结果如下：

package practice;import java.nio.charset.StandardCharsets;public class Base64 {//用一个char数组封装base64码private static final char[] toBase64 = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M','N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z','a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm','n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z','0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '+', '/'};public static void main(String[] args) {String str = "好好学习";System.out.println("编码前："+str);str = toBase64(str);System.out.println("编码后："+str);str = reversalBase64(str);System.out.println("解码后："+str);}/*** 编码方法* @param str 字符串* @return 返回编码后的字符串*/public static String toBase64(String str) {//把str按字符放入bytes数组byte[] bytes = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);//记录需要补等号的个数int count = 3 - (bytes.length % 3);//记录数组长度int length = bytes.length;//下标指针int index = 0;//定义一个StringBuilder来存放编码后的字符串StringBuilder sb = new StringBuilder();while((length - index) >= 3) {//当数组长度比下标指针相差3甚至更多时，就将bytes[index]，bytes[index + 1]，bytes[index + 2]// （每一个bytes[]都由8位二进制数组成）拼接成24位二进制数int v = (bytes[index] & 0xFF) << 16 | (bytes[index + 1] & 0xFF) << 8 | (bytes[index + 2] & 0xFF);//每6位为一组转化成十进制数，然后把找到char[十进制数]对应的值放入StringBuilder//右移18位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 18 & 0x3F]);//右移12位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 12 & 0x3F]);//右移6位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 6 & 0x3F]);//取6位sb.append(toBase64[v & 0x3F]);//下标指针加3index += 3;//如果还满足(length - index) >= 3，取接下来的3个bytes[]进行拼接，不满足则跳出循环}if (count == 1){//如果需要补1个等号//bytes[index]，bytes[index + 1]拼接成16位二进制数int v = (bytes[index] & 0xFF) << 8 | (bytes[index + 1] & 0xFF);//每6位为一组转化成十进制数，然后把找到char[十进制数]对应的值放入StringBuilder//右移10位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 10 & 0x3F]);//右移4位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 4 & 0x3F]);//左移2位（相当于需要借2位），取6位sb.append(toBase64[v << 2 & 0x3F]);sb.append('=');}else if (count == 2){//如果需要补2个等号//bytes[index]化成8位二进制数int v = (bytes[index] & 0xFF);//每6位为一组转化成十进制数，然后把找到char[十进制数]对应的值放入StringBuilder//右移2位，取6位sb.append(toBase64[v >>> 2 & 0x3F]);//左移4位（相当于需要借4位），取6位sb.append(toBase64[v << 4 & 0x3F]);sb.append('=');sb.append('=');}return sb.toString();}/*** 解码方法* @param str 字符串* @return 返回解码后的字符串*/public static String reversalBase64(String str) {//记录=的数量int count = 0;//arr下标指针int index = 0;//bytes下标指针int indexs = 0;//遍历字符串得到=的数量for (int i = 0; i < str.length(); i++) {if (str.charAt(i) == '=') {count++;}}//new一个arr数组用来存放非=的字符串int length = str.length() - count;int[] arr = new int[length];//得到arr数组的值所对应的char数组的下标for (int i = 0; i < length; i++) {for (int j = 0; j < toBase64.length; j++) {if (str.charAt(i) == toBase64[j]) {arr[i] = j;}}}//new一个bytes数组用来存放解码后的字符串的每一个字符byte[] bytes = new byte[str.length() / 4 * 3 - count];while ((length / 4) > 0) {//当arr数组长度大于等于4时，就将arr[index]，arr[index + 1]，arr[index + 2]，arr[index + 3]// （每一个arr[]都由6位二进制数组成）拼接成24位二进制数int v = (arr[index] & 0x3F) << 18 | (arr[index + 1] & 0x3F) << 12 | (arr[index + 2] & 0x3F) << 6 | (arr[index + 3] & 0x3F);//每8位为一组转化成byte型，并赋值给bytes//右移16位，取8位bytes[indexs] = (byte) (v >>> 16 & 0xFF);//右移8位，取8位bytes[indexs + 1] = (byte) (v >>> 8 & 0xFF);//取8位bytes[indexs + 2] = (byte) (v & 0xFF);//bytes下标指针加3indexs += 3;//arr下标指针加4index += 4;//arr数组长度减4length -= 4;//如果还满足(length / 4) > 0，取接下来的4个arr[]进行拼接，不满足则跳出循环}if (count == 1) {//如果存在1个=//将arr[index]，arr[index + 1]，arr[index + 2]拼接成18位二进制数int v = (arr[index] & 0x3F) << 12 | (arr[index + 1] & 0x3F) << 6 | (arr[index + 2] & 0x3F);//每8位为一组转化成byte型，并赋值给bytes//右移10位，取8位bytes[indexs] = (byte) (v >>> 10 & 0xFF);//右移2位，取8位bytes[indexs + 1] = (byte) (v >>> 2 & 0xFF);} else if (count == 2) {//如果存在2个=//将arr[index]，arr[index + 1]拼接成12位二进制数int v = (arr[index] & 0x3F) << 6 | (arr[index + 1] & 0x3F);//每8位为一组转化成byte型，并赋值给bytes//右移4位，取8位bytes[indexs] = (byte) (v >>> 4 & 0xFF);}//将bytes数组中存的字符转换成String类型String result = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);return result;}}

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