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基于Java实现的Base64加密、解密原理代码

转载 作者：qq735679552 更新时间：2022-09-29 22:32:09 25 4
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这篇CFSDN的博客文章基于Java实现的Base64加密、解密原理代码由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.

1、概述 。

1.Base64是什么:

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如，在Java Persistence系统Hibernate中，就采用了Base64来将一个较长的唯一标识符（一般为128-bit的UUID）编码为一个字符串，用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中，也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL（包括隐藏表单域）中的形式。此时，采用Base64编码不仅比较简短，同时也具有不可读性，即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到 。

2.简介:

标准的Base64并不适合直接放在URL里传输，因为URL编码器会把标准Base64中的“/”和“+”字符变为形如“%XX”的形式，而这些“%”号在存入数据库时还需要再进行转换，因为ANSI SQL中已将“%”号用作通配符.

为解决此问题，可采用一种用于URL的改进Base64编码，它不在末尾填充'='号，并将标准Base64中的“+”和“/”分别改成了“*”和“-”，这样就免去了在URL编解码和数据库存储时所要作的转换，避免了编码信息长度在此过程中的增加，并统一了数据库、表单等处对象标识符的格式.

另有一种用于正则表达式的改进Base64变种，它将“+”和“/”改成了“!”和“-”，因为“+”,“*”以及前面在IRCu中用到的“[”和“]”在正则表达式中都可能具有特殊含义.

此外还有一些变种，它们将“+/”改为“_-”或“._”（用作编程语言中的标识符名称）或“.-”（用于XML中的Nmtoken）甚至“_:”（用于XML中的Name）.

Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节（3*8 = 4*6 = 24），然后把6Bit再添两位高位0，组成四个8Bit的字节，也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3.

3.规则:

关于这个编码的规则： ①.把3个字符变成4个字符.. ②.每76个字符加一个换行符.. ③.最后的结束符也要处理.. 这样说会不会太抽象了？不用着急，我们来看一个例子： 转换前： aaaaaabb ccccdddd eeffffff 转换后： 00aaaaaa 00bbcccc 00ddddee 00ffffff 应该很清楚了吧？上面的三个字节是原文，下面的四个字节是转换后的Base64编码，其前两位均为0。 转换后，我们用一个码表来得到我们想要的字符串（也就是最终的Base64编码） 。

2、java实现代码示例:

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public final class Base64 {
 
  static private final int BASELENGTH = 255 ;
  static private final int LOOKUPLENGTH = 64 ;
  static private final int TWENTYFOURBITGROUP = 24 ;
  static private final int EIGHTBIT = 8 ;
  static private final int SIXTEENBIT = 16 ;
  static private final int SIXBIT = 6 ;
  static private final int FOURBYTE = 4 ;
  static private final int SIGN = - 128 ;
  static private final char PAD = '=' ;
  static private final boolean fDebug = false ;
  static final private byte [] base64Alphabet = new byte [BASELENGTH];
  static final private char [] lookUpBase64Alphabet = new char [LOOKUPLENGTH];
 
  static {
 
  for ( int i = 0 ; i < BASELENGTH; i++) {
   base64Alphabet[i] = - 1 ;
  }
  for ( int i = 'Z' ; i >= 'A' ; i--) {
   base64Alphabet[i] = ( byte ) (i - 'A' );
  }
  for ( int i = 'z' ; i >= 'a' ; i--) {
   base64Alphabet[i] = ( byte ) (i - 'a' + 26 );
  }
 
  for ( int i = '9' ; i >= '0' ; i--) {
   base64Alphabet[i] = ( byte ) (i - '0' + 52 );
  }
 
  base64Alphabet[ '+' ] = 62 ;
  base64Alphabet[ '/' ] = 63 ;
 
  for ( int i = 0 ; i <= 25 ; i++)
   lookUpBase64Alphabet[i] = ( char ) ( 'A' + i);
 
  for ( int i = 26 , j = 0 ; i <= 51 ; i++, j++)
   lookUpBase64Alphabet[i] = ( char ) ( 'a' + j);
 
  for ( int i = 52 , j = 0 ; i <= 61 ; i++, j++)
   lookUpBase64Alphabet[i] = ( char ) ( '0' + j);
  lookUpBase64Alphabet[ 62 ] = ( char ) '+' ;
  lookUpBase64Alphabet[ 63 ] = ( char ) '/' ;
 
  }
 
  protected static boolean isWhiteSpace( char octect) {
  return (octect == 0x20 || octect == 0xd || octect == 0xa || octect == 0x9 );
  }
 
  protected static boolean isPad( char octect) {
  return (octect == PAD);
  }
 
  protected static boolean isData( char octect) {
  return (base64Alphabet[octect] != - 1 );
  }
 
  protected static boolean isBase64( char octect) {
  return (isWhiteSpace(octect) || isPad(octect) || isData(octect));
  }
 
  /**
  * Encodes hex octects into Base64
  *
  * @param binaryData
  *      Array containing binaryData
  * @return Encoded Base64 array
  */
  public static String encode( byte [] binaryData) {
 
  if (binaryData == null )
   return null ;
 
  int lengthDataBits = binaryData.length * EIGHTBIT;
  if (lengthDataBits == 0 ) {
   return "" ;
  }
 
  int fewerThan24bits = lengthDataBits % TWENTYFOURBITGROUP;
  int numberTriplets = lengthDataBits / TWENTYFOURBITGROUP;
  int numberQuartet = fewerThan24bits != 0 ? numberTriplets + 1
   : numberTriplets;
  int numberLines = (numberQuartet - 1 ) / 19 + 1 ;
  char encodedData[] = null ;
 
  encodedData = new char [numberQuartet * 4 + numberLines];
 
  byte k = 0 , l = 0 , b1 = 0 , b2 = 0 , b3 = 0 ;
 
  int encodedIndex = 0 ;
  int dataIndex = 0 ;
  int i = 0 ;
  if (fDebug) {
   System.out.println( "number of triplets = " + numberTriplets);
  }
 
  for ( int line = 0 ; line < numberLines - 1 ; line++) {
   for ( int quartet = 0 ; quartet < 19 ; quartet++) {
   b1 = binaryData[dataIndex++];
   b2 = binaryData[dataIndex++];
   b3 = binaryData[dataIndex++];
 
   if (fDebug) {
    System.out.println( "b1= " + b1 + ", b2= " + b2 + ", b3= "
     + b3);
   }
 
   l = ( byte ) (b2 & 0x0f );
   k = ( byte ) (b1 & 0x03 );
 
   byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0 ) ? ( byte ) (b1 >> 2 )
    : ( byte ) ((b1) >> 2 ^ 0xc0 );
 
   byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0 ) ? ( byte ) (b2 >> 4 )
    : ( byte ) ((b2) >> 4 ^ 0xf0 );
   byte val3 = ((b3 & SIGN) == 0 ) ? ( byte ) (b3 >> 6 )
    : ( byte ) ((b3) >> 6 ^ 0xfc );
 
   if (fDebug) {
    System.out.println( "val2 = " + val2);
    System.out.println( "k4 = " + (k << 4 ));
    System.out.println( "vak = " + (val2 | (k << 4 )));
   }
 
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2
    | (k << 4 )];
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[(l << 2 )
    | val3];
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[b3 & 0x3f ];
 
   i++;
   }
   encodedData[encodedIndex++] = 0xa ;
  }
 
  for (; i < numberTriplets; i++) {
   b1 = binaryData[dataIndex++];
   b2 = binaryData[dataIndex++];
   b3 = binaryData[dataIndex++];
 
   if (fDebug) {
   System.out.println( "b1= " + b1 + ", b2= " + b2 + ", b3= " + b3);
   }
 
   l = ( byte ) (b2 & 0x0f );
   k = ( byte ) (b1 & 0x03 );
 
   byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0 ) ? ( byte ) (b1 >> 2 )
    : ( byte ) ((b1) >> 2 ^ 0xc0 );
 
   byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0 ) ? ( byte ) (b2 >> 4 )
    : ( byte ) ((b2) >> 4 ^ 0xf0 );
   byte val3 = ((b3 & SIGN) == 0 ) ? ( byte ) (b3 >> 6 )
    : ( byte ) ((b3) >> 6 ^ 0xfc );
 
   if (fDebug) {
   System.out.println( "val2 = " + val2);
   System.out.println( "k4 = " + (k << 4 ));
   System.out.println( "vak = " + (val2 | (k << 4 )));
   }
 
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2 | (k << 4 )];
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[(l << 2 ) | val3];
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[b3 & 0x3f ];
  }
 
  // form integral number of 6-bit groups
  if (fewerThan24bits == EIGHTBIT) {
   b1 = binaryData[dataIndex];
   k = ( byte ) (b1 & 0x03 );
   if (fDebug) {
   System.out.println( "b1=" + b1);
   System.out.println( "b1<<2 = " + (b1 >> 2 ));
   }
   byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0 ) ? ( byte ) (b1 >> 2 )
    : ( byte ) ((b1) >> 2 ^ 0xc0 );
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[k << 4 ];
   encodedData[encodedIndex++] = PAD;
   encodedData[encodedIndex++] = PAD;
  } else if (fewerThan24bits == SIXTEENBIT) {
   b1 = binaryData[dataIndex];
   b2 = binaryData[dataIndex + 1 ];
   l = ( byte ) (b2 & 0x0f );
   k = ( byte ) (b1 & 0x03 );
 
   byte val1 = ((b1 & SIGN) == 0 ) ? ( byte ) (b1 >> 2 )
    : ( byte ) ((b1) >> 2 ^ 0xc0 );
   byte val2 = ((b2 & SIGN) == 0 ) ? ( byte ) (b2 >> 4 )
    : ( byte ) ((b2) >> 4 ^ 0xf0 );
 
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val1];
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[val2 | (k << 4 )];
   encodedData[encodedIndex++] = lookUpBase64Alphabet[l << 2 ];
   encodedData[encodedIndex++] = PAD;
  }
 
  encodedData[encodedIndex] = 0xa ;
 
  return new String(encodedData);
  }
 
  /**
  * Decodes Base64 data into octects
  *
  * @param binaryData
  *      Byte array containing Base64 data
  * @return Array containind decoded data.
  */
  public static byte [] decode(String encoded) {
 
  if (encoded == null )
   return null ;
 
  char [] base64Data = encoded.toCharArray();
  // remove white spaces
  int len = removeWhiteSpace(base64Data);
 
  if (len % FOURBYTE != 0 ) {
   return null ; // should be divisible by four
  }
 
  int numberQuadruple = (len / FOURBYTE);
 
  if (numberQuadruple == 0 )
   return new byte [ 0 ];
 
  byte decodedData[] = null ;
  byte b1 = 0 , b2 = 0 , b3 = 0 , b4 = 0 , marker0 = 0 , marker1 = 0 ;
  char d1 = 0 , d2 = 0 , d3 = 0 , d4 = 0 ;
 
  int i = 0 ;
  int encodedIndex = 0 ;
  int dataIndex = 0 ;
  decodedData = new byte [(numberQuadruple) * 3 ];
 
  for (; i < numberQuadruple - 1 ; i++) {
 
   if (!isData((d1 = base64Data[dataIndex++]))
    || !isData((d2 = base64Data[dataIndex++]))
    || !isData((d3 = base64Data[dataIndex++]))
    || !isData((d4 = base64Data[dataIndex++])))
   return null ; // if found "no data" just return null
 
   b1 = base64Alphabet[d1];
   b2 = base64Alphabet[d2];
   b3 = base64Alphabet[d3];
   b4 = base64Alphabet[d4];
 
   decodedData[encodedIndex++] = ( byte ) (b1 << 2 | b2 >> 4 );
   decodedData[encodedIndex++] = ( byte ) (((b2 & 0xf ) << 4 ) | ((b3 >> 2 ) & 0xf ));
   decodedData[encodedIndex++] = ( byte ) (b3 << 6 | b4);
  }
 
  if (!isData((d1 = base64Data[dataIndex++]))
   || !isData((d2 = base64Data[dataIndex++]))) {
   return null ; // if found "no data" just return null
  }
 
  b1 = base64Alphabet[d1];
  b2 = base64Alphabet[d2];
 
  d3 = base64Data[dataIndex++];
  d4 = base64Data[dataIndex++];
  if (!isData((d3)) || !isData((d4))) { // Check if they are PAD characters
   if (isPad(d3) && isPad(d4)) { // Two PAD e.g. 3c[Pad][Pad]
   if ((b2 & 0xf ) != 0 ) // last 4 bits should be zero
    return null ;
   byte [] tmp = new byte [i * 3 + 1 ];
   System.arraycopy(decodedData, 0 , tmp, 0 , i * 3 );
   tmp[encodedIndex] = ( byte ) (b1 << 2 | b2 >> 4 );
   return tmp;
   } else if (!isPad(d3) && isPad(d4)) { // One PAD e.g. 3cQ[Pad]
   b3 = base64Alphabet[d3];
   if ((b3 & 0x3 ) != 0 ) // last 2 bits should be zero
    return null ;
   byte [] tmp = new byte [i * 3 + 2 ];
   System.arraycopy(decodedData, 0 , tmp, 0 , i * 3 );
   tmp[encodedIndex++] = ( byte ) (b1 << 2 | b2 >> 4 );
   tmp[encodedIndex] = ( byte ) (((b2 & 0xf ) << 4 ) | ((b3 >> 2 ) & 0xf ));
   return tmp;
   } else {
   return null ; // an error like "3c[Pad]r", "3cdX", "3cXd", "3cXX"
     // where X is non data
   }
  } else { // No PAD e.g 3cQl
   b3 = base64Alphabet[d3];
   b4 = base64Alphabet[d4];
   decodedData[encodedIndex++] = ( byte ) (b1 << 2 | b2 >> 4 );
   decodedData[encodedIndex++] = ( byte ) (((b2 & 0xf ) << 4 ) | ((b3 >> 2 ) & 0xf ));
   decodedData[encodedIndex++] = ( byte ) (b3 << 6 | b4);
 
  }
 
  return decodedData;
  }
 
  /**
  * remove WhiteSpace from MIME containing encoded Base64 data.
  *
  * @param data
  *      the byte array of base64 data (with WS)
  * @return the new length
  */
  protected static int removeWhiteSpace( char [] data) {
  if (data == null )
   return 0 ;
 
  // count characters that's not whitespace
  int newSize = 0 ;
  int len = data.length;
  for ( int i = 0 ; i < len; i++) {
   if (!isWhiteSpace(data[i]))
   data[newSize++] = data[i];
  }
  return newSize;
  }
  public static void main(String[] args) {
  System.out.println(encode( "中华人民共和国" .getBytes()));
  }
}

最后此篇关于基于Java实现的Base64加密、解密原理代码的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于基于Java实现的Base64加密、解密原理代码的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。

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