base64编码的java实现

base64编码的java实现

虽然有现成的库，自己也写了个，顺便学习一下忘记了很久的东西。

编码过程：参考wiki

引用

将三个byte的数据，先后放入一个24bit的缓冲区中，先来的byte占高位。数据不足3byte的话，于缓冲区中剩下的bit用0补足。然后，每次取出6（因为26 = 64）个bit，按照其值选择ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/中的字符作为编码后的输出。不断进行，直到全部输入数据转换完成。

如果最后剩下两个输入数据，在编码结果后加1个“=”；如果最后剩下一个输入数据，编码结果后加2个“=”；如果没有剩下任何数据，就什么都不要加，这样才可以保证资料还原的正确性。

下面开始实现：
首先需要实现2个函数，一个是将整数转化为二进制串，一个是将二进制串转化为整数。
整数转化为二进制串，书上说用辗转相除法，一直除2知道为1为止，让后讲模2的余数反过来即得。
参照jdk Integer类里的toBinaryString方法实现。可以通过移位和遮罩实现，此方法比辗转相处简短的多了。。
这是代码：

	/**
	 * 一个字节转化为8位二进制数列数组，数组的低序号表示二进制数列的高位，不足8位，高位补0
	 */
	public static byte[] byteTo8BinaryBytes(byte t){
		
		byte[] res = new byte[8]; 
		 /**移位**/
		int mask = 1;
		int shift = 1;
		int pos = 8;
		do{
			res[--pos] = (byte) (t &  mask);
			t >>>= shift;
		}while(pos != 0);//总共才8位
		/**通过辗转除2**/ 
		/*
		if(t == 0)return res;
		int i=0;
		do{ 
			res[i++] = (byte) (t%2);  
			t = (byte) (t/2); 
			if(t == 1){ 
				res[i++] = (byte) t;
				break;
			}
		}while(true);
		//将res反过来
		for(i=0; i< 4;i++){
			byte b = res[i];
			res[i] = res[7-i];
			res[7-i] = b;
		} */
		return res;
	}

二进制转10进制则。一个个相乘即可：

	/**
	 * 二进制字节数组转化为十进制整数，数组的低序号表示二进制数列的高位
	 */
	public static int binaryBytesArrToInt(byte[] bytes){
		int res = 0;
		int size = bytes.length;
		int pow2 = 1;
		for(int i= size-1; i>=0;i--){
			byte b = bytes[i];
			if(b == 1){
				res += pow2; 
			}
			pow2 = pow2 << 1;
		}
		return res;
	}

下面开始base64编码，每3个byte处理，转化为二进制数组，放到一个24byte的数组里，然后每6个读取出来到一个8byte数组，下标从2开始
将这个byte数组再转化为byte，然后作为索引读取char值。。最后如果是0的数组要加=，最多加2个==。加了几个0就加几个=。比如只有一个字母d
要转化必须加2个byte 0的字节才够3个，因此转化结果最后2个字节为=

	/**
	 * base64编码
	 * 
	 */
	public static String encryptBase64(byte[] bytes){ 
		byte[] buffer = new byte[24];
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
		for(int i=0;i<bytes.length ;i+=3){
			byte b1,b2,b3;
			b1 = bytes[i];
			if(i + 1 <bytes.length){
				b2 = bytes[i+1];
			}else{
				b2 = 0;
			}
			if(i + 2 <bytes.length){
				b3 = bytes[i+2];
			}else{
				b3 = 0;
			}
			byte[] tbs = byteTo8BinaryBytes(b1);
			System.arraycopy(tbs, 0, buffer, 0, 8);
			tbs = byteTo8BinaryBytes(b2);
			System.arraycopy(tbs, 0, buffer, 8, 8);
			tbs = byteTo8BinaryBytes(b3);
			System.arraycopy(tbs, 0, buffer, 16, 8);
			//每次取6个 
			int idx = 0;
			do{
				byte[] bt = new byte[8];
				System.arraycopy(buffer, idx, bt, 2, 6);
				byte btb = (byte) binaryBytesArrToInt(bt);
				if(btb != 0){
					sb.append(index[btb]);
				}else{
					if(idx == 6){//最多只能有2个=
						sb.append(index[btb]);
					}else{
						sb.append('=');
					}
					
				} 
				idx += 6;
				if(idx >= 24)break;
			}while(true);
		}
		return sb.toString();
	}

解码过程正好相反，每4个byte组合成一个24位的buffer，再组合成3字节的byte。直到最后，如果最后2个有一个为=。则跳出不用再转换了

	/**
	 * base64解码
	 */
	public static byte[] decryptbase64(byte[] bytes){
		//每4个byte组合成一个24位的buffer，再组合成3字节的byte。直到最后，如果最后2个有一个为=。则跳出不用再转换了
		List<Byte> list = new ArrayList<Byte>();
		for(int i=0; i<bytes.length ;i+=4){
			byte c1 = bytes[i];
			byte c2 = bytes[i+1];
			byte c3 = bytes[i+2];
			byte c4 = bytes[i+3];
			
			c1 = getByteIndex(c1);
			c2 = getByteIndex(c2);
			c3 = getByteIndex(c3);
			c4 = getByteIndex(c4);
			byte[] buffer = new byte[24];
			byte[] tbts = byteTo8BinaryBytes(c1);
			System.arraycopy(tbts, 2, buffer, 0, 6);
			tbts = byteTo8BinaryBytes(c2);
			System.arraycopy(tbts, 2, buffer, 0+6, 6);
			tbts = byteTo8BinaryBytes(c3);
			System.arraycopy(tbts, 2, buffer, 0+12, 6);
			tbts = byteTo8BinaryBytes(c4);
			System.arraycopy(tbts, 2, buffer, 0+18, 6);
			
			tbts = new byte[8];
			byte temp;
			System.arraycopy(buffer, 0, tbts, 0, 8);
			temp = (byte) binaryBytesArrToInt(tbts);
			list.add(temp);
			 
			if(bytes[i+2] == '=')break;
			System.arraycopy(buffer, 8, tbts, 0, 8);
			temp = (byte) binaryBytesArrToInt(tbts);
			list.add(temp);
			  
			if(bytes[i+3] == '=')break;
			System.arraycopy(buffer, 16, tbts, 0, 8);
			temp = (byte) binaryBytesArrToInt(tbts);
			list.add(temp);
		}
		byte[] res = new byte[list.size()];
		int i=0;
		for(Byte B:list){
			res[i++]  = B.byteValue();
		}
		return res;
	}

其他的数据：主要是base64索引和值查询

	private static byte getByteIndex(byte b){
		if(b >= 'A' && b<= 'Z'){
			return (byte) (b - 'A');
		}
		if(b >= 'a' && b<= 'z'){
			return (byte) (b - 'a' + 26);
		}
		if(b >= '0' && b<= '9'){
			return (byte) (b - '0' + 52);
		}
		if(b == '+')return 62;
		if(b == '/')return 63; 
		return 0;
	}
	private static final char[] index = new char[]{
			'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','+','/'
	}; 

这是测试数据和输出结果：

		String str = "helloworld";
		log(str);
		String str0 = encryptBase64(str.getBytes());
		log(str0); 
		String str1 = new String(decryptbase64(str0.getBytes()));
		log(str1); 

helloworld
aGVsbG93b3JsZA==
helloworld