BASE64编码

/**
* 标准Base64编解码，具体规范请参见相关文档。
* @author sunlen
* @version 1.0
*/
public class Base64
{

/** Base64编码表。*/
private static char Base64Code[] =
{
'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','+','/',
};

/** Base64解码表。*/
private static byte Base64Decode[] =
{
-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,
-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1, //注意两个63，为兼容SMP，
-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,-1,62,-1,63,-1,63, //“/”和“-”都翻译成63。
52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,-1,-1,-1, 0,-1,-1,
-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10,11,12,13,14, //注意两个0：
15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,-1,-1,-1,-1,-1, //“A”和“=”都翻译成0。
-1,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,
41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,-1,-1,-1,-1,-1,
};

/**
* 构造方法私有化，防止实例化。
*/
private Base64() {}

/**
* Base64编码。将字节数组中字节3个一组编码成4个可见字符。
* @param b 需要被编码的字节数据。
* @return 编码后的Base64字符串。
*/
public static String encode(byte[] b)
{
int code = 0;

//按实际编码后长度开辟内存，加快速度
StringBuffer sb =new StringBuffer(((b.length-1)/3)<<2+4);

//进行编码
for (int i=0;i<b.length;i++)
{
code|=(b[i]<<(16-i%3*8)) & (0xff<<(16-i%3*8));
if (i%3==2 || i==b.length-1)
{
sb.append(Base64Code[(code & 0xfc0000) >>> 18 ]);
sb.append(Base64Code[(code & 0x3f000) >>> 12 ]);
sb.append(Base64Code[(code & 0xfc0) >>> 6 ]);
sb.append(Base64Code[ code & 0x3f ]);
code=0;
}
}

//对于长度非3的整数倍的字节数组，编码前先补0，编码后结尾处编码用=代替，
//=的个数和短缺的长度一致，以此来标识出数据实际长度
if (b.length%3>0)
{
sb.setCharAt(sb.length()-1,'=');
}
if (b.length%3==1)
{
sb.setCharAt(sb.length()-2,'=');
}
return sb.toString();
}

/**
* Base64解码。
* @param code 用Base64编码的ASCII字符串
* @return 解码后的字节数据
*/
public static byte[] decode(String code)
{

//检查参数合法性
if (code==null)
{
return null;
}
int len = code.length();
if (len%4!=0)
{
throw new IllegalArgumentException(
"Base64 string length must be 4*n");
}
if (code.length()==0)
{
return new byte[0];
}

//统计填充的等号个数
int pad = 0;
if (code.charAt(len-1)=='=')
{
pad++;
}
if (code.charAt(len-2)=='=')
{
pad++;
}

//根据填充等号的个数来计算实际数据长度
int retLen = len/4*3 - pad;

//分配字节数组空间
byte[] ret = new byte [retLen];

//查表解码
char ch1,ch2,ch3,ch4;
int i;
for (i=0;i<len;i+=4)
{
int j=i/4*3;
ch1 = code.charAt(i);
ch2 = code.charAt(i+1);
ch3 = code.charAt(i+2);
ch4 = code.charAt(i+3);
int tmp = (Base64Decode[ch1]<<18)|(Base64Decode[ch2]<<12)
|(Base64Decode[ch3]<<6)|(Base64Decode[ch4]);
ret[j] = (byte) ((tmp&0xff0000) >> 16);
if (i<len-4)
{
ret[j+1] = (byte) ((tmp&0x00ff00) >> 8);
ret[j+2] =(byte) ((tmp&0x0000ff));
}
else
{
if(j+1<retLen)
{
ret[j+1] = (byte) ((tmp&0x00ff00) >> 8);
}
if(j+2<retLen)
{
ret[j+2] = (byte) ((tmp&0x0000ff));
}
}
}
return ret;
}
}

附录：BASE64编码的原理（节选自http://www.vbzx.net/ArticleView/vbzx_Article_View_1199.asp）

BASE64编码的原理
　　BASE64编码 的原理很简单，其方法是，将输入数据流每次取6 bit（每bit代表1位二进制），不足6bit的补0，这样，每3个8位字节将编码为4个6位字节（3×8 → 4×6）；不满4个字节的以“=”填充。其实这4个六位字节 仍然是8位，只不过高两位被设置为0。当一个字节只有6位有效时，它的取值空间为0 到 2的6次方减1 即63，也就是说被转换的Base64编码的每一个编码的取值空间为（0~63）。事实上，0~63之间的ASCII码有许多不可见字符，所以应该再做一个映射，映射表（码表）为

　　这样就可以将3个8位字节，转换为4个可见字符。 也就是说，转换后的字符串要比原来的长1/3，扩张率为3:4。 举例说明：
　　1、当字符串字符个数为3的倍数时；比如字符串“ABC”，其在计算机内存中的十六进制表示为$41、$42、$43，十进制表示为“65”“66”“67”；二进制表示为
01000001　　01000010　　01000011
　　将这三个二进制数依次取6bit，
　　010000/01　　0100/0010　　01/000011
　　就转换成了：
　　010000　　010100　　001001　　000011
　　将这四个二进制数转换成十六制数为：$10，$14，$9，$3，十进制数位为16，20，9，3。对照上面的码表，分别查找出对应的字符为Q，U，J，D。也是就说字符串“ABC”经过BASE64编码后得出“QUJD”。
　　这是最简单的情况，即ASCII码字符数刚好可以被3整除。接着继续讨论余数为2、为1的情况。
　　2、当余数为2时，比如字符串“ce”，其在内存中十六进制表示为$63，$65；十进制表示表示99，101；二进制表示为
　　01100011　01100101　依次取6bit　011000/11　0110/0101
　　这时，第3个字符不足6位，在后面补零，也就是0101变成010100。转换结果为
　　011000　110110　010100
　　这3个二进制数转换成十六制数为$18，$36，$14；十进制数位为24，54，20。对照码表得出结果“Y2U”。编码后的字符个数不足4位，用“＝”填充，最后编码得出“Y2U=”。
　　3、当余数为1时，比如字符串“{”，其在内存中的十六进制表示为$7B，十进制为123，二进制位表示为
　　01111011　依次取6bit　011110/11　
　　补0后为　011110/110000　　转换结果为011110和110000
　　这两个二进制数转换成十六进制数为$1E，$30，十进制数为30，48。对照码表得出结果为“ew”，补上“＝”，最后编码得出“ew= =”。
　　解码也很简单，是编码的逆过程，即将每个字符对照码表换算成6bit的二进制数，然后重组起来，按8位进行截取，得出原码。