一步到位 Base64 编码

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什么是Base64

下面一段引用百度百科的介绍，不知道你看后会有什么感想，反正当初我刚接触Base64时是没看明白它在说什么。

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。

下面这段是给出我的理解，当然要看懂下面这段，你需要掌握一些非常基础的计算机技术常识，如：一个字节是8bits(8位)等。

Base64编码要求把3个8位字节（3x8=24）转化为4个6位的字节（4x6=24），因为在计算机中，一个字节是8bits所以需要在编码后的6位的前面补两个0，形成8位一个字节的形式。 在对一个串(可能是字符串，也可以是二进制串)进行Base64编码的过程中，如果最后剩下的串不足3个字节，则用0填充，输出字符使用'='，因此编码后输出的文本末尾可能会出现1或2个'='。
为了保证所输出的编码是可读字符，Base64制定了一个编码表，以便进行统一转换。编码表的大小为2^6=64，这也是Base64名称的由来。
我曾把Base64编码理解成64进制（把陌生概念映射到熟悉的领域帮助理解），但Base64编码与64进制不完全一样。

编码规则

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。

Base64要求把每三个8Bit的字节转换为四个6Bit的字节（3x8 = 4x6 = 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。

Base64编码表

码值	字符	码值	字符	码值	字符	码值	字符
0	A	16	Q	32	g	48	w
1	B	17	R	33	h	49	x
2	C	18	S	34	i	50	y
3	D	19	T	35	j	51	z
4	E	20	U	36	k	52	0
5	F	21	V	37	l	53	1
6	G	22	W	38	m	54	2
7	H	23	X	39	n	55	3
8	I	24	Y	40	o	56	4
9	J	25	Z	41	p	57	5
10	K	26	a	42	q	58	6
11	L	27	b	43	r	59	7
12	M	28	c	44	s	60	8
13	N	29	d	45	t	61	9
14	O	30	e	46	u	62	+
15	P	31	f	47	v	63	/

编码过程

这里仅举一个ASCII码编码过程的例子。针对UTF-8或图片等的编码过程与之类似，只是把对应的 转成ascii 和 转换成2进制 这两步替换成其他对应的步骤，只要能得到一个2进制串就行了。

首先把原理的公式列一下: 3x8=4x6
内存1个字符占8位
转前： a 4 9
先转成ascii：对应 97 52 57（只有ascii字符才会这样操作）
转成2进制： 01100001 00110100 00111001
6个一组（4组） {011000}{010011}{010000}{111001}
然后才有后面的 011000 010011 010000 111001
然后计算机是8位8位的存数 6不够，自动就补两个高位0了
所以有了 高位补0得到：00011000 00010011 00010000 00111001
转成十进制得到： 24 19 16 57
查表得到 Y T Q 5

Base64 编码的扩展

Base64 在 URL 中的扩展

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。

Base64在正则表达式中的扩展

用于正则表达式的改进Base64，它将“+”和“/”改成了“!”和“-”，因为“+”,“*”在正则表达式中都具有特殊含义。

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