java实现BASE64加密/解密详解(附带源码)

Katie。 2025-05-07 10:17:32编程技术

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1. 项目背景与介绍

在日常开发中，Base64 编码是一种常见的数据处理方式，广泛应用于以下场景：

数据传输：将二进制数据转换为 ASCII 字符串，方便在文本协议（如 JSON、XML）中传输。
数据存储：避免特殊字符导致的数据解析错误，例如在 URL 或 Cookie 中存储二进制数据。
加密辅助：用于编码密钥、证书、公私钥等，但 Base64 本身并不是加密算法，它只是编码方式。

本项目将展示如何使用 Java 内置的 Base64 类进行 Base64 编码（加密）和解码（解密）。

2. 相关知识

2.1 Base64 简介

Base64 是一种基于 64 个可打印字符的编码方式，它可以将 任意二进制数据转换为 ASCII 字符串，避免在传输或存储时出现编码问题。

Base64 采用的 64 个字符如下（大小写字母 + 数字 + 两个符号）：

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
0123456789
+/

此外，Base64 可能会在末尾填充 = 号，使其长度为 4 的倍数。

2.2 Java Base64 类

从 Java 8 开始，java.util.Base64 提供了三种 Base64 编码器：

编码器	说明
`Base64.getEncoder()`	标准 Base64 编码
`Base64.getUrlEncoder()`	URL 安全的 Base64 编码（`+` 替换为 `-`，`/` 替换为 `_`）
`Base64.getMimeEncoder()`	MIME 编码（每 76 个字符换行）

相应地，解码器 Base64.getDecoder() 可以将 Base64 字符串转换回原始数据。

3. 项目实现思路

编码（加密）：

通过 Base64.getEncoder().encodeToString(byte[]) 方法，将字符串转换为 Base64 编码格式。

解码（解密）：

通过 Base64.getDecoder().decode(String) 方法，将 Base64 编码的数据转换回原始字符串。

实现不同 Base64 变体：

标准 Base64：用于常规数据编码。
URL Base64：适用于 URL 传输，避免 + 和 / 影响 URL 解析。
MIME Base64：适用于电子邮件或其他需要换行的场景。

4. 完整代码实现

以下 Java 代码实现了 Base64 编码和解码功能，支持三种模式（标准、URL 安全、MIME）。

import java.util.Base64;

/**
 * Base64EncoderDecoder 类用于演示 Java 8 提供的 Base64 编码和解码功能。
 * 该类支持三种编码模式：标准 Base64、URL 安全 Base64、MIME Base64。
 */
public class Base64EncoderDecoder {

    /**
     * 使用标准 Base64 编码字符串
     *
     * @param input 原始字符串
     * @return Base64 编码后的字符串
     */
    public static String encodeBase64(String input) {
        return Base64.getEncoder().encodeToString(input.getBytes());
    }

    /**
     * 使用标准 Base64 解码字符串
     *
     * @param base64Str Base64 编码的字符串
     * @return 解码后的原始字符串
     */
    public static String decodeBase64(String base64Str) {
        byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(base64Str);
        return new String(decodedBytes);
    }

    /**
     * 使用 URL 安全的 Base64 编码字符串
     *
     * @param input 原始字符串
     * @return URL 安全的 Base64 编码字符串
     */
    public static String encodeBase64Url(String input) {
        return Base64.getUrlEncoder().encodeToString(input.getBytes());
    }

    /**
     * 使用 URL 安全的 Base64 解码字符串
     *
     * @param base64UrlStr URL 安全的 Base64 编码字符串
     * @return 解码后的原始字符串
     */
    public static String decodeBase64Url(String base64UrlStr) {
        byte[] decodedBytes = Base64.getUrlDecoder().decode(base64UrlStr);
        return new String(decodedBytes);
    }

    /**
     * 使用 MIME Base64 编码字符串（适用于邮件和换行文本）
     *
     * @param input 原始字符串
     * @return MIME Base64 编码的字符串
     */
    public static String encodeBase64Mime(String input) {
        return Base64.getMimeEncoder().encodeToString(input.getBytes());
    }

    /**
     * 主方法，测试 Base64 编码与解码
     *
     * @param args 命令行参数
     */
    public static void main(String[] args) {
        String originalString = "Hello, Base64!";

        // 标准 Base64 编码/解码
        String encoded = encodeBase64(originalString);
        String decoded = decodeBase64(encoded);

        System.out.println("原始字符串: " + originalString);
        System.out.println("Base64 编码: " + encoded);
        System.out.println("Base64 解码: " + decoded);

        // URL Base64 编码/解码
        String urlEncoded = encodeBase64Url(originalString);
        String urlDecoded = decodeBase64Url(urlEncoded);

        System.out.println("\nURL 安全 Base64 编码: " + urlEncoded);
        System.out.println("URL 安全 Base64 解码: " + urlDecoded);

        // MIME Base64 编码（用于邮件等换行文本）
        String mimeEncoded = encodeBase64Mime(originalString);
        System.out.println("\nMIME Base64 编码: " + mimeEncoded);
    }
}