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首先，Base64 是一種編碼方式而非一種加密方式，Base64 可以僅憑編碼后的文本還原出未編碼的文本，不需要任何額外信息。在有的系統中，定義的可接受的字符范圍有限，但是用戶又期望存儲任意數據，早期一個典型的應用是在郵件中發送多媒體內容，另外一個則是在 7 位字符系統中存儲 8 位二進制數據。

在計算機中存儲的所有數據都是以數值的形式存儲的，在某種意義上可以理解為系統是以 256 進制表示數據的（注意是表示不是存儲）。256 進制數有 256 個數字，通常會用 ascii8 編碼表中的字符表示，但是其中有超過一半的字符人類沒有給它設定一個通用、固定且肉眼容易識別的圖案。Base64 則是將 256 進制表示的數值改為用 64 進制存儲，這樣只需要有 64 個不同的圖案就可以表示一個數值，在 Base64 中選擇的是 A-Za-z0-9+/ 這 64 個字符，其中 A 在十進制中是 0，/ 在十進制中是 63。

選擇 64 進制在轉換數據時可以更方便操作，就像 2、8、16 進制之間相互轉換非常簡單一樣，2 的冪次進制間相互轉換都相對容易，最容易的方式是冪次有倍數關系的進制間轉換，比如 2 和 8、2 和 16，高冪次的 1 位規整地對應低冪次的 n 位不需要進位或借位。例如

2 = 2^1 8 = 2^3 8 進制數值中 1 位數字可以直接轉換成 3 位 2 進制數字，或者反過來將 2 進制數值從最低位每 3 位一組劃分就可以對應轉換為 8 進制數值。

對于冪次沒有倍數關系的，在編程轉換時也沒有任何困難，因為位操作是針對 2 進制的操作，而任何自然數都是 1 的倍數。因為存在這種關系，所以首先基數會選擇 2 的冪次，之后的問題就是在冪次中選擇幾的問題。往值增大的方向看，取值越大需要的可打印字符越多，而實際上我們僅有不到 127 個 (ascii7) 可選的值。往值減小的方向看，不要忘記每個數字最終還需要 8 位 1 個字節來存儲，這就帶來了存儲膨脹的問題，假設冪次選擇 1，可以僅用 0/1 這 2 個字符來表示，那么 1 個字節就要變為 8 個，變為 8 倍。通常來說，從 2^m 進制轉換為 2^n 進制（m,n <= 8），其空間占用會變為原來的 m/n。對 Base64 來說就是 4/3，增加 33% 左右，在實際中 Base64 不是簡單的進制轉換，還有另外一些規則，所以實際增加大小還略多于 33%。如果用 32 作為基數，則會至少增加 60%。所以綜合看來，選擇 64 進制還是一個比較平衡的選擇。

Base64 的主要算法就是把要編碼的文本從左往右（注意我們討論進制轉換時通常認為低位在右邊，但是這僅僅是人類的習慣而已）每 3 字節一組轉換成 4 位 Base64 數字。代碼可以很開心地從開頭一直做轉換，直到最后可能遇到末尾一組是 1 個或者 2 個字符，這時候不能簡單地增加 pad 字符湊齊 3 個字符，因為轉換的內容可能是二進制內容，任意字符都是有意義的。在 Base64 中的處理是最后不滿 6 位的部分補0，然后在編碼結果后面添加若干 = 湊夠 4 位 Base64 數字。如果最后一組只有 1 個字符，則補 4 位 2 進制 0，也就是湊夠 12 位可以轉換成 2 位 Base64 數字，然后在編碼結果后面增加 2 個 = 字符湊夠一組 4 位 Base64 數字。如果最后一組有 2 個字符，則補 2 位 2 進制 0，也就是湊夠 18 位可以轉換成 3 位 Base64 數字，然后在編碼結果后面增加 1 個 = 字符湊夠一組 4 位 Base64 數字。也就是像下面這樣

+--------+-------------------------------+-------------------------------+-------------------------------+ | char | A | | | +--------+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | bin | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | | | | | | | | | | | | | | | | | +--------+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | pad | | | | | | | | | 0 | 0 | 0 | 0 | | | | | | | | | | | | | +--------+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | Base64 | Q | Q | = | = | +--------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------++--------+-------------------------------+-------------------------------+-------------------------------+ | char | B | C | | +--------+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | bin | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | | | | | | | | | +--------+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | pad | | | | | | | | | | | | | | | | | 0 | 0 | | | | | | | +--------+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | Base64 | Q | k | M | = | +--------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+

自此，Base64 的主要算法就講完了。最后需要注意一點，Base64 是一種編碼方式的名稱，而不是一類編碼方式的名稱，還有一些以 64 為基數的編碼方式，它們要么有別的名字要么屬于 Base64 的變種，但是要跟 Base64 這種編碼方式區分開。

轉載于:https://my.oschina.net/u/1762727/blog/2876370

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[每日短篇] E - Base64 编码的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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