本文的主要內容：
1、Base64演算法的由來與定義
2、Base64演算法的原理
3、Base64編碼與urlEncode編碼的區別以及運用場景
4、程式碼例項(注意是否是遵循RFC2048)

Base64演算法的由來

Base64演算法最早應用於解決電子郵件傳輸問題，在早期，電子郵件只支援ASCII碼字元。如果要傳輸一封帶有非ASCII碼字元的電子郵件，當它經過部分閘道器時就可能出現問題，這個閘道器可能會對非ASCII碼字元的二進位制位進行調整，即將這個非ASCII碼的8位二進位制碼最高位置設定為0，此時使用者收到的這個郵件就會是一封亂碼的了。基於這個原因產生了Base64演算法。

Base64是一種基於64個字元的編碼演算法。經過Base編碼後的資料會比原始資料略長，為原來的4/3。經過Base64編碼的字串的字元數是以4為單位的整數倍。

RFC2045規定，在電子郵件中，每行為76個字元，每行末尾新增一個回車換行符(“\r\n”)，無論每行是否夠76個字元，都要加一個回車換行符。但實際情況中往往要忽略這一點。

我經常聽到有人說Base64加密，聽著十分變扭。準確地說，Base64是一種編碼。

Base64演算法的原理

在RFC2045中規定的字元對映表：

這張字元對映表中，Value指的是十進位制編碼，Encoding指的是字元，共映射了64個字元，這也是Base64演算法命名的來源。對映表的最後一個字元是等號，它是用來補位的。
為了能在HTTP請求中以GET方式傳遞二進位制數，由Base64演算法衍生出了Url Base64演算法。Url Base64主要是替換了Base64字元對映表中的第62、63個字元，也就是將”+”和”/”符號用”-“和”_”代替。至於”=”在Bouncy Castle提供者使用的是”.”代替，而在Commons Codec裡則是完全杜絕使用補位符。

Base64演算法主要是將給定的字元以及字元編碼(如ASCII碼、UTF-8碼)對應的十進位制數為基準，做編碼操作：

1. 將給定的字串以字元為單位，轉換成對應的字元編碼(如ASCII碼)
2. 將字元編碼轉換成二進位制
3. 將二進位制碼進行分組轉換操作，每3個8位二進位制碼為一組，轉換為每4個6位二進位制碼為一組(不足6位時低位補0)。這是一個分組變化的過程，3個8位二進位制碼和4個6為二進位制碼的長度都是24位
4. 將獲得的4-6二進位制碼組進行補位，向6位二進位制碼高位補2個0，組成4個8位二進位制碼
5. 將獲得的4-8二進位制碼組轉換為十進位制碼
6. 將獲得的十進位制碼轉換成Base64字元表中對應的字元

例子1
 
：假設場景，我們需要對"A"進行Base64編碼，操作如下：
字元============================A
ASCII編碼======================65
二進位制碼=======================01000001
4-6二進位制碼====================010000      010000(不足6位，低位補0)
4-8二進位制碼====================00010000   00010000
十進位制碼======================16      16
字元對映表====================Q        Q         =        =

最終獲得是”QQ==”出現2個補位的原因，是我們要滿足，Base64編碼出來的串必須是4的整數倍，不夠就補。此處，源二進位制碼為01000001不足24位，導致4-8二進位制碼組不足4個。我們這裡可以通過一個簡單的方法判斷是否需要補位：

餘數=原文位元組數 MOD 3

• 餘數=0，不需要補位
• 餘數=1，補2個等號
• 餘數=2，補1個等號

例子2：解決非ASCII碼字元編碼的傳輸問題
字元 =========================================== 密
UTF-8碼                  -27                             -81                         -122
二進位制碼            11100101                  10101111                10000110
4-6二進位制碼         111001                    011010                  111110                 000110              
4-8二進位制碼         00111001                  00011010                00111110               00000110
十進位制碼            57                        26                      62                     6
字元對映            5                         a                       +                      G 

字串"密"經過Base64加密得到字串"5a+G"，當然，使用GBK編碼的"密"就不是這個結果了。

Base64編碼與urlEncode編碼的區別

UrlEncode：

 - `POST`請求中URLEncode和URLDecode用於完成普通字串和
   `application/x-www-from-urlencoded MIME`字符串之間的相互轉化。
 - `GET`請求中字串資料以url的形式傳遞給web伺服器時，字串中是不允許出現空格和特殊字元的。

UrlEncode的過程：

URL_ENCODE的過程就是把URL作為字元按照某種編碼方式(GBK, UTF-8等)編碼成二進位制的位元組碼，然後每個位元組用一個包含3個字元的字串 “%xy” 表示，其中xy為該位元組的兩位十六進位制表示形式。

URL 只能使用 ASCII 字符集來通過因特網進行傳送。除了 -_. 等規定之外的所有非字母數字字元都將被替換成百分號(%)後跟兩位十六進位制數，空格則編碼為加號(+)主要用於編碼 URL 和安全傳輸URL 。

RFC 1738規定：只有字母和數字[0-9a-zA-Z]、一些特殊符號$-_.+!*'(),[不包括雙引號]、以及某些保留字，才可以不經過編碼直接用於URL。

Base64：

 - 電子郵件傳輸：可以進行簡單"加密"且防亂碼
 - 網路資料傳輸：不論是通過`HTTP`的`GET`方式以URL引數傳遞引數，還是通過`POST`方式以資料體傳輸資料，都能發現Base64編碼藏匿其中
 - 金鑰儲存：將金鑰從二進位制表現形式轉換成Base64，這樣可讀性變得更高
 - 數字證書儲存：很多數字證書以Base64方式儲存和傳輸

程式碼例項

public static void main(String[] args) throws Exception{
        String s = "高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+高堂明鏡悲白髮，朝如青絲暮成雪+";
        System.out.println("遵循RFC2048："+ new String(Base64.encodeBase64(s.getBytes("UTF-8"),true)));
        System.out.println("=================================================================================");
        System.out.println("不遵循RFC2048："+Base64.encodeBase64String(s.getBytes("UTF-8")));
    }

執行結果：

1、遵循RFC2048的，每76個字元進行換行。

2、解碼API和加碼類似。