詳細分析JAVA8新特性 Base64

更新時間：2020年08月03日 09:40:56 作者：沃德天拉莫帥

這篇文章主要介紹了JAVA8新特性 Base64的相關資料，文中講解非常細致，代碼幫助大家更好的理解和學習，感興趣的朋友可以了解下

BASE64 編碼是一種常用的字符編碼，在很多地方都會用到。但base64不是安全領域下的加密解密算法。能起到安全作用的效果很差，而且很容易破解，他核心作用應該是傳輸數據的正確性，有些網關或系統(tǒng)只能使用ASCII字符。Base64就是用來將非ASCII字符的數據轉換成ASCII字符的一種方法，而且base64特別適合在http，mime協議下快速傳輸數據。

JDK里面實現Base64的API

在JDK1.6之前，JDK核心類一直沒有Base64的實現類，有人建議用Sun/Oracle JDK里面的sun.misc.BASE64Encoder 和 sun.misc.BASE64Decoder，使用它們的優(yōu)點就是不需要依賴第三方類庫，缺點就是可能在未來版本會被刪除（用maven編譯會發(fā)出警告），而且性能不佳，后面會有性能測試。

JDK1.6中添加了另一個Base64的實現，javax.xml.bind.DatatypeConverter兩個靜態(tài)方法parseBase64Binary 和 printBase64Binary，隱藏在javax.xml.bind包下面，不被很多開發(fā)者知道。

在Java 8在java.util包下面實現了BASE64編解碼API，而且性能不俗，API也簡單易懂，下面展示下這個類的使用例子。

java.util.Base64

該類提供了一套靜態(tài)方法獲取下面三種BASE64編解碼器：

1）Basic編碼：是標準的BASE64編碼，用于處理常規(guī)的需求

// 編碼
String asB64 = Base64.getEncoder().encodeToString("some string".getBytes("utf-8"));
System.out.println(asB64); // 輸出為: c29tZSBzdHJpbmc=
// 解碼
byte[] asBytes = Base64.getDecoder().decode("c29tZSBzdHJpbmc=");
System.out.println(new String(asBytes, "utf-8")); // 輸出為: some string

2）URL編碼：使用下劃線替換URL里面的反斜線“/”

String urlEncoded = Base64.getUrlEncoder().encodeToString("subjects?abcd".getBytes("utf-8"));
System.out.println("Using URL Alphabet: " + urlEncoded);
// 輸出為:
Using URL Alphabet: c3ViamVjdHM_YWJjZA==

3）MIME編碼：使用基本的字母數字產生BASE64輸出，而且對MIME格式友好：每一行輸出不超過76個字符，而且每行以“\r\n”符結束。

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int t = 0; t < 10; ++t) {
 sb.append(UUID.randomUUID().toString());
}
byte[] toEncode = sb.toString().getBytes("utf-8");
String mimeEncoded = Base64.getMimeEncoder().encodeToString(toEncode);
System.out.println(mimeEncoded);

第三方實現Base64的API

首先便是常用的Apache Commons Codec library里面的org.apache.commons.codec.binary.Base64；

第二個便是Google Guava庫里面的com.google.common.io.BaseEncoding.base64() 這個靜態(tài)方法；

第三個是net.iharder.Base64，這個jar包就一個類；

最后一個，號稱Base64編碼速度最快的MigBase64，而且是10年前的實現，到現在是否能保持這個稱號，測一測便知道；

Base64編碼性能測試

上面講了一共7種實現Base64編碼，Jdk里面3種，第三方實現4種，一旦有選擇，則有必要將他們進行一次高低對比，性能測試是最直接的方式

首先來定義兩個接口

private static interface Base64Codec
 {
  public String encode(final byte[] data);
  public byte[] decode(final String base64) throws IOException;
 }
 private static interface Base64ByteCodec
 {
  public byte[] encodeBytes(final byte[] data);
  public byte[] decodeBytes(final byte[] base64) throws IOException;
 }

兩個接口區(qū)別就是其中一個接口方法參數接收byte數組，返回byte數組，因為byte->byte相比String->byte或者byte->String性能上會快一點，所以區(qū)分兩組來測試

private static final Base64Codec[] m_codecs = { new GuavaImpl(), new JavaXmlImpl(),
  new Java8Impl(), new SunImpl(), new ApacheImpl(),new MiGBase64Impl(),new IHarderImpl() };
private static final Base64ByteCodec[] m_byteCodecs = {
  new ApacheImpl(), new Java8Impl(),new MiGBase64Impl(),new IHarderImpl() };

從上面看出，其中支持byte->byte只有4中API；

7個Base64的實現類

private static class Java8Impl implements Base64Codec, Base64ByteCodec
 {
  private final Base64.Decoder m_decoder = Base64.getDecoder();
  private final Base64.Encoder m_encoder = Base64.getEncoder();
  @Override
  public String encode(byte[] data) {
   return m_encoder.encodeToString(data);
  }
  @Override
  public byte[] decode(String base64) throws IOException {
   return m_decoder.decode(base64);
  }
  public byte[] encodeBytes(byte[] data) {
   return m_encoder.encode( data );
  }
  public byte[] decodeBytes(byte[] base64) throws IOException {
   return m_decoder.decode( base64 );
  }
 }
 private static class JavaXmlImpl implements Base64Codec //no byte[] implementation
 {
  public String encode(byte[] data) {
   return DatatypeConverter.printBase64Binary( data );
  }
  public byte[] decode(String base64) throws IOException {
   return DatatypeConverter.parseBase64Binary( base64 );
  }
 }

后面代碼基本就是各種API實現Base64的代碼了，就不詳細列出。

主要測試手段是，生成100M的隨機數，分成100byte或者1000byte的塊，然后將他們分別編碼和解碼，記錄時間，如下方法

private static TestResult testByteCodec( final Base64ByteCodec codec, final List<byte[]> buffers ) throws IOException {
  final List<byte[]> encoded = new ArrayList<byte[]>( buffers.size() );
  final long start = System.currentTimeMillis();
  for ( final byte[] buf : buffers )
   encoded.add( codec.encodeBytes(buf) );
  final long encodeTime = System.currentTimeMillis() - start;
  final List<byte[]> result = new ArrayList<byte[]>( buffers.size() );
  final long start2 = System.currentTimeMillis();
  for ( final byte[] ar : encoded )
   result.add( codec.decodeBytes(ar) );
  final long decodeTime = System.currentTimeMillis() - start2;
  for ( int i = 0; i < buffers.size(); ++i )
  {
   if ( !Arrays.equals( buffers.get( i ), result.get( i ) ) )
    System.out.println( "Diff at pos = " + i );
  }
  return new TestResult( encodeTime / 1000.0, decodeTime / 1000.0 );
 }

測試結果

jvm參數：-Xms512m -Xmx4G