java：7種Base64編碼和解碼功能詳解和性能比較

Java 8新特性探究（十一）Base64詳解

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裏面實現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裏面的sun.misc.BASE64Encoder 和 sun.misc.BASE64Decoder，使用它們的優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編譯會發出警告），而且性能不佳，後面會有性能測試。

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

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，用於處理常規的需求

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

2）URL編碼：使用下劃線替換URL裏面的反斜線“/”

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

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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裏面的org.apache.commons.codec.binary.Base64；

第二個便是Google Guava庫裏面的com.google.common.io.BaseEncoding.base64() 這個靜態方法；

第三個是net.iharder.Base64，這個jar包就一個類；

最後一個，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裏面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

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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;     }

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

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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

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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 );         }     } ..............

後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，然後將他們分別編碼和解碼，記錄時間，如下方法

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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

一切都很明顯了，從上面看出，sun的表現不是很好，IHarder和MigBase64性能可以接受，傳說MigBase64性能第一，那也是過去了，在這次測試結果中，新的java8 base64運行速度最好，javaXml表現次之。

總結

如果你需要一個性能好，可靠的Base64編解碼器，不要找JDK外面的了，java8裏面的java.util.Base64以及java6中隱藏很深的javax.xml.bind.DatatypeConverter,他們兩個都是不錯的選擇。