程式扎記

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Introduction
Base64 是一種能將任意 Binary 資料用64種字元組合成字串的方法，而這個 Binary 資料和字串資料彼此之間是可以互相轉換的，十分方便。在實際應用上，Base64 除了能將Binary資料可視化之外，也常用來表示字串加密過後的內容。如果要使用Java程式語言來實作Base64的編碼與解碼功能，可以參考本篇文章的作法。

Java 上的 Base64

早期作法
早期在 Java 上做 Base64 的編碼與解碼，會使用到 JDK 裡 sun.misc 套件下的 BASE64Encoder 和 BASE64Decoder 這兩個類別，用法如下：

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final BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();  
final BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();  
final String text = "字串文字";  
final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");  
//編碼  
final String encodedText = encoder.encode(textByte);  
System.out.println(encodedText);  
//解碼  
System.out.println(new String(decoder.decodeBuffer(encodedText), "UTF-8"));  

從以上程式可以發現，在Java用Base64一點都不難，不用幾行程式碼就解決了！只是這個 sun.misc 套件所提供的 Base64 功能，編碼和解碼的效率並不太好，而且在以後的 Java 版本可能就不被支援了，完全不建議使用。

Apache Commons Codec 作法
Apache Commons Codec 有提供 Base64 的編碼與解碼功能，會使用到 org.apache.commons.codec.binary 套件下的 Base64 類別，用法如下：

view plaincopy to clipboardprint?
final Base64 base64 = new Base64();  
final String text = "字串文字";  
final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");  
//編碼  
final String encodedText = base64.encodeToString(textByte);  
System.out.println(encodedText);  
//解碼  
System.out.println(new String(base64.decode(encodedText), "UTF-8"));  

以上的程式碼看起來又比早期用 sun.misc 套件還要更精簡，效能實際執行起來也快了不少。缺點是需要引用 Apache Commons Codec，很麻煩。

Java 8 之後的作法
Java 8 的 java.util 套件中，新增了 Base64 的類別，可以用來處理 Base64 的編碼與解碼，用法如下：

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final Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();  
final Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();  
final String text = "字串文字";  
final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");  
//編碼  
final String encodedText = encoder.encodeToString(textByte);  
System.out.println(encodedText);  
//解碼  
System.out.println(new String(decoder.decode(encodedText), "UTF-8"));  

與 sun.misc 套件和 Apache Commons Codec 所提供的 Base64 編解碼器來比較的話，Java 8 提供的 Base64 擁有更好的效能。實際測試編碼與解碼速度的話，Java 8 提供的Base64，要比sun.misc套件提供的還要快至少11倍，比 Apache Commons Codec 提供的還要快至少3倍。因此在 Java 上若要使用 Base64，這個 Java 8 底下的 java.util 套件所提供的 Base64 類別絕對是首選！

Performance Testing
底下代碼使用上面三種方法測試並列印出所需時間 (encode+decode):

view plaincopy to clipboardprint?
package test;  
  
import java.util.Random;  
  
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;  
  
import sun.misc.BASE64Decoder;  
import sun.misc.BASE64Encoder;  
import flib.util.TimeStr;  
  
public class Base64Test {  
    public static void SunAPI(String text) throws Exception  
    {  
        long st = System.currentTimeMillis();  
        final BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();    
        final BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();      
        final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");    
        //編碼    
        final String encodedText = encoder.encode(textByte);    
        //System.out.println(encodedText);    
        //解碼    
        String decodeStr = new String(decoder.decodeBuffer(encodedText), "UTF-8");  
        System.out.printf("SunAPI takes %s\n", TimeStr.toStringFrom(st));  
    }  
      
    public static void ApacheCode(String text) throws Exception  
    {  
        long st = System.currentTimeMillis();  
        final Base64 base64 = new Base64();           
        final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");    
        //編碼    
        final String encodedText = base64.encodeToString(textByte);    
        //System.out.println(encodedText);    
        //解碼    
        String decodeStr = new String(base64.decode(encodedText), "UTF-8");  
        System.out.printf("Apache Common Codec takes %s\n", TimeStr.toStringFrom(st));    
    }  
      
    public static void JDK8Native(String text) throws Exception  
    {  
        long st = System.currentTimeMillis();  
        final java.util.Base64.Decoder decoder = java.util.Base64.getDecoder();    
        final java.util.Base64.Encoder encoder = java.util.Base64.getEncoder();      
        final byte[] textByte = text.getBytes("UTF-8");    
        //編碼    
        final String encodedText = encoder.encodeToString(textByte);      
        //解碼    
        String decodeStr = new String(decoder.decode(encodedText), "UTF-8");    
        System.out.printf("JDK8 Native API takes %s\n", TimeStr.toStringFrom(st));    
    }  
      
      
    public static void main(String args[]) throws Exception  
    {  
        // Generate testing string  
        StringBuffer strBuf = new StringBuffer();  
        String chars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890";  
        Random rdm = new Random();  
        for(int i=0; i<100000; i++)   
        {  
            int r = rdm.nextInt(chars.length());  
            strBuf.append(chars.substring(r, r+1));  
        }  
          
        SunAPI(strBuf.toString());  
        ApacheCode(strBuf.toString());  
        JDK8Native(strBuf.toString());  
    }  
}  

不同電腦執行結果可能不同, 在我的筆電上執行速度 JDK8 API > Apache Common Codec > Sun API:

SunAPI takes 51 ms
Apache Common Codec takes 30 ms
JDK8 Native API takes 15 ms

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2016年3月14日星期一

[ Java 文章收集 ] Java如何進行Base64的編碼(Encode)與解碼(Decode)？

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