详细分析JAVA8新特性 Base64

BASE64 编码是一种常用的字符编码，在很多地方都会用到。但base64不是安全领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，他核心作用应该是传输数据的正确性，有些网关或系统只能使用ASCII字符。Base64就是用来将非ASCII字符的数据转换成ASCII字符的一种方法，而且base64特别适合在http，mime协议下快速传输数据。

JDK里面实现Base64的API

在JDK1.6之前，JDK核心类一直没有Base64的实现类，有人建议用Sun/Oracle JDK里面的sun.misc.BASE64Encoder 和 sun.misc.BASE64Decoder，使用它们的优点就是不需要依赖第三方类库，缺点就是可能在未来版本会被删除（用maven编译会发出警告），而且性能不佳，后面会有性能测试。

JDK1.6中添加了另一个Base64的实现，javax.xml.bind.DatatypeConverter两个静态方法parseBase64Binary 和 printBase64Binary，隐藏在javax.xml.bind包下面，不被很多开发者知道。

在Java 8在java.util包下面实现了BASE64编解码API，而且性能不俗，API也简单易懂，下面展示下这个类的使用例子。

java.util.Base64

该类提供了一套静态方法获取下面三种BASE64编解码器：

1）Basic编码：是标准的BASE64编码，用于处理常规的需求

									// 编码

									String asB64 = Base64.getEncoder().encodeToString("some string".getBytes("utf-8"));

									System.out.println(asB64); // 输出为: c29tZSBzdHJpbmc=

									// 解码

									byte[] asBytes = Base64.getDecoder().decode("c29tZSBzdHJpbmc=");

									System.out.println(new String(asBytes, "utf-8")); // 输出为: some string

2）URL编码：使用下划线替换URL里面的反斜线“/”

									String urlEncoded = Base64.getUrlEncoder().encodeToString("subjects?abcd".getBytes("utf-8"));

									System.out.println("Using URL Alphabet: " + urlEncoded);

									// 输出为:

									Using URL Alphabet: c3ViamVjdHM_YWJjZA==

3）MIME编码：使用基本的字母数字产生BASE64输出，而且对MIME格式友好：每一行输出不超过76个字符，而且每行以“\r\n”符结束。

									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);

第三方实现Base64的API

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

第二个便是Google Guava库里面的com.google.common.io.BaseEncoding.base64() 这个静态方法；

第三个是net.iharder.Base64，这个jar包就一个类；

最后一个，号称Base64编码速度最快的MigBase64，而且是10年前的实现，到现在是否能保持这个称号，测一测便知道；

Base64编码性能测试

上面讲了一共7种实现Base64编码，Jdk里面3种，第三方实现4种，一旦有选择，则有必要将他们进行一次高低对比，性能测试是最直接的方式

首先来定义两个接口

									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;

									 }

两个接口区别就是其中一个接口方法参数接收byte数组，返回byte数组，因为byte->byte相比String->byte或者byte->String性能上会快一点，所以区分两组来测试

									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() };

从上面看出，其中支持byte->byte只有4中API；

7个Base64的实现类

									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 );

									  }

									 }

后面代码基本就是各种API实现Base64的代码了，就不详细列出。

主要测试手段是，生成100M的随机数，分成100byte或者1000byte的块，然后将他们分别编码和解码，记录时间，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 );

									 }