base64的實(shí)現(xiàn)原理

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  作者 |  請(qǐng)叫我宋某某

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base64是處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)的一種編碼方式，可用于把二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼成64個(gè)可打印的字符。

學(xué)習(xí)base64之前，先了解一下什么是字節(jié)與編碼

什么是字節(jié)

互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)都是用字節(jié)來(lái)表示的，一個(gè)字節(jié)有8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成即00000000 -- 11111111

什么是編碼

編碼是把字符串轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的一種方式，計(jì)算機(jī)發(fā)展的過(guò)程中，最先定義了ASCII編碼，用于表示英文字符和一些英文字符為128個(gè)字符；后來(lái)隨著計(jì)算機(jī)被普及到各國(guó)ASCII的編碼已經(jīng)不能滿足于顯示各國(guó)語(yǔ)言的文字，所以說(shuō)后面發(fā)展出了GBK、UNICODE 、UTF8、UTF16等不同類型的編碼，在utf8編碼中一個(gè)英文字符占用1個(gè)字節(jié)，一個(gè)中文字符占用3個(gè)字節(jié)

base64編碼表

base64的實(shí)現(xiàn)

base64是，64代表的就是6位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，通過(guò)把字符串轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后按照每6位二進(jìn)制數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分割再把這6位二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為10進(jìn)制數(shù)找到對(duì)應(yīng)的映射表就可生成base64編碼

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1. 字符串轉(zhuǎn)化為2進(jìn)制數(shù)據(jù)

2. 2進(jìn)制數(shù)據(jù)按照每6位一組分割, 不足6位的補(bǔ)0

3. 6位二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)

4. 在對(duì)應(yīng)的base64映射表中找到對(duì)應(yīng)的映射字符，補(bǔ)0的每?jī)晌挥靡粋€(gè)=號(hào)表示

例子

以字符串'A'為例

1. 首先轉(zhuǎn)為16進(jìn)制數(shù)據(jù)為41對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為01000001

2. 每6位二進(jìn)制數(shù)據(jù)分割為一組結(jié)果為010000 010000

3. 6位二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為10進(jìn)制的結(jié)果為16 16

4. base64映射表對(duì)用的字符為Q Q

5. 因?yàn)檠a(bǔ)了4個(gè)0所以字符串A對(duì)用的base64編碼就為QQ==

代碼實(shí)現(xiàn)

function addZero2Front(str) {
    let len = str.length
    while (len < 8) {
        str = '0' + str
        len++
    }

    return str
}

function getBinary(str) {
    const buf = Buffer.from(str)
    let binary = ''
    for (let i = 0; i < buf.length; i++) {
        binary += addZero2Front(
            buf[i].toString(2)
        )
    }
    return binary
}

let map = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/'

function base64(str) {
    let binary = getBinary(str)
    let num = binary.length % 6
    let needAddZeroLen = num !== 0 ? 6 - num : num
    let i = needAddZeroLen;
    let endStr = ''
    let res = ''
    while (i > 0) {
        binary += '0'
        i--
    }
    i = needAddZeroLen
    while ( i > 0) {
        endStr += '='
        i -= 2
    }
    i = 0
    while (i < binary.length) {
        let idx = parseInt(
            binary.slice(i, i + 6),
            2
        )
        res += map[idx]
        i+=6
    }

    res += endStr
    return res
}

結(jié)束語(yǔ)

雖然base64可以便于二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸且不會(huì)造成亂碼；但是值得注意的是，由于base64的性質(zhì)（把8個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)化為6個(gè)字節(jié)儲(chǔ)存），所以不可避免的會(huì)把文件的大小增大1/3，所以base64也不可盲目使用