Meisterklasse: Base64-Kodierung und -Dekodierung in Java

Einführung

In diesem Lab werden wir lernen, wie man in Java Base64-Daten mithilfe der Klasse java.util.Base64 und der Apache Commons-Bibliothek kodiert und dekodiert.

Skills Graph

Erstellen einer neuen Java-Datei

In diesem Schritt erstellen Sie eine neue Java-Datei. Öffnen Sie das Terminal und führen Sie den folgenden Befehl aus, um eine neue Java-Datei zu erstellen:

touch ~/project/Base64Encoding.java

Dieser Befehl erstellt eine neue Datei namens Base64Encoding.java im Verzeichnis ~/project. Sie können einen beliebigen bevorzugten Namen verwenden, aber sicherstellen, dass der Dateiname mit .java endet.

Grundlegende Kodierung und Dekodierung

In diesem Schritt lernen wir über die Grundlegende Kodierung und Dekodierung.

Der Basic-Coder verwendet das Base64-Alphabet zur Kodierung und Dekodierung.
Er fügt keinerlei Zeilenumbrüche zur codierten Zeichenfolge hinzu.
Wir werden die getEncoder()-Methode verwenden, die einen einfachen Base64.Encoder zurückgibt.
Anschließend werden wir die encodeToString()-Methode verwenden, um die Zeichenfolge zu kodieren.

Zum Dekodieren einer codierten Zeichenfolge verwenden wir den Base64.Decoder, der von der getDecoder()-Methode zurückgegeben wird.

Wir werden die decode()-Methode des Decoders verwenden.

Verwenden Sie den folgenden Codeblock, um eine Zeichenfolge zu kodieren und zu dekodieren:

import java.util.Base64;

public class Base64Encoding {
    public static void main(String[] args) {
        String strToEncode = "Hello World";
        byte[] bytesToEncode = strToEncode.getBytes(); // wandelt die Zeichenfolge in ein Byte-Array um

        // Kodierung
        String encodedStr = Base64.getEncoder().encodeToString(bytesToEncode);
        System.out.println("Codierte Zeichenfolge: " + encodedStr);

        // Dekodierung
        byte[] decodedByteArr = Base64.getDecoder().decode(encodedStr);
        String decodedStr = new String(decodedByteArr);
        System.out.println("Dekodierte Zeichenfolge: " + decodedStr);
    }
}

Führen Sie den folgenden Befehl im Terminal aus, um den Code zu kompilieren und auszuführen:

javac Base64Encoding.java && java Base64Encoding

Base64-Kodierung ohne Auffüllung

Im vorherigen Schritt haben wir gesehen, dass die Kodierung Auffüllzeichen ( = ) am Ende der codierten Zeichenfolge hinzufügt. In diesem Schritt werden wir lernen, wie man ohne Auffüllzeichen kodiert.

Verwenden Sie den folgenden Codeblock, um die Zeichenfolge ohne Auffüllung zu kodieren:

import java.util.Base64;

public class Base64Encoding {
    public static void main(String[] args) {
        String strToEncode = "Java";
        byte[] bytesToEncode = strToEncode.getBytes(); // wandelt die Zeichenfolge in ein Byte-Array um

        // Kodierung ohne Auffüllung
        String encodedStr = Base64.getEncoder().withoutPadding().encodeToString(bytesToEncode);
        System.out.println("Codierte Zeichenfolge: " + encodedStr);
    }
}

Führen Sie den folgenden Befehl im Terminal aus, um den Code zu kompilieren und auszuführen:

javac Base64Encoding.java && java Base64Encoding

URL- und Dateinamen-sichere Kodierung und Dekodierung

In diesem Schritt lernen wir über die URL- und Dateinamen-sichere Kodierung und Dekodierung.

Die Base64-Klasse behandelt die URL-Kodierung und -Dekodierung, indem sie das URL- und Dateinamen-sichere Base64-Alphabet verwendet.

Wir werden die getUrlEncoder()-Methode verwenden, um einen Base64-URL-Coder zu erhalten.
Anschließend werden wir die encodeToString()-Methode wie im vorherigen Abschnitt verwenden.

Ähnlich haben wir eine getUrlDecoder()-Methode, die einen URL-Decoder zurückgibt.

Wir können die decode()-Methode mit diesem Decoder verwenden, um zu dekodieren.

Verwenden Sie den folgenden Codeblock, um eine URL zu kodieren und zu dekodieren:

import java.util.Base64;

public class Base64Encoding {
    public static void main(String[] args) {
        String urlToEncode = "https://go.java/?intcmp=gojava-banner-java-com";

        // Kodierung
        String encodedUrl = Base64.getUrlEncoder().encodeToString(urlToEncode.getBytes());
        System.out.println("Codierte URL: " + encodedUrl);

        // Dekodierung
        byte[] decodedUrlBytes = Base64.getUrlDecoder().decode(encodedUrl);
        String decodedUrl = new String(decodedUrlBytes);
        System.out.print("Dekodierte URL: " + decodedUrl);
    }
}

Führen Sie den folgenden Befehl im Terminal aus, um den Code zu kompilieren und auszuführen:

javac Base64Encoding.java && java Base64Encoding

MIME-Kodierung und -Dekodierung

In diesem Schritt lernen wir über die MIME-Kodierung und -Dekodierung.

Die Base64-Klasse verwendet das Base64-Alphabet für ihre Kodierungs- und Dekodierungsoperationen.
In der codierten Ausgabe enthält jede Zeile maximal 76 Zeichen.
Jede Zeile endet mit einem Wagenrücklauf( \r ) gefolgt von einem Zeilenumbruch( \n ) als Zeilenseparator.

Wir können die getMimeEncoder()- und die encodeToString()-Methoden für die Kodierung verwenden.
Zum Dekodieren verwenden wir die getMimeDecoder()-Methode, um einen Decoder zu erhalten, und anschließend die decode()-Methode.

Verwenden Sie den folgenden Codeblock, um MIME-Daten zu kodieren und zu dekodieren:

import java.util.Base64;
import java.util.UUID;

public class Base64Encoding {
    public static void main(String[] args) {
        // Erstellen einer MIME-Eingabe für die Kodierung
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            sb.append(UUID.randomUUID().toString());
        }
        // Kodierung
        byte[] bytes = sb.toString().getBytes();
        String mimeEncodedStr = Base64.getMimeEncoder().encodeToString(bytes);
        System.out.println("Codierte Zeichenfolge: " + mimeEncodedStr);

        // Dekodierung
        byte[] mimeDecodedBytes = Base64.getMimeDecoder().decode(mimeEncodedStr);
        String mimeDecodedStr = new String(mimeDecodedBytes);
    }
}

Führen Sie den folgenden Befehl im Terminal aus, um den Code zu kompilieren und auszuführen:

javac Base64Encoding.java && java Base64Encoding

Verwendung der Apache Commons-Bibliothek

In diesem Schritt lernen wir, wie man die Apache Commons-Bibliothek zur Kodierung und Dekodierung von Base64-Daten verwendet.

Die Apache Commons-Bibliothek stellt eine Base64-Klasse im Paket org.apache.commons.codec.binary zur Verfügung.

Diese Klasse enthält fünf verschiedene Konstruktoren für verschiedene Codierungsschemata.
Nachdem eine Base64-Instanz erstellt wurde, können wir die encode()- und decode()-Methoden auf den String-Bytes verwenden, um die Kodierung und Dekodierung durchzuführen.

Verwenden Sie den folgenden Codeblock, um eine Zeichenfolge mit der Apache Commons Base64-Klasse zu kodieren und zu dekodieren:

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

public class Base64Encoding {
    public static void main(String[] args) {

        Base64 base64 = new Base64();

        // Kodierung
        String strToEncode = "Hello World";
        byte[] encodedBytes = base64.encode(strToEncode.getBytes());
        String encodedStr = new String(encodedBytes);
        System.out.println("Codierte Zeichenfolge: " + encodedStr);

        // Dekodierung
        byte[] decodedByteArr = base64.decode(encodedStr.getBytes());
        String decodedStr = new String(decodedByteArr);
        System.out.println("Dekodierte Zeichenfolge: " + decodedStr);

        // Direkten Zugang zur API über die statischen Methoden encodeBase64() und decodeBase64()
        String strToEncode2 = "Hello World";
        String encodedStr2 = new String(Base64.encodeBase64(strToEncode.getBytes()));
        String decodedStr2 = new String(Base64.decodeBase64(encodedStr.getBytes()));
    }
}

Führen Sie den folgenden Befehl im Terminal aus, um den Code zu kompilieren und auszuführen:

javac -cp commons-codec-1.15.jar Base64Encoding.java && java -cp commons-codec-1.15.jar:. Base64Encoding

Hinweis: Um diesen Code auszuführen, müssen Sie die .jar-Datei der Apache Commons Codec-Bibliothek herunterladen und in den Klassenpfad importieren. Im obigen Befehl haben wir -cp commons-codec-1.15.jar hinzugefügt, um den Klassenpfad der Bibliothek anzugeben.

Zusammenfassung

In diesem Lab haben wir gelernt, wie man in Java Base64-Daten mit der java.util.Base64-Klasse und der Apache Commons-Bibliothek kodieren und dekodieren kann. Wir haben drei verschiedene Base64-Kodierungs- und -Dekodierungsschemata behandelt - Basic, URL und Dateinamen-sicher sowie MIME.