JavaScript中base64轉換實例分析

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base64 其實是一種編碼轉換方式, 將 ASCII 字符轉換成普通文本, 是網絡上最常見的用于傳輸8Bit字節代碼的編碼方式之一。

base64 由字母 a-z 、 A-Z 、 0-9 以及 + 和 / , 再加上作為墊字的 = , 一共65字符組成一個基本字符集, 其他所有字符都可以根據一定規則, 轉換成該字符集中的字符。

abcde => YWJjZGU= ABCDE => QUJDREU=

在日常開發中, 最常見的便是將 blob 和 base64 之間相互轉換.

// blob to base64
function blobTobase64(blob) {
 const fileReader = new FileReader()
 let base64 = ''
 fileReader.onload = () => {
 base64 = fileReader.result // 讀取base64
 }
 fileReader.readAsDataURL(blob) // 讀取blob
}
// base64 to blob
function dataURItoBlob(dataURI) {
 var mimeString = dataURI
 .split(',')[0]
 .split(':')[1]
 .split(';')[0] // mime類型
 var byteString = atob(dataURI.split(',')[1]) //base64 解碼
 var arrayBuffer = new ArrayBuffer(byteString.length) //創建ArrayBuffer
 var intArray = new Uint8Array(arrayBuffer) //創建視圖
 for (var i = 0; i < byteString.length; i++) {
 intArray[i] = byteString.charCodeAt(i)
 }
 return new Blob([intArray], { type: mimeString }) // 轉成 blob
}

編碼和解碼

瀏覽器

最新的瀏覽器自帶了兩個方法用于 base64 的編碼和解碼

分別是 at

ob 和 btoa

• atob：將 base64 轉成 8bit 字節碼

• btoa：將 8bit 字節碼轉成 base64

對于舊版瀏覽器, 可以使用 js-base64

Node

目前 node 中還不支持使用 atob 和 btoa ，但是可以通過 Buffer 來實現,參考文檔

if (typeof btoa === 'undefined') {
 global.btoa = function (str) {
 return Buffer.from(str).toString('base64');
 };
}

if (typeof atob === 'undefined') {
 global.atob = function (b64Encoded) {
 return Buffer.frome(b64Encoded, 'base64').toString();
 };
}

轉換方式

base64編碼方式對于中文是不適用的, 因為中文對應多個字節, 因此可以先使用 encodeURIComponent 編碼后再進行 base64 編碼.

源碼

編碼

每三個字節作為一組，每個字節8bit, 一共是24個二進制位。

'ABCD'
["ABC", "D"] // 每三字節做一組
['01000001010000100100001', '01000100'] // 轉成8bit

將每組的24個二進制位再細分為四組，每組有6個二進制位, 此時為二維數組。

[['010000', '010100', '001001', '000011'], ['010001', '00']]

• 二個字節的情況：將這二個字節的一共16個二進制位, 按照上面的規則, 轉成三組, 那么最后一項只有4位，則在后面加兩個0, 補夠6位, 并在第三步對應位置加上墊字符 = 。

• 一個字節的情況：將這一個字節的8個二進制位，按照上面的規則轉成二組, 那么最后一項只有2位, 則在后面加上四個0, 并在第三步對應位置加上兩個墊字符 = 。
  

• 簡單說就是, 缺多少位就在后面補多少個0, 直到滿6位。
  

[['010000', '010100', '001001', '000011'], ['010001', '000000']]

在每組前面加兩個00，擴展成32個二進制位，即四個字節。

規則是這么說, 但這一步我覺得可以忽略, 因為 00101010 和 101010 是一樣的

將每組對應的二進制轉成十進制, 在 base64char 字符集中找到對應的字符。

[["Q", "U", "J", "D"], ["R", "A"]]

每一組都最終都應該轉成四個字符

如果不足四個字符, 說明明文中并不足3字節, 因此需要補上墊字符 = , 補夠四個字符

[["Q", "U", "J", "D"], ["R", "A", "=", "="]]

將最后的結果連接成字符串, 則為最終編碼結果。

'ABCD' > 'QUJDRA=='

根據編碼方式來看, 每3個字節將會被編碼成四個字符, 如果不足3個字節, 則補上墊字符 = , 缺幾個就補幾個。

btoa('A') // "QQ=="
btoa('AB') // "QUI="
btoa('ABC') // "QUJD"
btoa('ABCD') // "QUJDRA=="

解碼

解碼步驟就是跟編碼步驟反過來

1. 每四個字節分為一組。

2. 將每組的中除了墊字符 = 外的字符, 在 base64char 字符集中找到所在下標。

3. 將十進制下標轉成二進制, 如果不夠6位（一定不會超過6位）, 則在前面補 0 。
   

• 如果遇到墊字符 = , 說明其明文不足3字節, 則根據墊字符 = 的數量, 在該組最后一項中去掉對應個數的 0

• 一個墊字符, 則去掉兩個 0

• 兩個墊字符, 則去掉四個 0
  

1. 將每組中的二進制字符串連接，此時字符串長度一定是8的倍數，然后每8位分割成一個字節。

2. 通過 String.fromCharCode 將二進制轉成字符, 然后拼接

3. 將各個字符連接, 為最終解碼結果。

題外-進制轉換

• parseInt(str, radix): 根據radix可以將字符串轉成十進制

• initValue.toString(radix): 將initValue轉成其他進制

// n進制轉十進制
parseInt('1000', 2) // 8
parseInt('1000', 16) // 4096

// 進制間轉換
(10).toString(2) // "1010", 10進制轉2進制
(0xff).toString(2) // "11111111", 16進制轉2進制

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