base64编码的原理及实现

我们的图片大部分都是可以转换成base64编码的data：image。 这个在将canvas保存为img的时候尤其有用。虽然除ie外，大部分现代浏览器都已经支持原生的基于base64的encode和decode，例如btoa和atob。（将canvas画布保存成img并强制改变mimetype进行下载，会在下一篇记录）

但是处于好奇心，还是驱使我去了解下base64编码的原理。以便也在不支持原生base64编码的ie下可以得以实现。

【Base64】
-base64的编码都是按字符串长度，以每3个8bit的字符为一组，
-然后针对每组，首先获取每个字符的ASCII编码，
-然后将ASCII编码转换成8bit的二进制，得到一组3*8=24bit的字节
-然后再将这24bit划分为4个6bit的字节，并在每个6bit的字节前面都填两个高位0，得到4个8bit的字节
-然后将这4个8bit的字节转换成10进制，对照Base64编码表 （下表），得到对应编码后的字符。

（注：1. 要求被编码字符是8bit的，所以须在ASCII编码范围内，\u0000-\u00ff，中文就不行。
　　　2. 如果被编码字符长度不是3的倍数的时候，则都用0代替，对应的输出字符为=）

Base64 编码表ValueChar ValueChar ValueChar ValueChar0A16Q32g48w1B17R33h49x2C18S34i50y3D19T35j51z4E20U36k5205F21V37l5316G22W38m5427H23X39n5538I24Y40o5649J25Z41p57510K26a42q58611L27b43r59712M28c44s60813N29d45t61914O30e46u62+15P31f47v63/

比如举下面2个例子：
a) 字符长度为能被3整除时：比如“Tom” ：

            T           o           mASCII:      84          111         1098bit字节:   01010100    01101111    011011016bit字节:     010101      000110      111101      101101十进制:     21          6           61          45对应编码:   V           G           9           t  

所以，btoa('Tom') = VG9t

b) 字符串长度不能被3整除时，比如“Lucy”：

            L           u           c           yASCII:      76          117         99          1218bit字节:   01001100    01110101    01100011    01111001      00000000    000000006bit字节:     010011      000111      010101      100011      011110  010000  000000  000000十进制:     19          7           21          35             30      16      (异常) (异常)      对应编码:   T           H           V           j               e       Q       =       =

由于Lucy只有4个字母，所以按3个一组的话，第二组还有两个空位，所以需要用0来补齐。这里就需要注意，因为是需要补齐而出现的0，所以转化成十进制的时候就不能按常规用base64编码表来对应，所以不是a， 可以理解成为一种特殊的“异常”，编码应该对应“=”。

有了上面的理论，那我们实现一个base64编码就容易了。
 

/** * base64 encoding & decoding * for fixing browsers which don't support Base64 | btoa |atob */(function (win, undefined) {      var Base64 = function () {        var base64hash = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/';                // btoa method        function _btoa (s) {            if (/([^\u0000-\u00ff])/.test(s)) {                throw new Error('INVALID_CHARACTER_ERR');            }                var i = 0,                prev,                ascii,                mod,                result = [];            while (i < s.length) {                ascii = s.charCodeAt(i);                mod = i % 3;                switch(mod) {                    // 第一个6位只需要让8位二进制右移两位                    case 0:                        result.push(base64hash.charAt(ascii >> 2));                        break;                    //第二个6位 = 第一个8位的后两位 + 第二个8位的前4位                    case 1:                        result.push(base64hash.charAt((prev & 3) << 4 | (ascii >> 4)));                        break;                    //第三个6位 = 第二个8位的后4位 + 第三个8位的前2位                    //第4个6位 = 第三个8位的后6位                    case 2:                        result.push(base64hash.charAt((prev & 0x0f) << 2 | (ascii >> 6)));                        result.push(base64hash.charAt(ascii & 0x3f));                        break;                }                prev = ascii;                i ++;            }            // 循环结束后看mod, 为0 证明需补3个6位，第一个为最后一个8位的最后两位后面补4个0。另外两个6位对应的是异常的“=”；            // mod为1，证明还需补两个6位，一个是最后一个8位的后4位补两个0，另一个对应异常的“=”            if(mod == 0) {                result.push(base64hash.charAt((prev & 3) << 4));                result.push('==');            } else if (mod == 1) {                result.push(base64hash.charAt((prev & 0x0f) << 2));                result.push('=');            }            return result.join('');        }        // atob method        // 逆转encode的思路即可        function _atob (s) {            s = s.replace(/\s|=/g, '');            var cur,                prev,                mod,                i = 0,                result = [];            while (i < s.length) {                cur = base64hash.indexOf(s.charAt(i));                mod = i % 4;                switch (mod) {                    case 0:                        //TODO                        break;                    case 1:                        result.push(String.fromCharCode(prev << 2 | cur >> 4));                        break;                    case 2:                        result.push(String.fromCharCode((prev & 0x0f) << 4 | cur >> 2));                        break;                    case 3:                        result.push(String.fromCharCode((prev & 3) << 6 | cur));                        break;                                        }                prev = cur;                i ++;            }            return result.join('');        }        return {            btoa: _btoa,            atob: _atob,            encode: _btoa,            decode: _atob        };    }();    if (!win.Base64) { win.Base64 = Base64 }    if (!win.btoa) { win.btoa = Base64.btoa }    if (!win.atob) { win.atob = Base64.atob } })(window)

通过base64工作原理可以知道base64编码会照成数据膨胀