1. 概述
使用Base64编码字符串是存储通用唯一标识符(UUID)的一种广泛采用的方法，与标准UUID字符串表示相比，这提供了更紧凑的结果。在本文中，我们将探讨将UUID编码为Base64字符串的各种方法。
2. 使用byte[]和Base64.Encoder进行编码
我们将从使用byte[]和Base64.Encoder的最直接的编码方法开始。
2.1 编码
我们将从UUID位创建一个字节数组，为此，我们将从UUID中取出最高有效位和最低有效位，并将它们分别放在数组中的位置0-7和8-15：
byte[] convertToByteArray(UUID uuid) {
byte[] result = new byte[16];
long mostSignificantBits = uuid.getMostSignificantBits();
fillByteArray(0, 8, result, mostSignificantBits);
long leastSignificantBits = uuid.getLeastSignificantBits();
fillByteArray(8, 16, result, leastSignificantBits);
return result;
}
在填充方法中，我们将位移动到数组中，将它们转换为字节，并在每次迭代中移动8位：
void fillByteArray(int start, int end, byte[] result, long bits) {
for (int i = start; i < end; i++) {
int shift = i * 8;
result[i] = (byte) ((int) (255L & bits >> shift));
}
}
下一步，我们将使用JDK中的Base64.Encoder将字节数组编码为字符串：
UUID originalUUID = UUID.fromString("cc5f93f7-8cf1-4a51-83c6-e740313a0c6c");
@Test
void givenEncodedString_whenDecodingUsingBase64Decoder_thenGiveExpectedUUID() {
String expectedEncodedString = "UUrxjPeTX8xsDDoxQOfGgw==";
byte[] uuidBytes = convertToByteArray(originalUUID);
String encodedUUID = Base64.getEncoder().encodeToString(uuidBytes);
assertEquals(expectedEncodedString, encodedUUID);
}
可以看到，得到的值正是我们预期的。
2.2 解码
要从Base64编码的字符串解码UUID，我们可以按照以下方式执行相反的操作：
@Test
public void givenEncodedString_whenDecodingUsingBase64Decoder_thenGiveExpectedUUID() {
String expectedEncodedString = "UUrxjPeTX8xsDDoxQOfGgw==";
byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(expectedEncodedString);
UUID uuid = convertToUUID(decodedBytes);
}
首先，我们使用Base64.Decoder从编码字符串中获取一个字节数组，并调用转换方法从该数组中创建UUID：
UUID convertToUUID(byte[] src) {
long mostSignificantBits = convertBytesToLong(src, 0);
long leastSignificantBits = convertBytesToLong(src, 8);
return new UUID(mostSignificantBits, leastSignificantBits);
}
我们将数组的各个部分转换为最高和最低有效位长表示，并使用它们创建UUID。
转换方法如下：
long convertBytesToLong(byte[] uuidBytes, int start) {
long result = 0;
for(int i = 0; i < 8; i++) {
int shift = i * 8;
long bits = (255L & (long)uuidBytes[i + start]) << shift;
long mask = 255L << shift;
result = result & ~mask | bits;
}
return result;
}
在这个方法中，我们遍历字节数组，将每个字节转换为位，然后将它们移动到我们的结果中。
我们可以看到，解码的最终结果将与我们用于编码的原始UUID相匹配。
3. 使用ByteBuffer和Base64.getUrlEncoder()进行编码
使用JDK的标准功能，我们可以简化上面写的代码。
3.1 编码
使用ByteBuffer，我们只需几行代码就可以将UUID转换为字节数组：
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(new byte[16]);
byteBuffer.putLong(originalUUID.getMostSignificantBits());
byteBuffer.putLong(originalUUID.getLeastSignificantBits());
我们创建了一个包装字节数组的缓冲区，并放入了UUID中的最高和最低有效位。
为了编码目的，我们这次将使用Base64.getUrlEncoder()：
String encodedUUID = Base64.getUrlEncoder().encodeToString(byteBuffer.array());
因此，我们用4行代码创建了一个Base64编码的UUID：
@Test
public void givenUUID_whenEncodingUsingByteBufferAndBase64UrlEncoder_thenGiveExpectedEncodedString() {
String expectedEncodedString = "zF-T94zxSlGDxudAMToMbA==";
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(new byte[16]);
byteBuffer.putLong(originalUUID.getMostSignificantBits());
byteBuffer.putLong(originalUUID.getLeastSignificantBits());
String encodedUUID = Base64.getUrlEncoder().encodeToString(byteBuffer.array());
assertEquals(expectedEncodedString, encodedUUID);
}
3.2 解码
我们可以使用ByteBuffer和Base64.UrlDecoder()执行相反的操作：
@Test
void givenEncodedString_whenDecodingUsingByteBufferAndBase64UrlDecoder_thenGiveExpectedUUID() {
String expectedEncodedString = "zF-T94zxSlGDxudAMToMbA==";
byte[] decodedBytes = Base64.getUrlDecoder().decode(expectedEncodedString);
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(decodedBytes);
long mostSignificantBits = byteBuffer.getLong();
long leastSignificantBits = byteBuffer.getLong();
UUID uuid = new UUID(mostSignificantBits, leastSignificantBits);
assertEquals(originalUUID, uuid);
}
我们可以看到，我们成功地从编码字符串中解码出了预期的UUID。
4. 减少编码UUID的长度
正如我们在前面几节中看到的，Base64默认在末尾包含“==”。为了节省更多字节，我们可以修剪这个结尾。
为此，我们可以将编码器配置为不添加填充：
String encodedUUID = Base64.getUrlEncoder().withoutPadding().encodeToString(byteBuffer.array());
assertEquals(expectedEncodedString, encodedUUID);
结果，我们可以看到没有多余字符的编码字符串。无需更改我们的解码器，因为它将以相同的方式处理编码字符串的两个变体。
5. 使用Apache Commons的转换实用程序和编解码器实用程序进行编码
在本节中，我们将使用Apache Commons Conversion实用程序中的uuidToByteArray来创建UUID字节数组。此外，我们还将使用Apache Commons Base64实用程序中的encodeBase64URLSafeString。
5.1 依赖
为了演示这种编码方法，我们将使用Apache Commons Lang库，让我们将其依赖添加到我们的pom.xml中：
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-lang3</artifactId>
<version>3.14.0</version>
</dependency>
我们将使用的另一个依赖是commons-codec：
<dependency>
<groupId>commons-codec</groupId>
<artifactId>commons-codec</artifactId>
<version>1.16.0</version>
</dependency>
5.2 编码
我们只需两行代码就可以对UUID进行编码：
@Test
void givenUUID_whenEncodingUsingApacheUtils_thenGiveExpectedEncodedString() {
String expectedEncodedString = "UUrxjPeTX8xsDDoxQOfGgw";
byte[] bytes = Conversion.uuidToByteArray(originalUUID, new byte[16], 0, 16);
String encodedUUID = encodeBase64URLSafeString(bytes);
assertEquals(expectedEncodedString, encodedUUID);
}
可以看到，结果已经被修剪并且不包含待定的结尾。
5.3 解码
我们将从Apache Commons调用Base64.decodeBase64()和Conversion.byteArrayToUuid()进行反向操作：
@Test
void givenEncodedString_whenDecodingUsingApacheUtils_thenGiveExpectedUUID() {
String expectedEncodedString = "UUrxjPeTX8xsDDoxQOfGgw";
byte[] decodedBytes = decodeBase64(expectedEncodedString);
UUID uuid = Conversion.byteArrayToUuid(decodedBytes, 0);
assertEquals(originalUUID, uuid);
}
我们成功获取了原始的UUID。
6. 总结
UUID是一种广泛使用的数据类型，对其进行编码的方法之一是使用Base64。在本文中，我们探讨了几种将UUID编码为Base64的方法。
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