Java中如何使用字符流读写二进制文件？

使用字符流读取文件（非文本）

以Java的字符流读取文件为例：它只能读取0-65535之间的字符，可以看出来字符都是正数，但是二进制的byte是可以为负数的。但是读取的时候会被当做正数来读取，或者是无法在编码表中找到的字符会返回一个奇怪的符号（你可能见过那个奇怪的 “?”）。

但是在某些情况下，必须要使用字符来显示二进制数据，也不是没有办法的，下面就来介绍一个我们什么的方式–base64编码。

Base64编码

base64编码简介

base64是网络上常见的用于传输8Bit字节码的编码方式之一，Base64就是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。Base64编码是从二进制到字符的过程，可以用在HTTP环境下传递较长的标识信息。采用Base64编码后具有不可读性，需要解码后才能阅读。它的中文名是基于64个可打印字符来表示二进制数据。

编码规则

1. 把3个字节变成4个字节.

2. 没76个字符加一个换行符。

3. 最后的结束符也要处理。

编码方式的缺点

从编码规则可以看出来，base64要求把每三个8Bit的字节转换成四个6Bit的字符（38 = 46 = 24），然后把6Bit再添加两位高位0，组成四个8Bit的字节。也就是说，转换后的字符串理论上将要比原来的长1/3（33%）。

这里这是介绍一个概念，关于更加详细的内容，如果感兴趣的话，可以取收集了解更多。

Base64在 Java 里的应用

Java的Base64工具类提供了一套静态方法获取下面三种BASE64编解码器：

• 基本：输出被映射到一组字符A-Za-z0-9+/，编码不添加任何行标，输出的解码仅支持A-Za-z0-9+/。

• URL：输出映射到一组字符A-Za-z0-9+_，输出是URL和文件。

• MIME：输出隐射到MIME友好格式。输出每行不超过76字符，并且使用’\r’并跟随’\n’作为分割。编码输出最后没有行分割。

分别对应如下几个方法：

Encoder basicEncoder = Base64.getEncoder();
Encoder mimeEncoder = Base64.getMimeEncoder();
Encoder urlEncoder = Base64.getUrlEncoder();

我写了一个简单的工具类来进行测试 基本(basic) 的编码器。。

package com.dragon;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.Base64;
import java.util.Base64.Decoder;
import java.util.Base64.Encoder;

/**
 * @author Alfred
 * */
public class Base64Util {
	private static Encoder encoder = Base64.getEncoder();
	private static Decoder decoder = Base64.getDecoder();
	private static String ENCODE = "UTF-8";
	private static int LENGTH = 1024;
	
	/**
	 * 静态方法：
	 * 将文件等二进制数据（文本和非文本都可以）
	 * 转为base64字符串。
	 * @throws IOException 
	 * @throws FileNotFoundException 
	 * 
	 * */
	public static String dataToBase64(File src) throws FileNotFoundException, IOException {
		Encoder encoder = Base64.getEncoder();
		
		int len = (int)src.length();
		byte[] bar = new byte[(int)len];
		int hasRead = 0;
		byte[] b = new byte[LENGTH];
		//使用专门处理 byte 的IO流比较方便，一次性读取较大文件对内存压力较大
		try (InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream(src));
				ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(len)) {
			while ((hasRead = in.read(b)) != -1) {
				bos.write(b, 0, hasRead);
			}
			bar = bos.toByteArray();
		}
		return encoder.encodeToString(bar);
	}
	
	public static String dataToBase64(String src) throws UnsupportedEncodingException {
		return encoder.encodeToString(src.getBytes(ENCODE));
	}
	
	public static byte[] base64ToData(String src) {
		return decoder.decode(src);
	}
}

将图片转为Base64字符串进行读写

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.io.Writer;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;

public class Base64Test {
	public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, IOException {
		testPic();
	}
	
	static void testPic() throws FileNotFoundException, IOException {
		// 测试图片文件。
		Path picPath = Paths.get("./src/com/dragon/001.jpg");
		File picFile = picPath.toFile();
		String picToBase64 = Base64Util.dataToBase64(picFile);
		System.out.println(picToBase64);
		long oldSize = picFile.length();
		long newSize = picToBase64.getBytes("UTF-8").length;
		System.out.println("图片原始大小（字节）：" + oldSize);
		System.out.println("转换后数据大小（字节）：" + newSize);
		System.out.println("转换后比原来扩大的比例为：" + (double)(newSize-oldSize)/(double)oldSize + " %");
		
		//将数据写入文件
		try (Writer writer = new BufferedWriter(new FileWriter("./src/com/dragon/002.txt"))) {
			writer.write(picToBase64);
		}
		
		//从文件中读取数据
		String line = null;
		try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("./src/com/dragon/002.txt"))){
			line = reader.readLine();
		}
		System.out.println(picToBase64.equals(line));
	}
}

运行截图

说明：这里将图片转为base64字符串后，使用字符流写入了一个文本文件，然后再使用字符流读取出来，再和原来的字符串进行比较结果为 true。 所以，就完成了对图片数据的读取，可能你这里说你读取的并不是图片的二进制数据，但是其实所有的文件都是以二进制来存储的！而且，这个base64字符串，也是可以直接作为图片来使用的。

注意：我这里已经选取了一个非常小的图片，可以看到原始大小才 3639字节，也就是不到 4 KB，但是如果转换成文字那就是不少了（所以，它会显得很长，非常长。）。

测试图片

然后你可能会问怎么证明这个字符串就是上面这张图片呢？这个也很好办到，如果你对前端的知识有所了解的话，应该知道前端的图片是可以使用base64字符串来表示的，下面写一个 html 文件测试一下。

image.html

打开浏览器测试一下

说明： 它的具体用法如下：

图片的大小相对于字符来说，其实是很庞大了。我这里的html代码是完整的图片的base64编码字符串，然后我的博客的字数就变大了很多。

字符串转base64编码

public class Base64Test {
	public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, IOException {
		testStr("I love you yesterday and today!");
	}
	
	static void testStr(String src) throws UnsupportedEncodingException {
		//测试文本数据。
		String strToBase64 = Base64Util.dataToBase64(src);
		System.out.println("base64编码：" + strToBase64);
		String base64ToStr = new String(Base64Util.base64ToData(strToBase64));
		System.out.println("base64解码：" + base64ToStr);
	}
}

测试截图

base64的用处

Base64常用于在通常处理文本数据的场合，表示、传输、存储一些二进制数据。包括MIME的email，email via MIME, 在XML中存储复杂数据。 注1：互联网上也有很多可以进行编解码的网站，如果需要使用的话，可以取尝试一下。

注2：可以观察一下这个base64字符串的特点，我上次学习Java爬虫的时候，爬了一个网站，发现这个网站的一个 script 脚本中，含有一个json对象，其中有一个属性是 url，但是对应的链接却看不懂（base64字符串是不可读的），但是我感觉它就是base64字符串，所以我利用base64编解码网站解码一看，真的是一个网站的地址。然后，就可以写一个解码方法，当爬到这个数据时，给它解码了，哈哈。

举一个简单的例子：

{"url":"aHR0cHMlM0ElMkYlMkZ3d3cuYmFpZHUuY29tJTJG"}

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URLDecoder;
import java.net.URLEncoder;
import java.util.Base64;
import java.util.Base64.Decoder;
import java.util.Base64.Encoder;

public class TestALittle {
	public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
		String base64Str = "aHR0cHMlM0ElMkYlMkZ3d3cuYmFpZHUuY29tJTJG";
		String de_str = base64ToUrlEncoderToURL(base64Str);
		System.out.println("解码：" + de_str);
	}
	
	//base64解密为urlencoder，再解码为url
	public static String base64ToUrlEncoderToURL(String base64Str) throws UnsupportedEncodingException {
		Decoder decoder = Base64.getDecoder();
		byte[] bt = decoder.decode(base64Str);
		String en_str = new String(bt, 0, bt.length);
		return URLDecoder.decode(en_str, "UTF-8");
	}
}

说明： 这个例子中的 url 进行了两次编码，第一次是将url中的非西欧字符编码（可以去了解一下为什么这么做？），然后再使用base64编码。但是，如果你掌握了解码技术，解码也是很简单的。（但是如果你看不出来它是base64编码，那估计就没有办法了！）