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Java中將UUID存儲(chǔ)為Base64字符串的方法實(shí)現(xiàn)

更新時(shí)間：2024年04月28日 16:36:16 作者：HoneyMoose

使用Base64編碼來(lái)對(duì)UUID存儲(chǔ)在一些特定的場(chǎng)合被廣泛的使用,本文主要介紹了Java中將UUID存儲(chǔ)為Base64字符串的方法實(shí)現(xiàn),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的可以了解一下

概述

使用 Base64 編碼來(lái)對(duì) UUID（Universally Unique Identifiers）存儲(chǔ)在一些特定的場(chǎng)合被廣泛的使用。使用 Base64 對(duì)比直接使用 UUID 進(jìn)行存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)能夠更多的節(jié)約空間。

本文對(duì)這方面的相關(guān)內(nèi)容和問(wèn)題進(jìn)行探討。

在這里，使用 Base64 來(lái)對(duì) UUID 進(jìn)行存儲(chǔ)，涉及到一些類型的轉(zhuǎn)換的。Base64 是編碼算法，在實(shí)際使用的時(shí)候我們更多會(huì)用到 Byte 數(shù)組的方式來(lái)進(jìn)行編碼的。這樣我們就比較明確在對(duì)其進(jìn)行 Base64 轉(zhuǎn)換之前，我們應(yīng)該要先干什么了。

使用 byte[]和 Base64.Encoder

Base64.Encoder 就能夠提供 byte[] 的 Base64 編碼了，我們先使用這個(gè)最簡(jiǎn)單的方式來(lái)進(jìn)行處理。

編碼

首先我們需要給出的 UUID 位中創(chuàng)建出我們需要的 byte 數(shù)組。

我們先獲得 UUID 的 most significant bits 和 least significant bits，然后放入我們 byte 數(shù)組中的 0-7 和 8-15 的位置。

程序代碼如下：

    private 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;
    }

上面的代碼中還有一個(gè) fillByteArray 方法，這個(gè)方法，這個(gè)方法將會(huì)把我們的 bit 存如 byte array 數(shù)組中，同時(shí)還會(huì)移動(dòng) 8 位。

方法的代碼如下：

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));
    }
}

當(dāng)我們獲得 byte 數(shù)組后，我們就可以調(diào)用 JDK 的 Base64.Encoder 方法來(lái)直接進(jìn)行編碼了成一個(gè) Base64 加密字符串了。

完整的測(cè)試代碼如下：

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);
}

解碼

把我們獲得的 UUID Base64 字符串進(jìn)行解碼，我們可以使用完全相反的方法：

@Test
public void givenEncodedString_whenDecodingUsingBase64Decoder_thenGiveExpectedUUID() {
    String expectedEncodedString = "UUrxjPeTX8xsDDoxQOfGgw==";
    byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(expectedEncodedString);
    UUID uuid = convertToUUID(decodedBytes);
}

首先把 Base64 字符串解碼成 Byte 數(shù)組，然后調(diào)用我們的轉(zhuǎn)換方法，把我們獲得 byte 數(shù)組轉(zhuǎn)換成為 UUID 對(duì)象。

UUID convertToUUID(byte[] src) {
    long mostSignificantBits = convertBytesToLong(src, 0);
    long leastSignificantBits = convertBytesToLong(src, 8);

    return new UUID(mostSignificantBits, leastSignificantBits);
}

在上面的方法中，我們分別對(duì) UUID 中需要使用的 most significant bits 和 less significant bits 分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再組合在一起。

轉(zhuǎn)換的方法如下：

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;
}

通過(guò)上面的測(cè)試代碼，可以看到代碼的轉(zhuǎn)換都順利完成了。

使用 ByteBuffer 和 Base64.getUrlEncoder()

如果我們還使用 JDK 的 API 的話，我們還可以把上面的代碼進(jìn)行一些簡(jiǎn)化。

編碼

通過(guò)使用 ByteBuffer，我們可以使用非常簡(jiǎn)單的下面 2 行代碼把 UUID 的 bit 轉(zhuǎn)換為 buffer wrapping 數(shù)組。

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(new byte[16]);
byteBuffer.putLong(originalUUID.getMostSignificantBits());
byteBuffer.putLong(originalUUID.getLeastSignificantBits());

當(dāng)程序執(zhí)行完上面的 2 行代碼后，我們將會(huì)獲得一個(gè) ByteBuffer 對(duì)象，這個(gè)對(duì)象中存儲(chǔ)的是 UUID 轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。

針對(duì)編碼，我們就可以使用 Base64.getUrlEncoder() 方法，這個(gè)方法的參數(shù)我們可以使用 ByteBuffer 轉(zhuǎn)換成 array 就可以了，因?yàn)?ByteBuffer 轉(zhuǎn)換成 Array 是返回 Array 的。

String encodedUUID = Base64.getUrlEncoder().encodeToString(byteBuffer.array());

針對(duì)上面代碼的修改，我們只需要下面簡(jiǎn)單的幾行代碼就可以完成 UUID 到 Base64 的轉(zhuǎn)換。

@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);
}

解碼

解碼就使用 Base64.UrlDecoder() 即可，Base64.UrlDecoder() 的解碼結(jié)果為 byte 數(shù)組，所以我們還需要用 ByteBuffer.wrap 把解碼后的數(shù)組包裝成 ByteBuffer 對(duì)象。

@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);
}

縮短編碼后字符串

在我們完成上面的編碼后，我們會(huì)看到字符串的最后還有 2 個(gè)等號(hào) “==” 。為了進(jìn)一步節(jié)約我們的存儲(chǔ)空間，我們可以把這 2 個(gè)等號(hào)從字符串中刪除。

我們可以配置編碼函數(shù)，告訴編碼函數(shù)不要在字符串的末尾添加 2 個(gè)等號(hào)。

String encodedUUID = 
  Base64.getUrlEncoder().withoutPadding().encodeToString(byteBuffer.array());

assertEquals(expectedEncodedString, encodedUUID);

針對(duì)解碼的方法來(lái)說(shuō)，我們并不需要對(duì)方法進(jìn)行任何改變，因?yàn)楝F(xiàn)在的解碼方法已經(jīng)能夠正確識(shí)別 Base64 字符串的末尾是不是有 2 個(gè)等號(hào)，并且可都兼容。

使用 Apache Commons Conversion Utils 和Codec Utils 工具類

在這部分，我們使用 Apache Commons Conversion Utils 的工具類來(lái)先把 UUID 對(duì)象轉(zhuǎn)換為 UUID byte 數(shù)組，然后使用 Apache Commons Codec Utils 工具類來(lái)把進(jìn)行 Base64 的字符串處理。

依賴

為了完成上面 2 個(gè)步驟，我們需要分別使用 Apache Commons Lang library 和 commons-codec 類庫(kù)

在我們的 pom.xml 項(xiàng)目文件中，分別添加上面 2 個(gè)類庫(kù)的依賴。

通常你的項(xiàng)目基本上都會(huì)包含進(jìn)來(lái)的，如果沒(méi)有的話再添加。

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    <version>3.14.0</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>commons-codec</groupId>
    <artifactId>commons-codec</artifactId>
    <version>1.16.0</version>
</dependency>

編碼

上面的編碼就非常簡(jiǎn)單了，直接使用 Conversion.uuidToByteArray 方法，把要編碼的 UUID 對(duì)象傳進(jìn)來(lái)，然后直接 Base64，使用 URL 安全的方法。

@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);
}

通過(guò)上面的代碼，我們可以看到結(jié)果是 Base 64 已經(jīng)把最后的 2 個(gè)等號(hào)刪掉了。

解碼

針對(duì)解碼來(lái)說(shuō)，我們使用的是 JDK 的 Base64.decodeBase64() 方法，然后調(diào)用 Conversion.byteArrayToUuid() 把解碼后的 byte 數(shù)組轉(zhuǎn)換為 UUID 對(duì)象。

@Test
void givenEncodedString_whenDecodingUsingApacheUtils_thenGiveExpectedUUID() {
    String expectedEncodedString = "UUrxjPeTX8xsDDoxQOfGgw";
    byte[] decodedBytes = decodeBase64(expectedEncodedString);
    UUID uuid = Conversion.byteArrayToUuid(decodedBytes, 0);
    assertEquals(originalUUID, uuid);
}

結(jié)論

UUID 是廣泛使用的 ID 識(shí)別標(biāo)識(shí)，我們通過(guò)對(duì) Base64 的轉(zhuǎn)換來(lái)讓 UUID 能夠以更小的數(shù)據(jù)量來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)。

轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵就在于 UUID 先要轉(zhuǎn)換為 byte 數(shù)組，然后 Base64 是對(duì) byte[] 數(shù)組進(jìn)行編碼的。

到此這篇關(guān)于Java中將UUID存儲(chǔ)為Base64字符串的方法實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java UUID存儲(chǔ)為Base64內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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