Mega Code Archive

 
Categories / Java / Development Class
 

A fast and memory efficient class to encode and decode to and from BASE64 in full accordance with RFC 2045

import java.util.Arrays; /** A very fast and memory efficient class to encode and decode to and from BASE64 in full accordance  * with RFC 2045.<br><br>  * On Windows XP sp1 with 1.4.2_04 and later ;), this encoder and decoder is about 10 times faster  * on small arrays (10 - 1000 bytes) and 2-3 times as fast on larger arrays (10000 - 1000000 bytes)  * compared to <code>sun.misc.Encoder()/Decoder()</code>.<br><br>  *  * On byte arrays the encoder is about 20% faster than Jakarta Commons Base64 Codec for encode and  * about 50% faster for decoding large arrays. This implementation is about twice as fast on very small  * arrays (&lt 30 bytes). If source/destination is a <code>String</code> this  * version is about three times as fast due to the fact that the Commons Codec result has to be recoded  * to a <code>String</code> from <code>byte[]</code>, which is very expensive.<br><br>  *  * This encode/decode algorithm doesn't create any temporary arrays as many other codecs do, it only  * allocates the resulting array. This produces less garbage and it is possible to handle arrays twice  * as large as algorithms that create a temporary array. (E.g. Jakarta Commons Codec). It is unknown  * whether Sun's <code>sun.misc.Encoder()/Decoder()</code> produce temporary arrays but since performance  * is quite low it probably does.<br><br>  *  * The encoder produces the same output as the Sun one except that the Sun's encoder appends  * a trailing line separator if the last character isn't a pad. Unclear why but it only adds to the  * length and is probably a side effect. Both are in conformance with RFC 2045 though.<br>  * Commons codec seem to always att a trailing line separator.<br><br>  *  * <b>Note!</b>  * The encode/decode method pairs (types) come in three versions with the <b>exact</b> same algorithm and  * thus a lot of code redundancy. This is to not create any temporary arrays for transcoding to/from different  * format types. The methods not used can simply be commented out.<br><br>  *  * There is also a "fast" version of all decode methods that works the same way as the normal ones, but  * har a few demands on the decoded input. Normally though, these fast verions should be used if the source if  * the input is known and it hasn't bee tampered with.<br><br>  *  * If you find the code useful or you find a bug, please send me a note at base64 @ miginfocom . com.  *  * Licence (BSD):  *   *  * Copyright (c) 2004, Mikael Grev, MiG InfoCom AB. (base64 @ miginfocom . com)  * All rights reserved.  *  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,  * are permitted provided that the following conditions are met:  * Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this list  * of conditions and the following disclaimer.  * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice, this  * list of conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other  * materials provided with the distribution.  * Neither the name of the MiG InfoCom AB nor the names of its contributors may be  * used to endorse or promote products derived from this software without specific  * prior written permission.  *  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS" AND  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED  * WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  * IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA,  * OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY  * OF SUCH DAMAGE.  *  * @version 2.2  * @author Mikael Grev  *         Date: 2004-aug-02  *         Time: 11:31:11  */ public class Base64 {   private static final char[] CA = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/".toCharArray();   private static final int[] IA = new int[256];   static {     Arrays.fill(IA, -1);     for (int i = 0, iS = CA.length; i < iS; ++i) {       IA[CA[i]] = i;     }     IA['='] = 0;   }   // ****************************************************************************************   // *  char[] version   // ****************************************************************************************   /** Encodes a raw byte array into a BASE64 <code>char[]</code> representation i accordance with RFC 2045.    * @param sArr The bytes to convert. If <code>null</code> or length 0 an empty array will be returned.    * @param lineSep Optional "\r\n" after 76 characters, unless end of file.<br>    * No line separator will be in breach of RFC 2045 which specifies max 76 per line but will be a    * little faster.    * @return A BASE64 encoded array. Never <code>null</code>.    */   public final static char[] encodeToChar(byte[] sArr, boolean lineSep)   {     // Check special case     int sLen = sArr != null ? sArr.length : 0;     if (sLen == 0) {       return new char[0];     }     //assert sArr != null;     int eLen = (sLen / 3) * 3;              // Length of even 24-bits.     int cCnt = ((sLen - 1) / 3 + 1) << 2;   // Returned character count     int dLen = cCnt + (lineSep ? (cCnt - 1) / 76 << 1 : 0); // Length of returned array     char[] dArr = new char[dLen];     // Encode even 24-bits     for (int s = 0, d = 0, cc = 0; s < eLen;) {       // Copy next three bytes into lower 24 bits of int, paying attension to sign.       int i = (sArr[s++] & 0xff) << 16 | (sArr[s++] & 0xff) << 8 | (sArr[s++] & 0xff);       // Encode the int into four chars       dArr[d++] = CA[(i >>> 18) & 0x3f];       dArr[d++] = CA[(i >>> 12) & 0x3f];       dArr[d++] = CA[(i >>> 6) & 0x3f];       dArr[d++] = CA[i & 0x3f];       // Add optional line separator       if (lineSep && ++cc == 19 && d < dLen - 2) {         dArr[d++] = '\r';         dArr[d++] = '\n';         cc = 0;       }     }     // Pad and encode last bits if source isn't even 24 bits.     int left = sLen - eLen; // 0 - 2.     if (left > 0) {       // Prepare the int       int i = ((sArr[eLen] & 0xff) << 10) | (left == 2 ? ((sArr[sLen - 1] & 0xff) << 2) : 0);       // Set last four chars       dArr[dLen - 4] = CA[i >> 12];       dArr[dLen - 3] = CA[(i >>> 6) & 0x3f];       dArr[dLen - 2] = left == 2 ? CA[i & 0x3f] : '=';       dArr[dLen - 1] = '=';     }     return dArr;   }   /** Decodes a BASE64 encoded char array. All illegal characters will be ignored and can handle both arrays with    * and without line separators.    * @param sArr The source array. <code>null</code> or length 0 will return an empty array.    * @return The decoded array of bytes. May be of length 0. Will be <code>null</code> if the legal characters    * (including '=') isn't divideable by 4.  (I.e. definitely corrupted).    */   public final static byte[] decode(char[] sArr)   {     // Check special case     int sLen = sArr != null ? sArr.length : 0;     if (sLen == 0) {       return new byte[0];     }     //assert sArr != null;     // Count illegal characters (including '\r', '\n') to know what size the returned array will be,     // so we don't have to reallocate & copy it later.     int sepCnt = 0; // Number of separator characters. (Actually illegal characters, but that's a bonus...)     for (int i = 0; i < sLen; ++i) {       if (IA[sArr[i]] < 0) {         ++sepCnt;       }     }     // Check so that legal chars (including '=') are evenly divideable by 4 as specified in RFC 2045.     if ((sLen - sepCnt) % 4 != 0) {       return null;     }     int pad = 0;     for (int i = sLen; i > 1 && IA[sArr[--i]] <= 0;) {       if (sArr[i] == '=') {         ++pad;       }     }     int len = ((sLen - sepCnt) * 6 >> 3) - pad;     byte[] dArr = new byte[len];       // Preallocate byte[] of exact length     for (int s = 0, d = 0; d < len;) {       // Assemble three bytes into an int from four "valid" characters.       int i = 0;       for (int j = 0; j < 4; ++j) {   // j only increased if a valid char was found.         int c = IA[sArr[s++]];         if (c >= 0) {           i |= c << (18 - j * 6);         } else {           --j;         }       }       // Add the bytes       dArr[d++] = (byte) (i >> 16);       if (d < len) {         dArr[d++]= (byte) (i >> 8);         if (d < len) {           dArr[d++] = (byte) i;         }       }     }     return dArr;   }   /* * Decodes a BASE64 encoded char array that is known to be resonably well formatted. The method is about twice as    * fast as {@link #decode(char[])}. The preconditions are:<br>    * + The array must have a line length of 76 chars OR no line separators at all (one line).<br>    * + Line separator must be "\r\n", as specified in RFC 2045    * + The array must not contain illegal characters within the encoded string<br>    * + The array CAN have illegal characters at the beginning and end, those will be dealt with appropriately.<br>    * @param sArr The source array. Length 0 will return an empty array. <code>null</code> will throw an exception.    * @return The decoded array of bytes. May be of length 0.    * /   public final static byte[] decodeFast(char[] sArr)   {     // Check special case     int sLen = sArr.length;     if (sLen == 0) {       return new byte[0];     }     int sIx = 0, eIx = sLen - 1;    // Start and end index after trimming.     // Trim illegal chars from start     while (sIx < eIx && IA[sArr[sIx]] < 0) {       ++sIx;     }     // Trim illegal chars from end     while (eIx > 0 && IA[sArr[eIx]] < 0) {       --eIx;     }     // get the padding count (=) (0, 1 or 2)     int pad = sArr[eIx] == '=' ? (sArr[eIx - 1] == '=' ? 2 : 1) : 0;  // Count '=' at end.     int cCnt = eIx - sIx + 1;   // Content count including possible separators     int sepCnt = sLen > 76 ? (sArr[76] == '\r' ? cCnt / 78 : 0) << 1 : 0;     int len = ((cCnt - sepCnt) * 6 >> 3) - pad; // The number of decoded bytes     byte[] dArr = new byte[len];       // Preallocate byte[] of exact length     // Decode all but the last 0 - 2 bytes.     int d = 0;     for (int cc = 0, eLen = (len / 3) * 3; d < eLen;) {       // Assemble three bytes into an int from four "valid" characters.       int i = IA[sArr[sIx++]] << 18 | IA[sArr[sIx++]] << 12 | IA[sArr[sIx++]] << 6 | IA[sArr[sIx++]];       // Add the bytes       dArr[d++] = (byte) (i >> 16);       dArr[d++] = (byte) (i >> 8);       dArr[d++] = (byte) i;       // If line separator, jump over it.       if (sepCnt > 0 && ++cc == 19) {         sIx += 2;         cc = 0;       }     }     if (d < len) {       // Decode last 1-3 bytes (incl '=') into 1-3 bytes       int i = 0;       for (int j = 0; sIx <= eIx - pad; ++j) {         i |= IA[sArr[sIx++]] << (18 - j * 6);       }       for (int r = 16; d < len; r -= 8) {         dArr[d++] = (byte) (i >> r);       }     }     return dArr;   }*/   // ****************************************************************************************   // *  byte[] version   // ****************************************************************************************   /** Encodes a raw byte array into a BASE64 <code>byte[]</code> representation i accordance with RFC 2045.    * @param sArr The bytes to convert. If <code>null</code> or length 0 an empty array will be returned.    * @param lineSep Optional "\r\n" after 76 characters, unless end of file.<br>    * No line separator will be in breach of RFC 2045 which specifies max 76 per line but will be a    * little faster.    * @return A BASE64 encoded array. Never <code>null</code>.    */   public final static byte[] encodeToByte(byte[] sArr, boolean lineSep)   {     // Check special case     int sLen = sArr != null ? sArr.length : 0;     if (sLen == 0) {       return new byte[0];     }     //assert sArr != null;     int eLen = (sLen / 3) * 3;                              // Length of even 24-bits.     int cCnt = ((sLen - 1) / 3 + 1) << 2;                   // Returned character count     int dLen = cCnt + (lineSep ? (cCnt - 1) / 76 << 1 : 0); // Length of returned array     byte[] dArr = new byte[dLen];     // Encode even 24-bits     for (int s = 0, d = 0, cc = 0; s < eLen;) {       // Copy next three bytes into lower 24 bits of int, paying attension to sign.       int i = (sArr[s++] & 0xff) << 16 | (sArr[s++] & 0xff) << 8 | (sArr[s++] & 0xff);       // Encode the int into four chars       dArr[d++] = (byte) CA[(i >>> 18) & 0x3f];       dArr[d++] = (byte) CA[(i >>> 12) & 0x3f];       dArr[d++] = (byte) CA[(i >>> 6) & 0x3f];       dArr[d++] = (byte) CA[i & 0x3f];       // Add optional line separator       if (lineSep && ++cc == 19 && d < dLen - 2) {         dArr[d++] = '\r';         dArr[d++] = '\n';         cc = 0;       }     }     // Pad and encode last bits if source isn't an even 24 bits.     int left = sLen - eLen; // 0 - 2.     if (left > 0) {       // Prepare the int       int i = ((sArr[eLen] & 0xff) << 10) | (left == 2 ? ((sArr[sLen - 1] & 0xff) << 2) : 0);       // Set last four chars       dArr[dLen - 4] = (byte) CA[i >> 12];       dArr[dLen - 3] = (byte) CA[(i >>> 6) & 0x3f];       dArr[dLen - 2] = left == 2 ? (byte) CA[i & 0x3f] : (byte) '=';       dArr[dLen - 1] = '=';     }     return dArr;   }   /** Decodes a BASE64 encoded byte array. All illegal characters will be ignored and can handle both arrays with    * and without line separators.    * @param sArr The source array. Length 0 will return an empty array. <code>null</code> will throw an exception.    * @return The decoded array of bytes. May be of length 0. Will be <code>null</code> if the legal characters    * (including '=') isn't divideable by 4. (I.e. definitely corrupted).    */   public final static byte[] decode(byte[] sArr)   {     // Check special case     int sLen = sArr.length;     // Count illegal characters (including '\r', '\n') to know what size the returned array will be,     // so we don't have to reallocate & copy it later.     int sepCnt = 0; // Number of separator characters. (Actually illegal characters, but that's a bonus...)     for (int i = 0; i < sLen; ++i) {       if (IA[sArr[i] & 0xff] < 0) {         ++sepCnt;       }     }     // Check so that legal chars (including '=') are evenly divideable by 4 as specified in RFC 2045.     if ((sLen - sepCnt) % 4 != 0) {       return null;     }     int pad = 0;     for (int i = sLen; i > 1 && IA[sArr[--i] & 0xff] <= 0;) {       if (sArr[i] == '=') {         ++pad;       }     }     int len = ((sLen - sepCnt) * 6 >> 3) - pad;     byte[] dArr = new byte[len];       // Preallocate byte[] of exact length     for (int s = 0, d = 0; d < len;) {       // Assemble three bytes into an int from four "valid" characters.       int i = 0;       for (int j = 0; j < 4; ++j) {   // j only increased if a valid char was found.         int c = IA[sArr[s++] & 0xff];         if (c >= 0) {           i |= c << (18 - j * 6);         } else {           --j;         }       }       // Add the bytes       dArr[d++] = (byte) (i >> 16);       if (d < len) {         dArr[d++]= (byte) (i >> 8);         if (d < len) {           dArr[d++] = (byte) i;         }       }     }     return dArr;   }   /* * Decodes a BASE64 encoded byte array that is known to be resonably well formatted. The method is about twice as    * fast as {@link #decode(byte[])}. The preconditions are:<br>    * + The array must have a line length of 76 chars OR no line separators at all (one line).<br>    * + Line separator must be "\r\n", as specified in RFC 2045    * + The array must not contain illegal characters within the encoded string<br>    * + The array CAN have illegal characters at the beginning and end, those will be dealt with appropriately.<br>    * @param sArr The source array. Length 0 will return an empty array. <code>null</code> will throw an exception.    * @return The decoded array of bytes. May be of length 0.    * /   public final static byte[] decodeFast(byte[] sArr)   {     // Check special case     int sLen = sArr.length;     if (sLen == 0) {       return new byte[0];     }     int sIx = 0, eIx = sLen - 1;    // Start and end index after trimming.     // Trim illegal chars from start     while (sIx < eIx && IA[sArr[sIx] & 0xff] < 0) {       ++sIx;     }     // Trim illegal chars from end     while (eIx > 0 && IA[sArr[eIx] & 0xff] < 0) {       --eIx;     }     // get the padding count (=) (0, 1 or 2)     int pad = sArr[eIx] == '=' ? (sArr[eIx - 1] == '=' ? 2 : 1) : 0;  // Count '=' at end.     int cCnt = eIx - sIx + 1;   // Content count including possible separators     int sepCnt = sLen > 76 ? (sArr[76] == '\r' ? cCnt / 78 : 0) << 1 : 0;     int len = ((cCnt - sepCnt) * 6 >> 3) - pad; // The number of decoded bytes     byte[] dArr = new byte[len];       // Preallocate byte[] of exact length     // Decode all but the last 0 - 2 bytes.     int d = 0;     for (int cc = 0, eLen = (len / 3) * 3; d < eLen;) {       // Assemble three bytes into an int from four "valid" characters.       int i = IA[sArr[sIx++]] << 18 | IA[sArr[sIx++]] << 12 | IA[sArr[sIx++]] << 6 | IA[sArr[sIx++]];       // Add the bytes       dArr[d++] = (byte) (i >> 16);       dArr[d++] = (byte) (i >> 8);       dArr[d++] = (byte) i;       // If line separator, jump over it.       if (sepCnt > 0 && ++cc == 19) {         sIx += 2;         cc = 0;       }     }     if (d < len) {       // Decode last 1-3 bytes (incl '=') into 1-3 bytes       int i = 0;       for (int j = 0; sIx <= eIx - pad; ++j) {         i |= IA[sArr[sIx++]] << (18 - j * 6);       }       for (int r = 16; d < len; r -= 8) {         dArr[d++] = (byte) (i >> r);       }     }     return dArr;   }*/   // ****************************************************************************************   // * String version   // ****************************************************************************************   /** Encodes a raw byte array into a BASE64 <code>String</code> representation i accordance with RFC 2045.    * @param sArr The bytes to convert. If <code>null</code> or length 0 an empty array will be returned.    * @param lineSep Optional "\r\n" after 76 characters, unless end of file.<br>    * No line separator will be in breach of RFC 2045 which specifies max 76 per line but will be a    * little faster.    * @return A BASE64 encoded array. Never <code>null</code>.    */   public final static String encodeToString(byte[] sArr, boolean lineSep)   {     // Reuse char[] since we can't create a String incrementally anyway and StringBuffer/Builder would be slower.     return new String(encodeToChar(sArr, lineSep));   }   /** Decodes a BASE64 encoded <code>String</code>. All illegal characters will be ignored and can handle both strings with    * and without line separators.<br>    * <b>Note!</b> It can be up to about 2x the speed to call <code>decode(str.toCharArray())</code> instead. That    * will create a temporary array though. This version will use <code>str.charAt(i)</code> to iterate the string.    * @param str The source string. <code>null</code> or length 0 will return an empty array.    * @return The decoded array of bytes. May be of length 0. Will be <code>null</code> if the legal characters    * (including '=') isn't divideable by 4.  (I.e. definitely corrupted).    */   public final static byte[] decode(String str)   {     // Check special case     int sLen = str != null ? str.length() : 0;     if (sLen == 0) {       return new byte[0];     }     //assert str != null;     // Count illegal characters (including '\r', '\n') to know what size the returned array will be,     // so we don't have to reallocate & copy it later.     int sepCnt = 0; // Number of separator characters. (Actually illegal characters, but that's a bonus...)     for (int i = 0; i < sLen; ++i) {       if (IA[str.charAt(i)] < 0) {         ++sepCnt;       }     }     // Check so that legal chars (including '=') are evenly divideable by 4 as specified in RFC 2045.     if ((sLen - sepCnt) % 4 != 0) {       return null;     }     // Count '=' at end     int pad = 0;     for (int i = sLen; i > 1 && IA[str.charAt(--i)] <= 0;) {       if (str.charAt(i) == '=') {         ++pad;       }     }     int len = ((sLen - sepCnt) * 6 >> 3) - pad;     byte[] dArr = new byte[len];       // Preallocate byte[] of exact length     for (int s = 0, d = 0; d < len;) {       // Assemble three bytes into an int from four "valid" characters.       int i = 0;       for (int j = 0; j < 4; ++j) {   // j only increased if a valid char was found.         int c = IA[str.charAt(s++)];         if (c >= 0) {           i |= c << (18 - j * 6);         } else {           --j;         }       }       // Add the bytes       dArr[d++] = (byte) (i >> 16);       if (d < len) {         dArr[d++]= (byte) (i >> 8);         if (d < len) {           dArr[d++] = (byte) i;         }       }     }     return dArr;   }   /* * Decodes a BASE64 encoded string that is known to be resonably well formatted. The method is about twice as    * fast as {@link #decode(String)}. The preconditions are:<br>    * + The array must have a line length of 76 chars OR no line separators at all (one line).<br>    * + Line separator must be "\r\n", as specified in RFC 2045    * + The array must not contain illegal characters within the encoded string<br>    * + The array CAN have illegal characters at the beginning and end, those will be dealt with appropriately.<br>    * @param s The source string. Length 0 will return an empty array. <code>null</code> will throw an exception.    * @return The decoded array of bytes. May be of length 0.    * /   public final static byte[] decodeFast(String s)   {     // Check special case     int sLen = s.length();     if (sLen == 0) {       return new byte[0];     }     int sIx = 0, eIx = sLen - 1;    // Start and end index after trimming.     // Trim illegal chars from start     while (sIx < eIx && IA[s.charAt(sIx) & 0xff] < 0) {       ++sIx;     }     // Trim illegal chars from end     while (eIx > 0 && IA[s.charAt(eIx) & 0xff] < 0) {       --eIx;     }     // get the padding count (=) (0, 1 or 2)     int pad = s.charAt(eIx) == '=' ? (s.charAt(eIx - 1) == '=' ? 2 : 1) : 0;  // Count '=' at end.     int cCnt = eIx - sIx + 1;   // Content count including possible separators     int sepCnt = sLen > 76 ? (s.charAt(76) == '\r' ? cCnt / 78 : 0) << 1 : 0;     int len = ((cCnt - sepCnt) * 6 >> 3) - pad; // The number of decoded bytes     byte[] dArr = new byte[len];       // Preallocate byte[] of exact length     // Decode all but the last 0 - 2 bytes.     int d = 0;     for (int cc = 0, eLen = (len / 3) * 3; d < eLen;) {       // Assemble three bytes into an int from four "valid" characters.       int i = IA[s.charAt(sIx++)] << 18 | IA[s.charAt(sIx++)] << 12 | IA[s.charAt(sIx++)] << 6 | IA[s.charAt(sIx++)];       // Add the bytes       dArr[d++] = (byte) (i >> 16);       dArr[d++] = (byte) (i >> 8);       dArr[d++] = (byte) i;       // If line separator, jump over it.       if (sepCnt > 0 && ++cc == 19) {         sIx += 2;         cc = 0;       }     }     if (d < len) {       // Decode last 1-3 bytes (incl '=') into 1-3 bytes       int i = 0;       for (int j = 0; sIx <= eIx - pad; ++j) {         i |= IA[s.charAt(sIx++)] << (18 - j * 6);       }       for (int r = 16; d < len; r -= 8) {         dArr[d++] = (byte) (i >> r);       }     }     return dArr;   }*/ }