Base64 を一言でいうと
java.util.Base64 は、
「バイナリデータ（画像・PDF・任意のバイト列）を、テキスト（英数字＋記号）だけで安全にやり取りできるように変換するためのクラス」
です。
ネットワークや JSON／XML など「テキスト前提」の世界で、
生のバイナリをそのまま載せられないときに、
バイト列 → Base64 の文字列
Base64 の文字列 → バイト列
の相互変換をしてくれます。
乱暴に言うと、「どんなバイト列も、壊れにくい安全な文字列に変えるための標準ツール」です。
Base64 がそもそも何をしているのか（直感イメージ）
なぜ「バイト列を文字列にする」必要があるのか
ファイル・画像・暗号化されたデータなどは「バイト列」です。
一方で、よく使うフォーマットやプロトコルは「テキスト前提」です。
たとえば、メールの本文、HTTP の一部、JSON や XML に
そのままバイナリを書き込むと、途中で文字コード解釈がおかしくなったり、
制御文字として誤解されたりして壊れます。
そこで、「どんなバイト列でも、ASCII の安全な文字だけで表現し直す」
という発想が出てきます。
それが Base64 です。
ざっくりした仕組みのイメージ
Base64 の内部の数学的な仕組みをざっくりだけ説明すると、
3 バイト（3×8=24 ビット）を 4 つの 6 ビットの塊に分ける
6 ビットは 0〜63 の 64 通りなので、「64 種類の文字」で表せる
A〜Z, a〜z, 0〜9, +, /（や URL 用に一部変えたもの）を使って 64 種類を表す
ということをひたすら繰り返しています。
細かいビット計算を覚える必要はありません。
「バイト列が、英数字中心の安全な文字列に変わる」とだけ理解しておけば十分です。
Java の Base64 クラスの全体像
java.util.Base64 のエンコーダ／デコーダ
Java 8 以降、java.util.Base64 クラスが標準で使えます。
このクラスは「全部 static メソッド」のユーティリティではありません。
まず「エンコーダ」や「デコーダ」を取得し、それを使って encode/decode します。
たとえば、もっとも基本的な（MIME でも URL でもない）Base64 はこんな感じです。
import java.util.Base64;
public class Base64Basic {
public static void main(String[] args) {
Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();
Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();
String original = "Hello, Base64!";
String encoded = encoder.encodeToString(original.getBytes());
byte[] decodedBytes = decoder.decode(encoded);
String decoded = new String(decodedBytes);
System.out.println("元の文字列 : " + original);
System.out.println("Base64 文字列 : " + encoded);
System.out.println("復元した文字列 : " + decoded);
}
}
この例のポイントは、
文字列を getBytes() でバイト配列にしている
エンコーダで encodeToString して Base64 文字列を得る
デコーダで decode してバイト配列に戻す
それを new String(...) で文字列化する
という流れです。
Base64 の世界では「常にバイト配列」が本質で、
文字列はその周りにくっついているだけ、と思っておいてください。
一番よく使うメソッドとパターンを押さえる
文字列 → Base64 文字列
テキスト（Java 的には String）を Base64 にしたいときの典型パターンです。
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
public class StringToBase64 {
public static void main(String[] args) {
String original = "こんにちは Base64";
Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();
byte[] originalBytes = original.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
String encoded = encoder.encodeToString(originalBytes);
System.out.println("Base64: " + encoded);
}
}
ここで大事なのは、getBytes() に必ず文字コード（StandardCharsets.UTF_8 など）を指定することです。
文字列 → バイト列 に変換するときに、
プラットフォームデフォルトの文字コードに依存しないようにするためです。
Base64 文字列 → 元の文字列
逆方向はこうです。
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
public class Base64ToString {
public static void main(String[] args) {
String encoded = "44GT44KT44Gr44Gh44GvIEJhc2U2NA=="; // さっきの出力例だとする
Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();
byte[] decodedBytes = decoder.decode(encoded);
String decoded = new String(decodedBytes, StandardCharsets.UTF_8);
System.out.println("復元: " + decoded);
}
}
ここでも、new String(byte[], charset) で文字コードを明示的に指定しています。
Base64 自体はバイナリを扱う仕組みなので、
「文字列としてどう解釈するか」は常にエンコード／デコード側が意識する必要があります。
バイナリ（画像ファイルなど）を Base64 にする例
ファイル → バイト配列 → Base64
画像や任意のバイナリファイルを Base64 文字列にしたい場合の流れを見てみましょう。
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.util.Base64;
public class FileToBase64 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Path path = Path.of("image.png");
byte[] fileBytes = Files.readAllBytes(path);
Base64.Encoder encoder = Base64.getEncoder();
String base64 = encoder.encodeToString(fileBytes);
System.out.println("Base64 文字列（一部）: ");
System.out.println(base64.substring(0, 80) + "...");
}
}
これで、image.png の中身が Base64 文字列として手に入ります。
この文字列を JSON に埋め込んだり、
HTML の <img src="data:image/png;base64,......"> のように使ったりできます。
Base64 → バイト配列 → ファイル
逆方向も同じ感覚です。
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.util.Base64;
public class Base64ToFile {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String base64 = "...."; // どこかから受け取った Base64 文字列
Base64.Decoder decoder = Base64.getDecoder();
byte[] fileBytes = decoder.decode(base64);
Path out = Path.of("out.png");
Files.write(out, fileBytes);
System.out.println("ファイルとして書き出しました: " + out);
}
}
Base64 にした時点で「どんな形式のバイナリか」は失われていないので、
元が PNG なら PNG、PDF なら PDF として完全に復元できます。
URL・MIME 用の Base64（getUrlEncoder / getMimeEncoder）
URL 用 Base64（getUrlEncoder / getUrlDecoder）
通常の Base64 では、+ や /、= などの文字が使われます。
これらは URL 的には特別な意味がある文字なので、
そのまま URL パラメータなどに使うと問題が出ることがあります。
そこで、「URL でも安全に使える文字だけに制限した Base64」が用意されています。
import java.util.Base64;
public class UrlBase64Example {
public static void main(String[] args) {
String original = "id=123&role=admin";
Base64.Encoder urlEncoder = Base64.getUrlEncoder();
Base64.Decoder urlDecoder = Base64.getUrlDecoder();
String encoded = urlEncoder.encodeToString(original.getBytes());
String decoded = new String(urlDecoder.decode(encoded));
System.out.println("URL-safe Base64: " + encoded);
System.out.println("復元: " + decoded);
}
}
URL-safe な Base64 は、+ を - に、/ を _ に置き換え、= の扱いも変えるなどして
URL に載せても影響が少ないように設計されています。
「トークンを URL パラメータに持たせる」「認証コードをクエリに埋める」などをするときは、
普通の getEncoder ではなく getUrlEncoder を使う方が安全です。
MIME 用 Base64（getMimeEncoder）
メール（MIME）などの仕様では、
76 文字ごとに改行を入れる
などのルールが求められることがあります。
そのために、getMimeEncoder / getMimeDecoder も用意されています。
import java.util.Base64;
public class MimeBase64Example {
public static void main(String[] args) {
String original = "とても長いテキスト...（略）";
Base64.Encoder mimeEncoder = Base64.getMimeEncoder();
String encoded = mimeEncoder.encodeToString(original.getBytes());
System.out.println(encoded); // 適宜改行が入る
}
}
メール関連や MIME ヘッダで Base64 が必要になったときに使います。
普通のアプリ開発では、まず getEncoder / getUrlEncoder だけ押さえておけば十分です。
重要なポイント：Base64 は「暗号」ではない
「変換」であって「秘匿」ではない
初心者がよく誤解するポイントとして、
「Base64 にすると、なんか難しい文字列になるから安全そう（＝暗号っぽい）」
というものがあります。
これは完全に誤りです。
Base64 は、「どんなバイナリでもテキストで表現するための変換」に過ぎません。
逆変換は簡単にできるので、「隠す」効果はまったくありません。
「パスワードを Base64 にして保存しているから安心」
というコードを見たら、それは危険な設計です。
本当に保護したい場合は、
Base64 する前に、きちんと暗号化（対称鍵・公開鍵など）
あるいはハッシュ（例えば PBKDF2, bcrypt など）
を行う必要があります。
Base64 は「バイナリをテキストにする」ためのツールであり、
暗号化やセキュリティとは別の話、と頭の中で切り分けてください。
エラー時の挙動と注意点
decode 時の不正な文字列
Base64.Decoder#decode に、Base64 として不正な文字列を渡すとIllegalArgumentException が投げられます。
信頼できない入力（外部から来た文字列）を decode するときは、
try-catch で包んでおいた方が安全です。
try {
byte[] bytes = decoder.decode(input);
} catch (IllegalArgumentException e) {
// Base64 文字列が壊れている
}
サイズが大きくなることに注意
Base64 にすると、元のバイナリサイズよりも約 4/3 倍（約 33% 増し）になります。
大きなファイルをそのまま Base64 文字列として JSON に載せる、
などをやると、通信量やメモリ使用量が想像以上に増えることがあります。
小さなトークンや ID などにはとても便利ですが、
巨大なデータを扱うときは、
本当に Base64 が必要なのか（バイナリのまま送れないか）
分割やストリーミングなどが必要ではないか
も頭の片隅に置いておいてください。
まとめ：Base64 を自分の中でこう位置づける
java.util.Base64 を初心者向けにまとめると、
「バイナリデータを、安全な文字列に変換したり、戻したりするための標準クラス」
です。
特に意識してほしいポイントは、
- 本質は「バイト配列 ↔ Base64 文字列」の相互変換
getEncoder/getDecoder（＋ URL/MIME 用のバリエーション）を使う- 文字列との行き来では、常に文字コード（UTF-8 など）を意識する
- Base64 は暗号ではなく、ただのエンコード（変換）である
