空安全编程的典范：Java 8中的安全应用指南

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文章目录

- 一、Base64 编码解码
- - 1.1 基本的编码和解码
  - 1.2 URL 和文件名安全的编码解码器
  - 1.3 MIME Base64编码和解码
- 二、Optional类
- 三、Nashorn JavaScript

一、Base64 编码解码

1.1 基本的编码和解码

Base64 编码：
- 使用 Base64.getEncoder().encodeToString(originalInput.getBytes()) 对原始字符串进行编码。
- Base64.getEncoder() 返回一个 Base64.Encoder 实例，调用 encodeToString() 方法将原始字符串的字节数组编码为Base64字符串。
Base64 解码：
- 使用 Base64.getDecoder().decode(encodedString) 对Base64编码后的字符串进行解码。
- Base64.getDecoder() 返回一个 Base64.Decoder 实例，调用 decode() 方法将Base64编码后的字符串解码为原始的字节数组。
- 使用 new String(decodedBytes) 将解码后的字节数组转换为字符串。
注意事项：
- 在实际应用中，确保使用相同的编码和解码方法，以避免数据损坏或不正确的解码结果。
- Java 8 中的 java.util.Base64 类提供了方便且高效的Base64编码和解码功能，适用于处理字符串数据的安全传输和存储。

public static void main(String[] args) {
        // 原始字符串
        String originalInput = "Hello World!";

        // 编码为Base64
        String encodedString = Base64.getEncoder().encodeToString(originalInput.getBytes());
        System.out.println("Encoded string: " + encodedString);

        // 解码Base64
        byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(encodedString);
        String decodedString = new String(decodedBytes);
        System.out.println("Decoded string: " + decodedString);
    }

// 输出
Encoded string: SGVsbG8gV29ybGQh
Decoded string: Hello World!

1.2 URL 和文件名安全的编码解码器

URL 和文件名安全的 Base64 编码：
- 使用 Base64.getUrlEncoder().encodeToString(originalInput.getBytes("utf-8")) 对原始字符串进行URL和文件名安全的Base64编码。
- Base64.getUrlEncoder() 返回一个 Base64.Encoder 实例，调用 encodeToString() 方法将原始字符串的字节数组编码为URL和文件名安全的Base64字符串。
URL 和文件名安全的 Base64 解码：
- 使用 Base64.getUrlDecoder().decode(encodedString) 对URL和文件名安全的Base64编码后的字符串进行解码。
- Base64.getUrlDecoder() 返回一个 Base64.Decoder 实例，调用 decode() 方法将Base64编码后的字符串解码为原始的字节数组。
- 使用 new String(decodedBytes, "utf-8") 将解码后的字节数组转换为字符串。
注意事项：
- URL 和文件名安全的Base64编码会使用 - 替换 +，并且使用 _ 替换 /，以确保编码结果可以安全地在URL和文件名中使用。
- 如果使用的是不同的字符集编码（例如 utf-8），请确保在编码和解码过程中使用相同的字符集，以避免数据损坏或不正确的解码结果。

public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        // 原始字符串
        String originalInput = "Hello World!";

        // URL 和文件名安全的 Base64 编码
        String encodedString = Base64.getUrlEncoder().encodeToString(originalInput.getBytes("utf-8"));
        System.out.println("Encoded string (URL safe): " + encodedString);

        // 解码 URL 和文件名安全的 Base64
        byte[] decodedBytes = Base64.getUrlDecoder().decode(encodedString);
        String decodedString = new String(decodedBytes, "utf-8");
        System.out.println("Decoded string: " + decodedString);
    }

// 输出
Encoded string (URL safe): SGVsbG8gV29ybGQh
Decoded string: Hello World!

1.3 MIME Base64编码和解码

MIME Base64编码与普通的Base64编码在行尾添加换行符，以便在电子邮件等MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions）环境中进行传输。

MIME Base64 编码：
- 使用 Base64.getMimeEncoder().encodeToString(originalInput.getBytes("utf-8")) 对原始字符串进行MIME Base64编码。
- Base64.getMimeEncoder() 返回一个 Base64.Encoder 实例，调用 encodeToString() 方法将原始字符串的字节数组编码为MIME Base64字符串。
MIME Base64 解码：
- 使用 Base64.getMimeDecoder().decode(encodedString) 对MIME Base64编码后的字符串进行解码。
- Base64.getMimeDecoder() 返回一个 Base64.Decoder 实例，调用 decode() 方法将MIME Base64编码后的字符串解码为原始的字节数组。
- 使用 new String(decodedBytes, "utf-8") 将解码后的字节数组转换为字符串。
注意事项：
- MIME Base64编码会在每行末尾添加换行符 \r\n，以便适应电子邮件等格式要求。
- 如果使用的是不同的字符集编码（例如 utf-8），请确保在编码和解码过程中使用相同的字符集，以避免数据损坏或不正确的解码结果。

public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        // 原始字符串
        String originalInput = "Hello World!";

        // MIME Base64 编码
        String encodedString = Base64.getMimeEncoder().encodeToString(originalInput.getBytes("utf-8"));
        System.out.println("Encoded string (MIME):" + encodedString);

        // 解码 MIME Base64
        byte[] decodedBytes = Base64.getMimeDecoder().decode(encodedString);
        String decodedString = new String(decodedBytes, "utf-8");
        System.out.println("Decoded string: " + decodedString);
    }

// 输出
Encoded string (MIME):SGVsbG8gV29ybGQh
Decoded string: Hello World!

二、Optional类

java.util.Optional 类是用来处理可能为null的值的容器。提供了一种优雅的方式来避免 NullPointerException，并且可以更清晰地表达某个值可能不存在的情况。

创建 Optional 对象
- Optional.of(value)：如果 value 不为 null，则创建一个包含指定值的 Optional 对象；如果 value 为 null，则会抛出 NullPointerException。
- Optional.ofNullable(value)：无论 value 是否为 null，都会创建一个对应的 Optional 对象。如果 value 是 null，则创建一个空的 Optional 对象。
检查是否有值
- isPresent() ：检查 Optional 对象中是否包含值。
获取值
- get()：如果 Optional 对象中有值，则返回该值；否则抛出 NoSuchElementException。
处理空值
- orElse(defaultValue)：如果 Optional 对象中有值，则返回该值；否则返回 defaultValue。
- orElseGet(Supplier)：如果 Optional 对象中有值，则返回该值；否则调用 Supplier 提供的方法来获取默认值。
条件操作
- ifPresent() ：在 Optional 对象非空时执行特定操作。
过滤值
- filter() 方法过滤 Optional 对象中的值。
映射值
- map() 或 flatMap() ：对 Optional 对象中的值进行映射操作。

public static void main(String[] args) {
        // 创建一个包含非空值的 Optional 对象
        Optional<String> optional1 = Optional.of("Hello");
        System.out.println("Optional 1 value: " + optional1.get());

        // 创建一个可能为 null 的 Optional 对象
        String nullableValue = null;
        Optional<String> optional2 = Optional.ofNullable(nullableValue);
        System.out.println("Optional 2 is present? " + optional2.isPresent());

        // 获取 Optional 对象中的值
        String value = optional1.get();
        System.out.println("Value: " + value);

        // 检查 Optional 对象中是否有值
        if (optional1.isPresent()) {
            System.out.println("Optional contains value.");
        } else {
            System.out.println("Optional is empty.");
        }

        // 使用 orElse 提供默认值
        String result1 = optional2.orElse("Default Value");
        System.out.println("Result 1: " + result1);

        // 使用 orElseGet 提供默认值
        String result2 = optional2.orElseGet(() -> {
            // 处理逻辑，返回默认值
            return "Default Value from Supplier";
        });
        System.out.println("Result 2: " + result2);

        // 如果 Optional 对象中有值，则执行操作
        optional1.ifPresent(val -> System.out.println("Value is present: " + val));

        // 过滤值
        Optional<String> filteredOptional = optional1.filter(val -> val.startsWith("H"));
        System.out.println("Filtered Optional value: " + filteredOptional.orElse("Not found"));

        // 映射值
        Optional<String> transformedOptional = optional1.map(val -> val.toUpperCase());
        System.out.println("Transformed Optional value: " + transformedOptional.orElse("No value"));

        // 抛出异常
        try {
            value = optional2.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("Value is required."));
            System.out.println("Value: " + value);
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            System.out.println("Exception: " + e.getMessage());
        }
    }

// 输出
Optional 1 value: Hello
Optional 2 is present? false
Value: Hello
Optional contains value.
Result 1: Default Value
Result 2: Default Value from Supplier
Value is present: Hello
Filtered Optional value: Hello
Transformed Optional value: HELLO
Exception: Value is required.

三、Nashorn JavaScript

Java 8 引入了 Nashorn 作为新的 JavaScript 引擎，用于替代旧版的 Rhino 引擎，可以在 Java 应用程序中执行 JavaScript 代码。Nashorn 通过优化和与 Java 的本地集成提供了更好的性能。

执行内联脚本:

public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 创建 Nashorn 脚本引擎
    ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");

   // 执行 JavaScript 代码
    engine.eval("print('Hello Nashorn!')");
}

传递变量:

public static void main(String[] args) throws Exception {
   ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");

   // 将 Java 变量传递给 JavaScript
   engine.put("name", "Alice");
   engine.eval("print('Hello, ' + name + '!')");
}

高级特性：
- Java 互操作性: JavaScript 代码可以直接与 Java 类和对象交互。
- 函数式编程: Nashorn 支持 lambda 表达式和流式 API，使其更符合现代 JavaScript 标准。
- 性能: 由于其现代化设计和优化技术，Nashorn 通常比 Rhino 更快。

// Java 类
public class Person {
    public String getName() {
        return "Alice";
    }
}

// JavaScript 代码
engine.eval("var person = new Person(); print(person.getName());");