附錄:數據壓縮 · 《Java 編程思想》第五版

[TOC]  # 附錄:數據壓縮 Java I/O 類庫提供了可以讀寫壓縮格式流的類。你可以將其他 I/O 類包裝起來用于提供壓縮功能。這些類不是從 **Reader** 和 **Writer** 類派生的，而是 **InputStream** 和 **OutputStream** 層級結構的一部分。這是由于壓縮庫處理的是字節，而不是字符。但是，你可能會被迫混合使用兩種類型的流（請記住，你可以使用 **InputStreamReader** 和 **OutputStreamWriter**，這兩個類可以在字節類型和字符類型之間輕松轉換）。 | 壓縮類 | 功能 | | ------------------------ | ------------------------------------------------------------ | | **CheckedInputStream** | `getCheckSum()` 可以對任意 **InputStream** 計算校驗和（而不只是解壓） | | **CheckedOutputStream** | `getCheckSum()` 可以對任意 **OutputStream** 計算校驗和（而不只是壓縮） | | **DeflaterOutputStream** | 壓縮類的基類 | | **ZipOutputStream** | **DeflaterOutputStream** 類的一種，用于壓縮數據到 Zip 文件結構 | | **GZIPOutputStream** | **DeflaterOutputStream** 類的一種，用于壓縮數據到 GZIP 文件結構 | | **InflaterInputStream** | 解壓類的基類 | | **ZipInputStream** | **InflaterInputStream** 類的一種，用于解壓 Zip 文件結構的數據 | | **GZIPInputStream** | **InflaterInputStream** 類的一種，用于解壓 GZIP 文件結構的數據 | 盡管存在很多壓縮算法，但是 Zip 和 GZIP 可能是最常見的。你可以使用許多用于讀取和寫入這些格式的工具，來輕松操作壓縮數據。  ## 使用 Gzip 簡單壓縮  GZIP 接口十分簡單，因此當你有一個需要壓縮的數據流（而不是一個包含不同數據分片的容器）時，使用 GZIP 更為合適。如下是一個壓縮單個文件的示例： ```java // compression/GZIPcompress.java // (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt // We make no guarantees that this code is fit for any purpose. // Visit http://OnJava8.com for more book information. // {java GZIPcompress GZIPcompress.java} // {VisuallyInspectOutput} public class GZIPcompress { public static void main(String[] args) { if (args.length == 0) { System.out.println( "Usage: \nGZIPcompress file\n" + "\tUses GZIP compression to compress " + "the file to test.gz"); System.exit(1); } try ( InputStream in = new BufferedInputStream( new FileInputStream(args[0])); BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream( new GZIPOutputStream( new FileOutputStream("test.gz"))) ) { System.out.println("Writing file"); int c; while ((c = in.read()) != -1) out.write(c); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } System.out.println("Reading file"); try ( BufferedReader in2 = new BufferedReader( new InputStreamReader(new GZIPInputStream( new FileInputStream("test.gz")))) ) { in2.lines().forEach(System.out::println); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } } ``` 使用壓縮類非常簡單，你只需要把你的輸出流包裝在 **GZIPOutputStream** 或 **ZipOutputStream** 中，將輸入流包裝在 **GZIPInputStream** 或 **ZipInputStream**。其他的一切就只是普通的 I/O 讀寫。這是面向字符流和面向字節流的混合示例；in 使用 Reader 類，而 **GZIPOutputStreams** 構造函數只能接受 **OutputStream** 對象，而不能接受 **Writer** 對象。當打開文件的時候，**GZIPInputStream** 會轉換成為 **Reader**。 ## 使用 zip 多文件存儲支持 Zip 格式的庫比 GZIP 庫更廣泛。有了它，你可以輕松存儲多個文件，甚至還有一個單獨的類可以輕松地讀取 Zip 文件。該庫使用標準 Zip 格式，因此它可以與當前可在 Internet 上下載的所有 Zip 工具無縫協作。以下示例與前一個示例具有相同的形式，但它可以根據需要處理任意數量的命令行參數。此外，它還顯示了 **Checksum** 類計算和驗證文件的校驗和。有兩種校驗和類型：Adler32（更快）和 CRC32（更慢但更準確）。 ```java // compression/ZipCompress.java // (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt // We make no guarantees that this code is fit for any purpose. // Visit http://OnJava8.com for more book information. // Uses Zip compression to compress any // number of files given on the command line // {java ZipCompress ZipCompress.java} // {VisuallyInspectOutput} public class ZipCompress { public static void main(String[] args) { try ( FileOutputStream f = new FileOutputStream("test.zip"); CheckedOutputStream csum = new CheckedOutputStream(f, new Adler32()); ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(csum); BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(zos) ) { zos.setComment("A test of Java Zipping"); // No corresponding getComment(), though. for (String arg : args) { System.out.println("Writing file " + arg); try ( InputStream in = new BufferedInputStream( new FileInputStream(arg)) ) { zos.putNextEntry(new ZipEntry(arg)); int c; while ((c = in.read()) != -1) out.write(c); } out.flush(); } // Checksum valid only after the file is closed! System.out.println( "Checksum: " + csum.getChecksum().getValue()); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } // Now extract the files: System.out.println("Reading file"); try ( FileInputStream fi = new FileInputStream("test.zip"); CheckedInputStream csumi = new CheckedInputStream(fi, new Adler32()); ZipInputStream in2 = new ZipInputStream(csumi); BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(in2) ) { ZipEntry ze; while ((ze = in2.getNextEntry()) != null) { System.out.println("Reading file " + ze); int x; while ((x = bis.read()) != -1) System.out.write(x); } if (args.length == 1) System.out.println( "Checksum: " + csumi.getChecksum().getValue()); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } // Alternative way to open and read Zip files: try ( ZipFile zf = new ZipFile("test.zip") ) { Enumeration e = zf.entries(); while (e.hasMoreElements()) { ZipEntry ze2 = (ZipEntry) e.nextElement(); System.out.println("File: " + ze2); // ... and extract the data as before } } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } } ``` 對于要添加到存檔的每個文件，必須調用 `putNextEntry()` 并傳遞 **ZipEntry** 對象。 **ZipEntry** 對象包含一個擴展接口，用于獲取和設置 Zip 文件中該特定條目的所有可用數據：名稱，壓縮和未壓縮大小，日期，CRC 校驗和，額外字段數據，注釋，壓縮方法以及它是否是目錄條目。但是，即使 Zip 格式有設置密碼的方法，Java 的 Zip 庫也不支持。雖然 **CheckedInputStream** 和 **CheckedOutputStream** 都支持 Adler32 和 CRC32 校驗和，但 **ZipEntry** 類僅支持 CRC 接口。這是對基礎 Zip 格式的限制，但它可能會限制你使用更快的 Adler32。要提取文件，**ZipInputStream** 有一個 `getNextEntry()` 方法，這個方法在有文件存在的情況下調用，會返回下一個 **ZipEntry**。作為一個更簡潔的替代方法，你可以使用 **ZipFile** 對象讀取該文件，該對象具有方法 entries() 返回一個包裹 **ZipEntries** 的 **Enumeration**。要讀取校驗和，你必須以某種方式訪問關聯的 **Checksum** 對象。這里保留了對 **CheckedOutputStream** 和 **CheckedInputStream** 對象的引用，但你也可以保持對 **Checksum** 對象的引用。 Zip 流中的一個令人困惑的方法是 `setComment()`。如 **ZipCompress** 所示。在 Java 中，你可以在編寫文件時設置注釋，但是沒有辦法恢復 **ZipInputStream** 中的注釋。注釋似乎僅通過 **ZipEntry** 在逐個條目的基礎上完全支持。使用 GZIP 或 Zip 庫時，你不僅被限制于文件——你可以壓縮任何內容，包括通過網絡連接發送的數據。  ## Java 的 jar Zip 格式也用于 JAR（Java ARchive）文件格式，這是一種將一組文件收集到單個壓縮文件中的方法，就像 Zip 一樣。但是，與 Java 中的其他所有內容一樣，JAR 文件是跨平臺的，因此你不必擔心平臺問題。你還可以將音頻和圖像文件像類文件一樣包含在其中。 JAR 文件由一個包含壓縮文件集合的文件和一個描述它們的“清單（manifest）”組成。（你可以創建自己的清單文件；否則，jar 程序將為你執行此操作。）你可以在 JDK 文檔中，找到更多關于 JAR 清單的信息。 JDK 附帶的 jar 工具會自動壓縮你選擇的文件。你可以在命令行上調用它： ```shell jar [options] destination [manifest] inputfile(s) ``` 選項是一組字母（不需要連字符或任何其他指示符）。 Unix / Linux 用戶會注意到這些選項與 tar 命令選項的相似性。這些是： | 選項 | 功能 | | ---------- | ------------------------------------------------------------ | | **c** | 創建一個新的或者空的歸檔文件 | | **t** | 列出內容目錄 | | **x** | 提取所有文件 | | **x** file | 提取指定的文件 | | **f** | 這代表著，“傳遞文件的名稱。”如果你不使用它，jar 假定它的輸入將來自標準輸入，或者，如果它正在創建一個文件，它的輸出將轉到標準輸出。 | | **m** | 代表第一個參數是用戶創建的清單文件的名稱。 | | **v** | 生成詳細的輸出用于表述 jar 所作的事情 | | **0** | 僅存儲文件;不壓縮文件（用于創建放在類路徑中的 JAR 文件）。 | | **M** | 不要自動創建清單文件 | 如果放入 JAR 文件的文件中包含子目錄，則會自動添加該子目錄，包括其所有子目錄等。還會保留路徑信息。以下是一些調用 jar 的典型方法。以下命令創建名為 myJarFile 的 JAR 文件。 jar 包含當前目錄中的所有類文件，以及自動生成的清單文件： ```shell jar cf myJarFile.jar *.class ``` 下一個命令與前面的示例類似，但它添加了一個名為 myManifestFile.mf 的用戶創建的清單文件。： ```shell jar cmf myJarFile.jar myManifestFile.mf *.class ``` 這個命令輸出了 myJarFile.jar 中的文件目錄： ```shell jar tf myJarFile.jar ``` 如下添加了一個“verbose”的標志，用于生成更多關于 myJarFile.jar 中文件的詳細信息： ```shell jar tvf myJarFile.jar ``` 假設 audio，classes 和 image 都是子目錄，它將所有子目錄組合到文件 myApp.jar 中。還包括“verbose”標志，以便在 jar 程序工作時提供額外的反饋： ```shell jar cvf myApp.jar audio classes image ``` 如果你在創建 JAR 文件時使用了 0（零）選項，該文件將會被替換在你的類路徑（CLASSPATH）中： ```shell CLASSPATH="lib1.jar;lib2.jar;" ``` 然后 Java 可以搜索到 lib1.jar 和 lib2.jar 的類文件。 jar 工具不像 Zip 實用程序那樣通用。例如，你無法將文件添加或更新到現有 JAR 文件；只能從頭開始創建 JAR 文件。此外，你無法將文件移動到 JAR 文件中，在移動文件時將其刪除。但是，在一個平臺上創建的 JAR 文件可以通過任何其他平臺上的 jar 工具透明地讀取（這個問題有時會困擾 Zip 實用程序）。  <div style="page-break-after: always;"></div>