Java GZip 基於記憶體實現壓縮和解壓的方法
阿新 • • 發佈：2020-08-24
GZip是常用的無失真壓縮演算法實現，在Linux中較為常見，像我們在Linux安裝軟體時，基本都是.tar.gz格式。.tar.gz格式檔案需要先對目錄內檔案進行tar壓縮，然後使用GZip進行壓縮。
本文針對基於磁碟的壓縮和解壓進行演示，演示只針對一層目錄結構進行，多層目錄只需遞迴操作進行即可。
Maven依賴
org.apache.commons: commons-compress: 1.19: 此依賴封裝了很多壓縮演算法相關的工具類，提供的API還是相對比較底層，我們今天在它的基礎上做進一步封裝。
<dependency> <groupId>org.apache.commons</groupId> <artifactId>commons-compress</artifactId> <version>1.19</version> </dependency> <dependency> <groupId>log4j</groupId> <artifactId>log4j</artifactId> <version>1.2.17</version> </dependency>
工具類
在實際應用中，對應不同需求，可能需要生成若干檔案，然後將其壓縮。在某些應用中，檔案較小、檔案數量較少且較為固定，頻繁與磁碟操作，會帶來不必要的效率影響。
工具類針對.tar.gz格式提供了compressByTar、decompressByTar、compressByGZip、decompressByGZip四個方法，用於處理.tar.gz格式壓縮檔案，程式碼如下：
package com.arhorchin.securitit.compress.gzip;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import org.apache.commons.compress.archivers.tar.TarArchiveEntry;
import org.apache.commons.compress.archivers.tar.TarArchiveInputStream;
import org.apache.commons.compress.archivers.tar.TarArchiveOutputStream;
import org.apache.commons.compress.compressors.gzip.GzipCompressorInputStream;
import org.apache.commons.compress.compressors.gzip.GzipCompressorOutputStream;
import org.apache.commons.io.IOUtils;
/**
* @author Securitit.
* @note 基於記憶體以ZIP演算法進行壓縮和解壓工具類.
*/
public class GZipRamUtil {
/**
* 使用TAR演算法進行壓縮.
* @param sourceFileBytesMap 待壓縮檔案的Map集合.
* @return 壓縮後的TAR檔案位元組陣列.
* @throws Exception 壓縮過程中可能發生的異常，若發生異常，則返回的位元組陣列長度為0.
*/
public static byte[] compressByTar(Map<String,byte[]> tarFileBytesMap) throws Exception {
// 變數定義.
ByteArrayOutputStream tarBaos = null;
TarArchiveOutputStream tarTaos = null;
TarArchiveEntry tarTae = null;
try {
// 壓縮變數初始化.
tarBaos = new ByteArrayOutputStream();
tarTaos = new TarArchiveOutputStream(tarBaos);
// // 將檔案新增到TAR條目中.
for (Map.Entry<String,byte[]> fileEntry : tarFileBytesMap.entrySet()) {
tarTae = new TarArchiveEntry(fileEntry.getKey());
tarTae.setName(fileEntry.getKey());
tarTae.setSize(fileEntry.getValue().length);
tarTaos.putArchiveEntry(tarTae);
tarTaos.write(fileEntry.getValue());
tarTaos.closeArchiveEntry();
}
} finally {
if (tarTaos != null) {
tarTaos.close();
}
if (null == tarBaos) {
tarBaos = new ByteArrayOutputStream();
}
}
return tarBaos.toByteArray();
}
/**
* 使用TAR演算法進行解壓.
* @param sourceZipFileBytes TAR檔案位元組陣列.
* @return 解壓後的檔案Map集合.
* @throws Exception 解壓過程中可能發生的異常，若發生異常，返回Map集合長度為0.
*/
public static Map<String,byte[]> decompressByTar(byte[] sourceTarFileBytes) throws Exception {
// 變數定義.
TarArchiveEntry sourceTarTae = null;
ByteArrayInputStream sourceTarBais = null;
TarArchiveInputStream sourceTarTais = null;
Map<String,byte[]> targetFilesFolderMap = null;
try {
// 解壓變數初始化.
targetFilesFolderMap = new HashMap<String,byte[]>();
sourceTarBais = new ByteArrayInputStream(sourceTarFileBytes);
sourceTarTais = new TarArchiveInputStream(sourceTarBais);
// 條目解壓縮至Map中.
while ((sourceTarTae = sourceTarTais.getNextTarEntry()) != null) {
targetFilesFolderMap.put(sourceTarTae.getName(),IOUtils.toByteArray(sourceTarTais));
}
} finally {
if (sourceTarTais != null)
sourceTarTais.close();
}
return targetFilesFolderMap;
}
/**
* 使用GZIP演算法進行壓縮.
* @param sourceFileBytesMap 待壓縮檔案的Map集合.
* @return 壓縮後的GZIP檔案位元組陣列.
* @throws Exception 壓縮過程中可能發生的異常，若發生異常，則返回的位元組陣列長度為0.
*/
public static byte[] compressByGZip(byte[] sourceFileBytes) throws IOException {
// 變數定義.
ByteArrayOutputStream gzipBaos = null;
GzipCompressorOutputStream gzipGcos = null;
try {
// 壓縮變數初始化.
gzipBaos = new ByteArrayOutputStream();
gzipGcos = new GzipCompressorOutputStream(gzipBaos);
// 採用commons-compress提供的方式進行壓縮.
gzipGcos.write(sourceFileBytes);
} finally {
if (gzipGcos != null) {
gzipGcos.close();
}
if (null == gzipBaos) {
gzipBaos = new ByteArrayOutputStream();
}
}
return gzipBaos.toByteArray();
}
/**
* 使用GZIP演算法進行解壓.
* @param sourceGZipFileBytes GZIP檔案位元組陣列.
* @return 解壓後的檔案Map集合.
* @throws Exception 解壓過程中可能發生的異常，若發生異常，則返回的位元組陣列長度為0.
*/
public static byte[] decompressByGZip(byte[] sourceGZipFileBytes) throws IOException {
// 變數定義.
ByteArrayOutputStream gzipBaos = null;
ByteArrayInputStream sourceGZipBais = null;
GzipCompressorInputStream sourceGZipGcis = null;
try {
// 解壓變數初始化.
gzipBaos = new ByteArrayOutputStream();
sourceGZipBais = new ByteArrayInputStream(sourceGZipFileBytes);
sourceGZipGcis = new GzipCompressorInputStream(sourceGZipBais);
// 採用commons-compress提供的方式進行解壓.
gzipBaos.write(IOUtils.toByteArray(sourceGZipGcis));
} finally {
if (sourceGZipGcis != null)
sourceGZipGcis.close();
}
return gzipBaos.toByteArray();
}
}工具類測試
在Maven依賴引入正確的情況下，複製上面的程式碼到專案中，修改package，可以直接使用，下面我們對工具類進行簡單測試。測試類程式碼如下：
package com.arhorchin.securitit.compress.gzip;
import java.io.File;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import com.arhorchin.securitit.compress.gzip.GZipRamUtil;
/**
* @author Securitit.
* @note GZipRamUtil工具類測試.
*/
public class GZipRamUtilTester {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Map<String,byte[]> fileBytesMap = null;
fileBytesMap = new HashMap<String,byte[]>();
// 設定檔案列表.
File dirFile = new File("C:/Users/Administrator/Downloads/個人檔案/2020-07-13/files");
for (File file : dirFile.listFiles()) {
fileBytesMap.put(file.getName(),FileUtils.readFileToByteArray(file));
}
byte[] ramBytes = GZipRamUtil.compressByTar(fileBytesMap);
ramBytes = GZipRamUtil.compressByGZip(ramBytes);
FileUtils.writeByteArrayToFile(new File("C:/Users/Administrator/Downloads/個人檔案/2020-07-13/ram.tar.gz"),ramBytes);
ramBytes = GZipRamUtil.decompressByGZip(ramBytes);
fileBytesMap = GZipRamUtil.decompressByTar(ramBytes);
System.out.println(fileBytesMap.size());
}
}
執行測試後，通過檢視ram.tar.gz和控制檯輸出解壓後文件數量，可以確認工具類執行結果無誤。
總結
1) 在小檔案、檔案數量較小且較為固定時，提倡使用記憶體壓縮和解壓方式。使用記憶體換時間，減少頻繁的磁碟操作。
2) 在大檔案、檔案數量較大時，提倡使用磁碟壓縮和解壓方式。過大檔案對服務會造成過度的負載，磁碟壓縮和解壓可以緩解這種壓力。《Java GZip 基於磁碟實現壓縮和解壓》
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