本文通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)壓縮算法的簡(jiǎn)要介紹，然后以詳細(xì)的示例演示了利用java.util.zip包實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮與解壓，并擴(kuò)展到在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面如何應(yīng)用java.util.zip包現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮與解壓

綜述

許多信息資料都或多或少的包含一些多余的數(shù)據(jù)。通常會(huì)導(dǎo)致在客戶(hù)端與服務(wù)器之間，應(yīng)用程序與計(jì)算機(jī)之間極大的數(shù)據(jù)傳輸量。最常見(jiàn)的解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信息傳送的方法是安裝額外的存儲(chǔ)設(shè)備和擴(kuò)展現(xiàn)有的通訊能力。這樣做是可以的，但無(wú)疑會(huì)增加組織的運(yùn)作成本。一種有效的解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與信息傳輸?shù)姆椒ㄊ峭ㄟ^(guò)更有效率的代碼來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這篇文章簡(jiǎn)要的介紹了數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮，并展示了用java.util.zip包來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮是多么的方便與高效。

當(dāng)然用諸如WinZip，gzip，和Java壓縮（或jar）之類(lèi)的工具也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮，這些工具都是獨(dú)立的應(yīng)用程序。你也可以在JAVA應(yīng)用程序中調(diào)用這些工具，但這并不是最直接的方法，也不是有效的解決方法。尤其是你想更快速地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮（例如在傳輸數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程機(jī)器之前）。這篇文章包括以下內(nèi)容：

• 給出一個(gè)關(guān)于數(shù)據(jù)壓縮的簡(jiǎn)單的介紹
• 描述java.util.zip包
• 示例如何使用該包實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮
• 示例如何壓縮串行化的對(duì)象并將其存儲(chǔ)在磁碟上
• 示例如何通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮來(lái)增強(qiáng)"客戶(hù)/服務(wù)"應(yīng)用程序的性能

數(shù)據(jù)壓縮概述

文件中數(shù)據(jù)冗余的最簡(jiǎn)單的類(lèi)型是"字符的復(fù)制"。讓我們先來(lái)看下面一個(gè)字符串：

• JJJJJJAAAAVVVVAAAAAA
  這個(gè)字符串可以用更簡(jiǎn)潔的方式來(lái)編碼，那就是通過(guò)替換每一個(gè)重復(fù)的字符串為單個(gè)的實(shí)例字符加上記錄重復(fù)次數(shù)的數(shù)字來(lái)表示,上面的字符串可以被編碼為下面的形式：

• ***A4V6A
  在這里，"6J"意味著6個(gè)字符J，"4A"意味著4個(gè)字符A，以此類(lèi)推。這種字符串壓縮方式稱(chēng)為"行程長(zhǎng)度編碼"方式，簡(jiǎn)稱(chēng)RLE。

再舉一個(gè)例子，考慮一下矩形圖像的存儲(chǔ)。一個(gè)單色位圖，可以被存儲(chǔ)為下面這種形式，如圖1所示。

圖1：RLE方式下的位圖信息

另外一種方式是將圖像存為一個(gè)圖元文件：

Rectangle 11, 3, 20, 5

上面的表示方法是講矩形的起始坐標(biāo)是（11，3），寬度是20，高度是5。

上述的矩形圖像可以使用RLE編碼方式壓縮，通過(guò)對(duì)相同位記數(shù)表示如下：

0, 40
0, 40
0,10 1,20 0,10
0,10 1,1 0,18 1,1 0,10
0,10 1,1 0,18 1,1 0,10
0,10 1,1 0,18 1,1 0,10
0,10 1,20 0,10
0,40

上面第一行是講圖像的第一行由40個(gè)0組成。第三行是講圖像的第三行是由10個(gè)0加上20個(gè)1再加上10個(gè)0組成，其它行以此類(lèi)推。

大家注意，RLE方法需要將其表示的文件與編碼文件分開(kāi)。所以，這種方法不能應(yīng)用于所有的文件。其它的壓縮技術(shù)包括變長(zhǎng)編碼（也被稱(chēng)為哈夫曼編碼），還有其它的方法。要想了解更詳細(xì)的信息，請(qǐng)參考有關(guān)數(shù)據(jù)和圖像壓縮技術(shù)方面的圖書(shū)，一定會(huì)有收獲的。

數(shù)據(jù)壓縮有很多益處。不管怎么說(shuō)，最主要的好處就是減少存儲(chǔ)方面的需求。同樣的，對(duì)于數(shù)據(jù)通信來(lái)講，壓縮數(shù)據(jù)在媒體中的將導(dǎo)致信息傳輸數(shù)據(jù)的提升。數(shù)據(jù)的壓縮能夠通過(guò)軟件在現(xiàn)有的硬件設(shè)備上實(shí)現(xiàn)或者通過(guò)帶有壓縮技術(shù)的特殊的硬件設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖表2顯示了基本的數(shù)據(jù)壓縮結(jié)構(gòu)圖。

圖2：數(shù)據(jù)壓縮結(jié)構(gòu)圖

ZIP VS GZIP

如果你是在Windows系統(tǒng)下工作，你可能會(huì)對(duì)工具WinZip很熟悉，是用來(lái)創(chuàng)建壓縮檔案和解開(kāi)壓縮檔案的。而在UNIX平臺(tái)上，會(huì)有一些不同,命令tar用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)檔案文件（并不壓縮），其它的程序（gzip或compress）用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)壓縮檔案。

WinZip和PkZip之類(lèi)的工具同時(shí)扮演著歸檔和壓縮兩個(gè)角色。他們將文件壓縮并將其歸檔。另一方面，gzip并不將文件歸檔。所以，在UNIX平臺(tái)上，命令tar通常用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)檔案文件，然后命令gzip來(lái)將檔案文件壓縮。

Java.util.zip包

Java提供了java.util.zip包用來(lái)兼容ZIP格式的數(shù)據(jù)壓縮。它提供了一系列的類(lèi)用來(lái)讀取，創(chuàng)建，修改ZIP和GZIP格式的文件。它還提供了工具類(lèi)來(lái)計(jì)算任意輸入流的數(shù)目，這可以用來(lái)驗(yàn)證輸入數(shù)據(jù)的有效性。該包提供了一個(gè)接口，十四個(gè)類(lèi)，和兩個(gè)異常處理類(lèi)，如表1所示。

表1: java.util.zip包

注意：ZLIB壓縮類(lèi)最初是作為可移植的網(wǎng)絡(luò)圖像文件格式（PNG）標(biāo)準(zhǔn)的一部分開(kāi)發(fā)的，是不受專(zhuān)利保護(hù)的。

從ZIP文件中解壓縮和提取數(shù)據(jù)

java.util.zip包提供了數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮所需要的類(lèi)。ZIP文件的解壓縮實(shí)質(zhì)上就是從輸入流中讀取數(shù)據(jù)。Java.util.zip包提供了類(lèi)ZipInputStream來(lái)讀取ZIP文件。ZipInputStream流的創(chuàng)建與其它輸入流的創(chuàng)建沒(méi)什么兩樣。舉個(gè)例子，下面的代碼段創(chuàng)建了一個(gè)輸入流來(lái)讀取ZIP格式的文件：

FileInputStream fis = new FileInputStream("figs.zip");
                                       ZipInputStream zin = new ZipInputStream(new BufferedInputStream(fis));
                                    
                                    

ZIP輸入流打開(kāi)后，你可以使用getNextEntry方法來(lái)讀取ZIP文件中的條目數(shù)，該方法返回一個(gè)ZipEntry對(duì)象。如果到達(dá)文件的尾部，getNextEntry返回null：

ZipEntry entry;
                                       while((entry = zin.getNextEntry()) != null) {
                                       // extract data
                                       // open output streams
                                       }
                                    
                                    

現(xiàn)在，你應(yīng)該建立一個(gè)輸出流，如下所示：

int BUFFER = 2048;
                                       FileOutputStream fos = new FileOutputStream(entry.getName());
                                       BufferedOutputStream dest = new BufferedOutputStream(fos, BUFFER);
                                    
                                    

注意：在這段代碼中我們用BufferedOutputStream代替了ZIPOutputStream。ZIPOutputStream和GZIPOutputStream使用內(nèi)置的512字節(jié)緩沖。當(dāng)緩沖區(qū)的大小大于512字節(jié)時(shí)，使用BufferedOutputStream才是正確的（例子中設(shè)置為2048）。ZIPOutputStream不允許你設(shè)置緩沖區(qū)的大小，GZIPOutputStream也是一樣，但創(chuàng)建 GZIPOutputStream 對(duì)象時(shí)可以通過(guò)構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)指定內(nèi)置的緩沖尺寸。

這段代碼中，使用ZIP內(nèi)含的條目名稱(chēng)創(chuàng)建一個(gè)文件輸出流。可以使用entry.getName來(lái)得到它的返回句柄。接著讀出被壓縮的源數(shù)據(jù)，然后寫(xiě)入輸出流：

while ((count = zin.read(data, 0, BUFFER)) != -1) {
                                       //System.out.write(x);
                                       dest.write(data, 0, count);
                                       }
                                    
                                    

最后，不要忘記關(guān)閉輸入和輸出流：

dest.flush();
                                       dest.close();
                                       zin.close();
                                    
                                    

例程1的源程序UnZip.java顯示如何解壓縮并從ZIP檔案中將文件釋放出來(lái)。測(cè)試這個(gè)例子，編譯這個(gè)類(lèi)，并運(yùn)行它，傳給它一個(gè)ZIP格式的文件作為參數(shù)：

prompt> java UnZip somefile.zip

注意：somefile.zip應(yīng)該是一個(gè)ZIP壓縮檔案，可以用任何一種ZIP壓縮工具來(lái)創(chuàng)建，例如WinZip。

例程1源代碼:

UnZip.java
                                       import java.io.*;
                                       import java.util.zip.*;
                                       public class UnZip {
                                       static final int BUFFER = 2048;
                                       public static void main (String argv[]) {
                                       try {
                                       BufferedOutputStream dest = null;
                                       FileInputStream fis = new
                                       FileInputStream(argv[0]);
                                       ZipInputStream zis = new
                                       ZipInputStream(new BufferedInputStream(fis));
                                       ZipEntry entry;
                                       while((entry = zis.getNextEntry()) != null) {
                                       System.out.println("Extracting: " +entry);
                                       int count;
                                       byte data[] = new byte[BUFFER];
                                       // write the files to the disk
                                       FileOutputStream fos = new
                                       FileOutputStream(entry.getName());
                                       dest = new
                                       BufferedOutputStream(fos, BUFFER);
                                       while ((count = zis.read(data, 0, BUFFER))
                                       != -1) {
                                       dest.write(data, 0, count);
                                       }
                                       dest.flush();
                                       dest.close();
                                       }
                                       zis.close();
                                       } catch(Exception e) {
                                       e.printStackTrace();
                                       }
                                       }
                                       }
                                    
                                    

有一點(diǎn)值得大家注意，類(lèi)ZipInputStream讀出ZIP文件序列（簡(jiǎn)單地說(shuō)就是讀出這個(gè)ZIP文件壓縮了多少文件），而類(lèi)ZipFile使用內(nèi)嵌的隨機(jī)文件訪問(wèn)機(jī)制讀出其中的文件內(nèi)容，所以不必順序的讀出ZIP壓縮文件序列。

注意：ZIPInputStream和ZipFile之間另外一個(gè)基本的不同點(diǎn)在于高速緩沖的使用方面。當(dāng)文件使用ZipInputStream和FileInputStream流讀出的時(shí)候，ZIP條目不使用高速緩沖。然而，如果使用ZipFile（文件名）來(lái)打開(kāi)文件，它將使用內(nèi)嵌的高速緩沖，所以如果ZipFile（文件名）被重復(fù)調(diào)用的話(huà)，文件只被打開(kāi)一次。緩沖值在第二次打開(kāi)進(jìn)使用。如果你工作在UNIX系統(tǒng)下，這是什么作用都沒(méi)有的，因?yàn)槭褂肸ipFile打開(kāi)的所有ZIP文件都在內(nèi)存中存在映射，所以使用ZipFile的性能優(yōu)于ZipInputStream。然而，如果同一ZIP文件的內(nèi)容在程序執(zhí)行期間經(jīng)常改變，或是重載的話(huà)，使用ZipInputStream就成為你的首選了。

下面顯示了使用類(lèi)ZipFile來(lái)解壓一個(gè)ZIP文件的過(guò)程：

1. 通過(guò)指定一個(gè)被讀取的ZIP文件，或者是文件名，或者是一個(gè)文件對(duì)象來(lái)創(chuàng)建一個(gè)ZipFile對(duì)象：
   ZipFile zipfile = new ZipFile("figs.zip");

2. 使用entries方法，返回一個(gè)枚舉對(duì)象，循環(huán)獲得文件的ZIP條目對(duì)象：
   while(e.hasMoreElements()) {
   entry = (ZipEntry) e.nextElement();
   // read contents and save them
   }

3. ZIP條目作為參數(shù)傳遞給getInputStream方法，可以讀取ZIP文件中指定條目的內(nèi)容，能過(guò)其返回的輸入流（InputStram）對(duì)象可以方便的讀出ZIP條目的內(nèi)容：
   is = new BufferedInputStream(zipfile.getInputStream(entry));

4. 獲取ZIP條目的文件名，創(chuàng)建輸出流，并保存:
   byte data[] = new byte[BUFFER];
   FileOutputStream fos = new FileOutputStream(entry.getName());
   dest = new BufferedOutputStream(fos, BUFFER);
   while ((count = is.read(data, 0, BUFFER)) != -1) {
   dest.write(data, 0, count);
   }

5. 最后關(guān)閉所有的輸入輸出流 dest.flush();
   dest.close();
   is.close();

完整的程序代碼如例程2所示。再次編譯這個(gè)文件，并傳遞一個(gè)ZIP格式的文件做為參數(shù)：

prompt> java UnZip2 somefile.zip

例程2源碼:

UnZip2.java
                                       import java.io.*;
                                       import java.util.*;
                                       import java.util.zip.*;
                                       public class UnZip2 {
                                       static final int BUFFER = 2048;
                                       public static void main (String argv[]) {
                                       try {
                                       BufferedOutputStream dest = null;
                                       BufferedInputStream is = null;
                                       ZipEntry entry;
                                       ZipFile zipfile = new ZipFile(argv[0]);
                                       Enumeration e = zipfile.entries();
                                       while(e.hasMoreElements()) {
                                       entry = (ZipEntry) e.nextElement();
                                       System.out.println("Extracting: " +entry);
                                       is = new BufferedInputStream
                                       (zipfile.getInputStream(entry));
                                       int count;
                                       byte data[] = new byte[BUFFER];
                                       FileOutputStream fos = new
                                       FileOutputStream(entry.getName());
                                       dest = new
                                       BufferedOutputStream(fos, BUFFER);
                                       while ((count = is.read(data, 0, BUFFER))
                                       != -1) {
                                       dest.write(data, 0, count);
                                       }
                                       dest.flush();
                                       dest.close();
                                       is.close();
                                       }
                                       } catch(Exception e) {
                                       e.printStackTrace();
                                       }
                                       }
                                       }
                                    
                                    

將數(shù)據(jù)壓縮歸檔入一ZIP文件

類(lèi)ZipOutputStream能夠用來(lái)將數(shù)據(jù)壓縮成一個(gè)ZIP文件。ZipOutputStream將數(shù)據(jù)寫(xiě)入ZIP格式的輸出流。下面的步驟與創(chuàng)建一個(gè)ZIP文件相關(guān)。

1、第一步是創(chuàng)建一個(gè)ZipOutputStream對(duì)象，我們將要寫(xiě)入輸出流的文件作為參數(shù)傳給它。下面的代碼演示了如何創(chuàng)建一個(gè)名為"myfigs.zip"的ZIP文件。
FileOutputStream dest = new
FileOutputStream("myfigs.zip");
ZipOutputStream out = new ZipOutputStream(new BufferedOutputStream(dest));

2、一但目標(biāo)輸出流創(chuàng)建后，下一步就是打開(kāi)數(shù)據(jù)源文件。在這個(gè)例子中，源數(shù)據(jù)文件是指那些當(dāng)前目錄下的文件。命令list用來(lái)得到當(dāng)前目錄下文件列表：

File f = new File(".");
                                       String files[] = f.list();
                                       for (int i=0; i < files.length; i++) {
                                       System.out.println("Adding: "+files[i]);
                                       FileInputStream fi = new FileInputStream(files[i]);
                                       // create zip entry
                                       // add entries to ZIP file
                                       }
                                    
                                    

注意：這個(gè)例程能夠壓縮當(dāng)前目錄下的所有文件。它不能處理子目錄。作為一個(gè)練習(xí)，你可以修改例程3來(lái)處理子目錄。

3、 為讀出的數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)ZIP條目列表：
ZipEntry entry = new ZipEntry(files[i]))

4、 在你將數(shù)據(jù)寫(xiě)入ZIP輸出流之前，你必須使用putNextEntry方法將ZIP條目列表寫(xiě)入輸出流：
out.putNextEntry(entry);

5、 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入ZIP文件：
int count;
while((count = origin.read(data, 0, BUFFER)) != -1) {
out.write(data, 0, count);
}

6、 最后關(guān)閉所有的輸入輸出流：
origin.close();
out.close();
完整的程序代碼如例程3所示。