Java开发笔记(九十一)IO流处理简单的数据压缩

Wesley13
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前面介绍的文件I/O,不管是写入文本还是写入对象,文件中的数据基本是原来的模样,用记事本之类的文本编辑软件都能浏览个大概。这么存储数据,要说方便确实方便,只是不够经济划算,原因有二:其一,写入的数据可能存在大量重复的信息,但依原样写到文件的话,无疑保留了不少冗余数据,造成空间浪费;其二,写入的数据多以明文方式保存,容易产生信息泄露,安全性不高。为此Java提供了简单的压缩和解压工具,在将数据写入文件之前,先对数据进行压缩,再将压缩后的结果写到文件;同样读取压缩文件之时,先读出已压缩的数据,再将这些数据进行解压,解压后的结果即为最初的原始数据。
在IO流的家族体系中,压缩与解压操作需要GZIPOutputStream、GZIPInputStream、ByteArrayOutputStream、ByteArrayInputStream这四个工具类互相配合,分别简述如下:
GZIPOutputStream:压缩输出流。它吃进去的是原始数据的字节数组,拉出来的是字节数组输出流对象(压缩后的数据)。
ByteArrayOutputStream:字节数组输出流。它从压缩输出流获取压缩后的数据,并通过toByteArray方法输出字节数组信息。或者从压缩输入流获取解压后的数据,并通过toByteArray方法输出字节数组信息。
GZIPInputStream:压缩输入流。它吃进去的是字节数组输入流对象(压缩后的数据),拉出来的是解压后的字节数组(原始数据)。
ByteArrayInputStream:字节数组输入流。它输入压缩数据的字节数组,转成流对象后丢给压缩输入流。
上面的工具介绍描述看上去索然无味,确实要运用到实际案例中才比较好理解。接下来先来瞧瞧原始字符串是怎么变成压缩数据的,详细的压缩过程代码示例如下:

// 从字符串获得压缩后的字节数组
    private static byte[] compress(String str) {
        if (str==null || str.length()<=0) {
            return null;
        }
        byte[] zip_bytes = null; // 声明压缩数据的字节数组
        // 先构建字节数组输出流,再据此构建压缩输出流
        try (ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
                GZIPOutputStream gos = new GZIPOutputStream(baos);) {
            gos.write(str.getBytes()); // 往压缩输出流写入字节数组
            gos.finish(); // 结束写入操作
            zip_bytes = baos.toByteArray(); // 从字节数组输出流中获取字节数组信息
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return zip_bytes;
    }

既已得到压缩后的字节数组,将其写入文件之中真是易如反掌,下面是往文件写入压缩数据的代码例子:

// 往文件写入压缩后的数据
    private static void writeZipFile() {
        String str = "白日依山尽,黄河入海流。\n欲穷千里目,更上一层楼。";
        // 根据指定文件路径构建文件输出流对象
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(mFileName)) {
            // 从字符串获得压缩后的字节数组
            byte[] zip_bytes = compress(str);
            fos.write(zip_bytes); // 把字节数组写入文件输出流
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

再来看看如何从压缩文件中读到解压后的原始数据,把压缩后的数据还原为初始字符串要复杂一些,需要ByteArrayInputStream、GZIPInputStream、ByteArrayOutputStream三个工具互相配合,具体的解压过程代码如下所示:

// 从压缩字节数组获得解压后的字符串
    private static String uncompress(byte[] bytes) {
        if (bytes==null || bytes.length<=0) {
            return null;
        }
        byte[] unzip_bytes = null; // 声明解压数据的字节数组
        // 分别构建字节数组输出流,以及字节数组输入流,并根据字节数组输入流构建压缩输入流
        try (ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
                ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(bytes);
                GZIPInputStream gis = new GZIPInputStream(bais);) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            while (true) {
                // 从压缩输入流中读取数据到字节数组,并返回读到的数据长度
                int length = gis.read(buffer);
                if (length < 0) { // 未读到数据,表示已经读完了
                    break;
                }
                baos.write(buffer); // 往字节数组输出流写入字节数组
            }
            unzip_bytes = baos.toByteArray(); // 从字节数组输出流中获取字节数组信息
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return new String(unzip_bytes); // 把字节数组转换为字符串,并返回该字符串
    }

利用刚刚编写的uncompress解压方法,很容易从压缩文件中得到原始字符串,下面是从压缩文件读取解压数据的代码例子:

// 从压缩文件中读取解压后的数据
    private static void readZipFile() {
        // 根据指定文件路径构建文件输入流对象
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(mFileName)) {
            // 分配长度为文件大小的字节数组。available方法返回当前未读取的大小
            byte[] bytes = new byte[fis.available()];
            fis.read(bytes); // 从文件输入流中读取字节数组
            // 从压缩字节数组获得解压后的字符串
            String content = uncompress(bytes);
            System.out.println("content="+content);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

更多Java技术文章参见《Java开发笔记(序)章节目录

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