Java GZip 基于内存实现压缩和解压的方法

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  gzip是常用的无损压缩算法实现，在linux中较为常见，像我们在linux安装软件时，基本都是.tar.gz格式。.tar.gz格式文件需要先对目录内文件进行tar压缩，然后使用gzip进行压缩。

  本文针对基于磁盘的压缩和解压进行演示，演示只针对一层目录结构进行，多层目录只需递归操作进行即可。

  maven依赖

  org.apache.commons: commons-compress: 1.19: 此依赖封装了很多压缩算法相关的工具类，提供的api还是相对比较底层，我们今天在它的基础上做进一步封装。

<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>

  工具类

  在实际应用中，对应不同需求，可能需要生成若干文件，然后将其压缩。在某些应用中，文件较小、文件数量较少且较为固定，频繁与磁盘操作，会带来不必要的效率影响。

  工具类针对.tar.gz格式提供了compressbytar、decompressbytar、compressbygzip、decompressbygzip四个方法，用于处理.tar.gz格式压缩文件，代码如下：

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 基于内存以zip算法进行压缩和解压工具类.
 */
public class gzipramutil {

  /**
   * 使用tar算法进行压缩.
   * @param sourcefilebytesmap 待压缩文件的map集合.
   * @return 压缩后的tar文件字节数组.
   * @throws exception 压缩过程中可能发生的异常，若发生异常，则返回的字节数组长度为0.
   */
  public static byte[] compressbytar(map<string, byte[]> tarfilebytesmap) throws exception {
    // 变量定义.
    bytearrayoutputstream tarbaos = null;
    tararchiveoutputstream tartaos = null;
    tararchiveentry tartae = null;

    try {
      // 压缩变量初始化.
      tarbaos = new bytearrayoutputstream();
      tartaos = new tararchiveoutputstream(tarbaos);
      // // 将文件添加到tar条目中.
      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算法进行解压.
   * @param sourcezipfilebytes tar文件字节数组.
   * @return 解压后的文件map集合.
   * @throws exception 解压过程中可能发生的异常，若发生异常，返回map集合长度为0.
   */
  public static map<string, byte[]> decompressbytar(byte[] sourcetarfilebytes) throws exception {
    // 变量定义.
    tararchiveentry sourcetartae = null;
    bytearrayinputstream sourcetarbais = null;
    tararchiveinputstream sourcetartais = null;
    map<string, byte[]> targetfilesfoldermap = null;

    try {
      // 解压变量初始化.
      targetfilesfoldermap = new hashmap<string, byte[]>();
      sourcetarbais = new bytearrayinputstream(sourcetarfilebytes);
      sourcetartais = new tararchiveinputstream(sourcetarbais);
      // 条目解压缩至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算法进行压缩.
   * @param sourcefilebytesmap 待压缩文件的map集合.
   * @return 压缩后的gzip文件字节数组.
   * @throws exception 压缩过程中可能发生的异常，若发生异常，则返回的字节数组长度为0.
   */
  public static byte[] compressbygzip(byte[] sourcefilebytes) throws ioexception {
    // 变量定义.
    bytearrayoutputstream gzipbaos = null;
    gzipcompressoroutputstream gzipgcos = null;

    try {
      // 压缩变量初始化.
      gzipbaos = new bytearrayoutputstream();
      gzipgcos = new gzipcompressoroutputstream(gzipbaos);
      // 采用commons-compress提供的方式进行压缩.
      gzipgcos.write(sourcefilebytes);
    } finally {
      if (gzipgcos != null) {
        gzipgcos.close();
      }
      if (null == gzipbaos) {
        gzipbaos = new bytearrayoutputstream();
      }
    }
    return gzipbaos.tobytearray();
  }

  /**
   * 使用gzip算法进行解压.
   * @param sourcegzipfilebytes gzip文件字节数组.
   * @return 解压后的文件map集合.
   * @throws exception 解压过程中可能发生的异常，若发生异常，则返回的字节数组长度为0.
   */
  public static byte[] decompressbygzip(byte[] sourcegzipfilebytes) throws ioexception {
    // 变量定义.
    bytearrayoutputstream gzipbaos = null;
    bytearrayinputstream sourcegzipbais = null;
    gzipcompressorinputstream sourcegzipgcis = null;

    try {
      // 解压变量初始化.
      gzipbaos = new bytearrayoutputstream();
      sourcegzipbais = new bytearrayinputstream(sourcegzipfilebytes);
      sourcegzipgcis = new gzipcompressorinputstream(sourcegzipbais);
      // 采用commons-compress提供的方式进行解压.
      gzipbaos.write(ioutils.tobytearray(sourcegzipgcis));
    } finally {
      if (sourcegzipgcis != null)
        sourcegzipgcis.close();
    }
    return gzipbaos.tobytearray();
  }

}

  工具类测试

  在maven依赖引入正确的情况下，复制上面的代码到项目中，修改package，可以直接使用，下面我们对工具类进行简单测试。测试类代码如下：

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工具类测试.
 */
public class gzipramutiltester {

  public static void main(string[] args) throws exception {
    map<string, byte[]> filebytesmap = null;

    filebytesmap = new hashmap<string, byte[]>();
    // 设置文件列表.
    file dirfile = new file("c:/users/administrator/downloads/个人文件/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/个人文件/2020-07-13/ram.tar.gz"), rambytes);
    
    rambytes = gzipramutil.decompressbygzip(rambytes);
    filebytesmap = gzipramutil.decompressbytar(rambytes);
    system.out.println(filebytesmap.size());
  }

}

  运行测试后，通过查看ram.tar.gz和控制台输出解压后文件数量，可以确认工具类运行结果无误。

  总结

  1) 在小文件、文件数量较小且较为固定时，提倡使用内存压缩和解压方式。使用内存换时间，减少频繁的磁盘操作。

  2) 在大文件、文件数量较大时，提倡使用磁盘压缩和解压方式。过大文件对服务会造成过度的负载，磁盘压缩和解压可以缓解这种压力。《java gzip 基于磁盘实现压缩和解压》

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