Java壓縮技術（一） ZLib

應好友須要，整理一下Java的壓縮算法，先從ZLib開始。

相關連接：
Java壓縮技術（一） ZLib
Java壓縮技術（二） ZIP壓縮——Java原生實現
Java壓縮技術（三） ZIP解壓縮——Java原生實現
Java壓縮技術（四） GZIP——Java原生實現
Java壓縮技術（五） GZIP相關——瀏覽器解析
Java壓縮技術（六） BZIP2——Commons實現
Java壓縮技術（七） TAR——Commons實現

有關ZLib可參見官方主頁 http://www.zlib.net/
ZLib能夠簡單的理解爲壓縮/解壓縮算法，它與ZIP、RAR等歸檔算法有所不一樣，與bzip2比較接近。

壓縮工具代碼以下：

Java代碼  

1. /**  
2.  * 2009-9-9  
3.  */  
4. package org.zlex.commons.io;   
5.   
6. import java.io.ByteArrayOutputStream;   
7. import java.io.IOException;   
8. import java.io.InputStream;   
9. import java.io.OutputStream;   
10. import java.util.zip.Deflater;   
11. import java.util.zip.DeflaterOutputStream;   
12. import java.util.zip.Inflater;   
13. import java.util.zip.InflaterInputStream;   
14.   
15. /**  
16.  * ZLib壓縮工具  
17.  *   
18.  * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">樑棟</a>  
19.  * @version 1.0  
20.  * @since 1.0  
21.  */  
22. public abstract class ZLibUtils {   
23.   
24.     /**  
25.      * 壓縮  
26.      *   
27.      * @param data  
28.      *            待壓縮數據  
29.      * @return byte[] 壓縮後的數據  
30.      */  
31.     public static byte[] compress(byte[] data) {   
32.         byte[] output = new byte[0];   
33.   
34.         Deflater compresser = new Deflater();   
35.   
36.         compresser.reset();   
37.         compresser.setInput(data);   
38.         compresser.finish();   
39.         ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(data.length);   
40.         try {   
41.             byte[] buf = new byte[1024];   
42.             while (!compresser.finished()) {   
43.                 int i = compresser.deflate(buf);   
44.                 bos.write(buf, 0, i);   
45.             }   
46.             output = bos.toByteArray();   
47.         } catch (Exception e) {   
48.             output = data;   
49.             e.printStackTrace();   
50.         } finally {   
51.             try {   
52.                 bos.close();   
53.             } catch (IOException e) {   
54.                 e.printStackTrace();   
55.             }   
56.         }   
57.         compresser.end();   
58.         return output;   
59.     }   
60.   
61.     /**  
62.      * 壓縮  
63.      *   
64.      * @param data  
65.      *            待壓縮數據  
66.      *   
67.      * @param os  
68.      *            輸出流  
69.      */  
70.     public static void compress(byte[] data, OutputStream os) {   
71.         DeflaterOutputStream dos = new DeflaterOutputStream(os);   
72.   
73.         try {   
74.             dos.write(data, 0, data.length);   
75.   
76.             dos.finish();   
77.   
78.             dos.flush();   
79.         } catch (IOException e) {   
80.             e.printStackTrace();   
81.         }   
82.     }   
83.   
84.     /**  
85.      * 解壓縮  
86.      *   
87.      * @param data  
88.      *            待壓縮的數據  
89.      * @return byte[] 解壓縮後的數據  
90.      */  
91.     public static byte[] decompress(byte[] data) {   
92.         byte[] output = new byte[0];   
93.   
94.         Inflater decompresser = new Inflater();   
95.         decompresser.reset();   
96.         decompresser.setInput(data);   
97.   
98.         ByteArrayOutputStream o = new ByteArrayOutputStream(data.length);   
99.         try {   
100.             byte[] buf = new byte[1024];   
101.             while (!decompresser.finished()) {   
102.                 int i = decompresser.inflate(buf);   
103.                 o.write(buf, 0, i);   
104.             }   
105.             output = o.toByteArray();   
106.         } catch (Exception e) {   
107.             output = data;   
108.             e.printStackTrace();   
109.         } finally {   
110.             try {   
111.                 o.close();   
112.             } catch (IOException e) {   
113.                 e.printStackTrace();   
114.             }   
115.         }   
116.   
117.         decompresser.end();   
118.         return output;   
119.     }   
120.   
121.     /**  
122.      * 解壓縮  
123.      *   
124.      * @param is  
125.      *            輸入流  
126.      * @return byte[] 解壓縮後的數據  
127.      */  
128.     public static byte[] decompress(InputStream is) {   
129.         InflaterInputStream iis = new InflaterInputStream(is);   
130.         ByteArrayOutputStream o = new ByteArrayOutputStream(1024);   
131.         try {   
132.             int i = 1024;   
133.             byte[] buf = new byte[i];   
134.   
135.             while ((i = iis.read(buf, 0, i)) > 0) {   
136.                 o.write(buf, 0, i);   
137.             }   
138.   
139.         } catch (IOException e) {   
140.             e.printStackTrace();   
141.         }   
142.         return o.toByteArray();   
143.     }   
144. }  

/**
 * 2009-9-9
 */
package org.zlex.commons.io;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.zip.Deflater;
import java.util.zip.DeflaterOutputStream;
import java.util.zip.Inflater;
import java.util.zip.InflaterInputStream;

/**
 * ZLib壓縮工具
 * 
 * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">樑棟</a>
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public abstract class ZLibUtils {

	/**
	 * 壓縮
	 * 
	 * @param data
	 *            待壓縮數據
	 * @return byte[] 壓縮後的數據
	 */
	public static byte[] compress(byte[] data) {
		byte[] output = new byte[0];

		Deflater compresser = new Deflater();

		compresser.reset();
		compresser.setInput(data);
		compresser.finish();
		ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(data.length);
		try {
			byte[] buf = new byte[1024];
			while (!compresser.finished()) {
				int i = compresser.deflate(buf);
				bos.write(buf, 0, i);
			}
			output = bos.toByteArray();
		} catch (Exception e) {
			output = data;
			e.printStackTrace();
		} finally {
			try {
				bos.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		compresser.end();
		return output;
	}

	/**
	 * 壓縮
	 * 
	 * @param data
	 *            待壓縮數據
	 * 
	 * @param os
	 *            輸出流
	 */
	public static void compress(byte[] data, OutputStream os) {
		DeflaterOutputStream dos = new DeflaterOutputStream(os);

		try {
			dos.write(data, 0, data.length);

			dos.finish();

			dos.flush();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	/**
	 * 解壓縮
	 * 
	 * @param data
	 *            待壓縮的數據
	 * @return byte[] 解壓縮後的數據
	 */
	public static byte[] decompress(byte[] data) {
		byte[] output = new byte[0];

		Inflater decompresser = new Inflater();
		decompresser.reset();
		decompresser.setInput(data);

		ByteArrayOutputStream o = new ByteArrayOutputStream(data.length);
		try {
			byte[] buf = new byte[1024];
			while (!decompresser.finished()) {
				int i = decompresser.inflate(buf);
				o.write(buf, 0, i);
			}
			output = o.toByteArray();
		} catch (Exception e) {
			output = data;
			e.printStackTrace();
		} finally {
			try {
				o.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}

		decompresser.end();
		return output;
	}

	/**
	 * 解壓縮
	 * 
	 * @param is
	 *            輸入流
	 * @return byte[] 解壓縮後的數據
	 */
	public static byte[] decompress(InputStream is) {
		InflaterInputStream iis = new InflaterInputStream(is);
		ByteArrayOutputStream o = new ByteArrayOutputStream(1024);
		try {
			int i = 1024;
			byte[] buf = new byte[i];

			while ((i = iis.read(buf, 0, i)) > 0) {
				o.write(buf, 0, i);
			}

		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return o.toByteArray();
	}
}

測試用例代碼以下：

Java代碼  

1. /**  
2.  * 2009-9-9  
3.  */  
4. package org.zlex.commons.io;   
5.   
6. import static org.junit.Assert.*;   
7.   
8. import java.io.File;   
9. import java.io.FileInputStream;   
10. import java.io.FileOutputStream;   
11.   
12. import org.junit.Test;   
13.   
14. /**  
15.  * ZLib壓縮測試用例  
16.  *   
17.  * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">樑棟</a>  
18.  * @version 1.0  
19.  * @since 1.0  
20.  */  
21. public class ZLibUtilsTest {   
22.   
23.     @Test  
24.     public final void testBytes() {   
25.         System.err.println("字節壓縮／解壓縮測試");   
26.         String inputStr = "snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org";   
27.         System.err.println("輸入字符串:\t" + inputStr);   
28.         byte[] input = inputStr.getBytes();   
29.         System.err.println("輸入字節長度:\t" + input.length);   
30.   
31.         byte[] data = ZLibUtils.compress(input);   
32.         System.err.println("壓縮後字節長度:\t" + data.length);   
33.   
34.         byte[] output = ZLibUtils.decompress(data);   
35.         System.err.println("解壓縮後字節長度:\t" + output.length);   
36.         String outputStr = new String(output);   
37.         System.err.println("輸出字符串:\t" + outputStr);   
38.   
39.         assertEquals(inputStr, outputStr);   
40.     }   
41.   
42.     @Test  
43.     public final void testFile() {   
44.         String filename = "zlib";   
45.         File file = new File(filename);   
46.         System.err.println("文件壓縮／解壓縮測試");   
47.         String inputStr = "snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org";   
48.         System.err.println("輸入字符串:\t" + inputStr);   
49.         byte[] input = inputStr.getBytes();   
50.         System.err.println("輸入字節長度:\t" + input.length);   
51.   
52.         try {   
53.   
54.             FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);   
55.             ZLibUtils.compress(input, fos);   
56.             fos.close();   
57.             System.err.println("壓縮後字節長度:\t" + file.length());   
58.         } catch (Exception e) {   
59.             fail(e.getMessage());   
60.         }   
61.   
62.         byte[] output = null;   
63.   
64.         try {   
65.             FileInputStream fis = new FileInputStream(file);   
66.             output = ZLibUtils.decompress(fis);   
67.             fis.close();   
68.   
69.         } catch (Exception e) {   
70.             fail(e.getMessage());   
71.         }   
72.         System.err.println("解壓縮後字節長度:\t" + output.length);   
73.         String outputStr = new String(output);   
74.         System.err.println("輸出字符串:\t" + outputStr);   
75.   
76.         assertEquals(inputStr, outputStr);   
77.     }   
78. }  

/**
 * 2009-9-9
 */
package org.zlex.commons.io;

import static org.junit.Assert.*;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;

import org.junit.Test;

/**
 * ZLib壓縮測試用例
 * 
 * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">樑棟</a>
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class ZLibUtilsTest {

	@Test
	public final void testBytes() {
		System.err.println("字節壓縮／解壓縮測試");
		String inputStr = "snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org";
		System.err.println("輸入字符串:\t" + inputStr);
		byte[] input = inputStr.getBytes();
		System.err.println("輸入字節長度:\t" + input.length);

		byte[] data = ZLibUtils.compress(input);
		System.err.println("壓縮後字節長度:\t" + data.length);

		byte[] output = ZLibUtils.decompress(data);
		System.err.println("解壓縮後字節長度:\t" + output.length);
		String outputStr = new String(output);
		System.err.println("輸出字符串:\t" + outputStr);

		assertEquals(inputStr, outputStr);
	}

	@Test
	public final void testFile() {
		String filename = "zlib";
		File file = new File(filename);
		System.err.println("文件壓縮／解壓縮測試");
		String inputStr = "snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org";
		System.err.println("輸入字符串:\t" + inputStr);
		byte[] input = inputStr.getBytes();
		System.err.println("輸入字節長度:\t" + input.length);

		try {

			FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
			ZLibUtils.compress(input, fos);
			fos.close();
			System.err.println("壓縮後字節長度:\t" + file.length());
		} catch (Exception e) {
			fail(e.getMessage());
		}

		byte[] output = null;

		try {
			FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
			output = ZLibUtils.decompress(fis);
			fis.close();

		} catch (Exception e) {
			fail(e.getMessage());
		}
		System.err.println("解壓縮後字節長度:\t" + output.length);
		String outputStr = new String(output);
		System.err.println("輸出字符串:\t" + outputStr);

		assertEquals(inputStr, outputStr);
	}
}

輸入結果

Consloe代碼  

1. 字節壓縮／解壓縮測試   
2. 輸入字符串:  snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org   
3. 輸入字節長度: 59  
4. 壓縮後字節長度:    39  
5. 解壓縮後字節長度:   59  
6. 輸出字符串:  snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org   
7. 文件壓縮／解壓縮測試   
8. 輸入字符串:  snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org   
9. 輸入字節長度: 59  
10. 壓縮後字節長度:    39  
11. 解壓縮後字節長度:   59  
12. 輸出字符串:  snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org  

字節壓縮／解壓縮測試
輸入字符串:	snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org
輸入字節長度:	59
壓縮後字節長度:	39
解壓縮後字節長度:	59
輸出字符串:	snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org
文件壓縮／解壓縮測試
輸入字符串:	snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org
輸入字節長度:	59
壓縮後字節長度:	39
解壓縮後字節長度:	59
輸出字符串:	snowolf@zlex.org;dongliang@zlex.org;zlex.dongliang@zlex.org

應該怎麼計算呢？原數據長度59字節，壓縮後39字節，大約是33％的壓縮率！

ZLib壓縮對大字節數據壓縮，才能反映出壓縮效果。
先佔個位兒，回頭細緻整理！