Java 字節的經常使用封裝

時間  2019-11-24
標籤 java 字節 經常 使用 封裝 欄目 Java 简体版
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christmas.jpg

一. Java 的字節

byte (字節) 是 Java 中的基本數據類型，一個 byte 包含8個 bit(位），byte 的取值範圍是-128到+127。java

byte 跟 Java 其餘基本類型的關係：git

基本類型 所佔字節數 備註
byte 1
short 2
int 4
long 8
char 2
float 4
double 8
boolean 一、4 《Java虛擬機規範》給出了4個字節，和boolean數組1個字節的定義，具體還要看虛擬機實現是否按照規範來

二. 經常使用封裝

因爲工做關係，我封裝了一個操做字節的庫github

github 地址：github.com/fengzhizi71…數組

2.1 bytekit 的特色：

  • 支持多種方式建立 Bytes
  • 支持字節數組、ByteBuffer 的操做
  • 支持 Immutable 對象：ByteArrayBytes、ByteBufferBytes
  • 支持 Transformer: 內置 copy、contact、reverse、xor、and、or、not，也支持自定義 Transformer
  • 支持 Hash: 內置 md五、sha一、sha256
  • 支持轉換成16進制字符串
  • 支持 mmap 經常使用讀寫操做：readByte/writeByte、readBytes/writeBytes、readInt/writeInt、readLong/writeLong、readDouble/writeDouble、readObject/writeObject
  • 支持對象的序列化、反序列化、深拷貝
  • 不依賴任何第三方庫

bytes.png

Bytes 是一個接口，它有三個實現類：ByteArrayBytes、ByteBufferBytes、MmapBytes。其中，前面兩個實現類是 Immutable 對象。安全

2.2 支持 Immutable 對象

Immutable 對象(不可變對象)，即對象一旦被建立它的狀態（對象的數據，也即對象屬性值）就不能改變。bash

它的優勢：dom

  • 構造、測試和使用都很簡單
  • 線程安全
  • 當用做類的屬性時不須要保護性拷貝
  • 能夠很好的用做Map鍵值和Set元素

2.3 支持 Hash 加密

對 Bytes 中的 byte[] 進行加密。在 Bytes 接口中，包含下面的默認函數：ide

/** * 使用md5加密 * @return */
    default Bytes md5() {

        return transform(new MessageDigestTransformer("MD5"));
    }

    /** * 使用sha1加密 * @return */
    default Bytes sha1() {

        return transform(new MessageDigestTransformer("SHA-1"));
    }

    /** * 使用sha256加密 * @return */
    default Bytes sha256() {

        return transform(new MessageDigestTransformer("SHA-256"));
    }
複製代碼

進行單元測試：函數

@Test
    public void testHash() {

        Bytes bytes = ByteArrayBytes.create("hello world");

        assertEquals("5eb63bbbe01eeed093cb22bb8f5acdc3", bytes.md5().toHexString());
        assertEquals("2aae6c35c94fcfb415dbe95f408b9ce91ee846ed", bytes.sha1().toHexString());
        assertEquals("b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9", bytes.sha256().toHexString());
    }
複製代碼

2.4 序列化、反序列化、深拷貝

支持對象的序列化、反序列化以及深拷貝。在 Bytes 接口中，包含下面的靜態函數：工具

/** * 序列化對象，轉換成字節數組 * @param obj * @return */
    static byte[] serialize(Object obj) {
        byte[] result = null;
        ByteArrayOutputStream fos = null;

        try {
            fos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream o = new ObjectOutputStream(fos);
            o.writeObject(obj);
            result = fos.toByteArray();
        } catch (IOException e) {
            System.err.println(e);
        } finally {

            IOUtils.closeQuietly(fos);
        }

        return result;
    }

    /** * 反序列化字節數字，轉換成對象 * @param bytes * @return */
    static Object deserialize(byte[] bytes) {
        InputStream fis = null;

        try {
            fis = new ByteArrayInputStream(bytes);
            ObjectInputStream o = new ObjectInputStream(fis);
            return o.readObject();
        } catch (IOException e) {
            System.err.println(e);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            System.err.println(e);
        } finally {

            IOUtils.closeQuietly(fis);
        }

        return null;
    }

    /** * 經過序列化/反序列化實現對象的深拷貝 * @param obj * @param <T> * @return */
    static <T> T cloneObject(T obj) {
        
        return (T) deserialize(serialize(obj));
    }
複製代碼

進行單元測試：

@Test
    public void testSerializeAndDeserialize() {

        User u = new User();
        u.name = "tony";
        u.password = "123456";

        byte[] bytes = Bytes.serialize(u);

        User newUser = (User)Bytes.deserialize(bytes);
        assertEquals(u.name, newUser.name);
        assertEquals(u.password,newUser.password);
    }

    @Test
    public void testDeepCopy() {

        User u = new User();
        u.name = "tony";
        u.password = "123456";

        User newUser = Bytes.cloneObject(u);
        System.out.println(u);
        System.out.println(newUser);
        assertNotSame(u,newUser);
        assertNotSame(u.name,newUser.name);
    }
複製代碼

testDeepCopy() 執行後，u 和 newUser 地址的不一樣，u.name 和 newUser.name 指向的內存地址也不一樣。

com.safframework.bytekit.domain.User@2b05039f
com.safframework.bytekit.domain.User@17d10166
複製代碼

2.5 copy、contact、reverse

copy、contact、reverse 都是採用 Transformer 的方式。在 AbstractBytes 類中，包含下面的函數：

@Override
    public Bytes copy() {

        return transform(new CopyTransformer(0, size()));
    }

    @Override
    public Bytes copy(int offset, int length) {

        return transform(new CopyTransformer(offset, length));
    }

    @Override
    public Bytes contact(byte[] bytes) {

        return transform(new ConcatTransformer(bytes));
    }

    @Override
    public Bytes reverse() {

        return transform(new ReverseTransformer());
    }
複製代碼

進行單元測試：

@Test
    public void testContact() {

        Bytes bytes = ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());

        assertEquals(bytes.toString(), "hello world tony");
    }

    @Test
    public void testCopy() {

        Bytes bytes = ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());

        assertEquals(bytes.toString(), bytes.copy().toString());
    }

    @Test
    public void testReverse() {

        Bytes bytes = ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());

        assertEquals(bytes.toString(), bytes.reverse().reverse().toString());
    }
複製代碼

2.6 位操做

xor、and、or、not 也是採用 Transformer 的方式。在 AbstractBytes 類中，包含下面的函數：

@Override
    public Bytes xor(byte[] bytes) {

        return transform(new BitWiseOperatorTransformer(bytes,BitWiseOperatorTransformer.Mode.XOR));
    }

    @Override
    public Bytes and(byte[] bytes) {

        return transform(new BitWiseOperatorTransformer(bytes, BitWiseOperatorTransformer.Mode.AND));
    }

    @Override
    public Bytes or(byte[] bytes) {

        return transform(new BitWiseOperatorTransformer(bytes, BitWiseOperatorTransformer.Mode.OR));
    }

    @Override
    public Bytes not(byte[] bytes) {

        return transform(new BitWiseOperatorTransformer(bytes, BitWiseOperatorTransformer.Mode.NOT));
    }
複製代碼

進行單元測試：

@Test
    public void testBitWise() {

        ByteBufferBytes bytes = (ByteBufferBytes)ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());

        assertEquals(bytes.toString(), bytes.and(bytes.toByteArray()).or(bytes.toByteArray()).toString());
        assertEquals(bytes.toString(), bytes.not(bytes.toByteArray()).not(bytes.toByteArray()).toString());
        assertEquals(bytes.toString(), bytes.xor(bytes.toByteArray()).xor(bytes.toByteArray()).toString()); //兩次xor 返回自己
    }
複製代碼

2.7 Base64 編碼、解碼

@Test
    public void testBase64() {

        ByteBufferBytes bytes = (ByteBufferBytes)ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());

        String base64 = new String(bytes.encodeBase64());
        assertEquals(bytes.toString(), new String(Bytes.parseBase64(base64)));
    }
複製代碼

2.8 Bytes 轉換成字節數組

@Test
    public void testToByteArray() {

        Bytes bytes = ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());

        assertEquals(bytes.toString(), new String(bytes.toByteArray()));
    }
複製代碼

三. mmap 的操做

Linux 的 mmap 是一種內存映射文件的方法。

mmap將一個文件或者其它對象映射進內存。文件被映射到多個頁上，若是文件的大小不是全部頁的大小之和，最後一個頁不被使用的空間將會清零。mmap在用戶空間映射調用系統中做用很大。 mmap系統調用是將一個打開的文件映射到進程的用戶空間，mmap系統調用使得進程之間經過映射同一個普通文件實現共享內存。普通文件被映射到進程地址空間後，進程能夠像訪問普通內存同樣對文件進行訪問，沒必要再調用read()、write()等操做。

import com.safframework.bytekit.domain.User;
import com.safframework.bytekit.jdk.mmap.MmapBytes;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

import static junit.framework.TestCase.assertEquals;

/** * Created by tony on 2018-12-24. */
public class MmapBytesTest {

    private MmapBytes mmapBytes;
    private String file;

    @Before
    public void setUp() {

        file = "test";
        mmapBytes = new MmapBytes(file, (long) 1024 * 10); // 10M
    }

    @Test
    public void testWriteAndRead() throws Exception {

        mmapBytes.writeInt(12);
        mmapBytes.writeInt(34);
        mmapBytes.writeByte((byte) 5);
        mmapBytes.writeBytes(("this is tony").getBytes());
        mmapBytes.writeLong(6666L);
        mmapBytes.writeDouble(3.14d);

        assertEquals(12, mmapBytes.readInt());
        assertEquals(34, mmapBytes.readInt());
        assertEquals((byte) 5, mmapBytes.readByte());
        assertEquals("this is tony", new String(mmapBytes.readBytes(12)));
        assertEquals(6666L, mmapBytes.readLong());
        assertEquals(3.14d, mmapBytes.readDouble());
    }

    @Test
    public void testObject() throws Exception {

        User u = new User();
        u.name = "tony";
        u.password = "123456";

        mmapBytes.writeObject(u);

        User temp = (User)mmapBytes.readObject(117);

        assertEquals(u.name, temp.name);
        assertEquals(u.password, temp.password);
    }

    @Test
    public void testFree() throws Exception {

        mmapBytes.writeInt(12);
        mmapBytes.writeInt(34);
        mmapBytes.writeByte((byte) 5);

        mmapBytes.free();

        mmapBytes = new MmapBytes(file, (long) 1024 * 10); // 10M
        mmapBytes.writeInt(67);

        assertEquals(67, mmapBytes.readInt());
    }

    @After
    public void tearDown() {
        mmapBytes.free();
    }
}
複製代碼

四. 總結

bytekit 是一個操做字節的工具庫，不依賴任何第三方庫。它封裝了字節數組、ByteBuffer 的操做，支持 mmap 經常使用的讀寫。

固然，它還能夠封裝 protobuf 的 ByteString 或者 Android 中的 Parcel，只需實現 Bytes 接口便可。

參考資料：

  1. 你真的知道Java中boolean類型佔用多少個字節嗎？

Java與Android技術棧：每週更新推送原創技術文章，歡迎掃描下方的公衆號二維碼並關注，期待與您的共同成長和進步。

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