Java学习之——“IO流“的进阶流之压缩流的学习

发布于：2025-09-13 ⋅ 阅读:(19) ⋅ 点赞:(0)

一、压缩流核心概念

        Java 的压缩流并不是一种独立的流，而是一组基于装饰器模式的过滤流（处理流）。它们“装饰”在基本的字节流之上，在写入数据时自动进行压缩，在读取数据时自动进行解压缩。

        核心思想：在IO传输过程中，动态地对字节数据进行压缩或解压，从而节省存储空间或网络带宽。

        ZIP 压缩流是 Java 中处理 ZIP 格式文件的核心 API，它允许我们以编程方式创建、读取和修改 ZIP 压缩文件。

Java 处理 ZIP 文件主要依赖于 java.util.zip 包中的以下几个核心类：

类名 作用描述
ZipOutputStream 用于创建 ZIP 压缩文件并向其中添加条目
ZipInputStream 用于读取 ZIP 压缩文件并提取其中的条目
ZipEntry 表示 ZIP 文件中的一个压缩条目（文件或目录）
ZipFile 提供了另一种读取 ZIP 文件的方式，支持随机访问

基本压缩流程

创建 ZIP 文件的基本流程是：

  • 创建 FileOutputStream 指向目标 ZIP 文件
  • 使用 ZipOutputStream 包装该输出流
  • 为每个要压缩的文件创建 ZipEntry 并添加到 ZIP 流
  • 将文件内容写入到对应的 ZIP 条目
  • 关闭所有资源

基本解压流程

解压 ZIP 文件的基本流程是：

  • 创建 FileInputStream 指向 ZIP 文件
  • 使用 ZipInputStream 包装该输入流
  • 循环获取 ZIP 文件中的每个条目
  • 为每个条目创建对应的文件/目录
  • 将条目内容写入到目标文件
  • 关闭所有资源

二、ZipEntry作用的详解

        ZipEntry 是 Java 的 java.util.zip 包中的一个类。它的核心作用代表一个ZIP压缩文件中的单个条目（entry）。 你可以把它理解为一个ZIP文件内部的“元数据”或“目录项”，它描述了压缩包中每一个文件或目录的信息，但它本身并不包含文件的实际数据内容。

简单来说：

  • 一个 ZipFile 或 ZipInputStream 对象代表整个ZIP文件。
  • 一个 ZipEntry 对象代表ZIP文件里面的一个具体文件（如 document.txt）或目录（如 images/）。

        ZipInputStream 是用于按顺序读取ZIP文件数据流的通道，而 ZipEntry 则是这个流中每个独立文件单元的元数据标识和分隔符。

核心作用详解

ZipEntry 的主要作用可以分为以下几个方面：

1. 元数据描述

        这是 ZipEntry 最基本和最重要的作用。它存储了ZIP条目（即压缩包里的一个文件）的详细信息，包括：

  • 名称 (getName()): 条目在ZIP文件中的路径和文件名，例如 "data/config.json" 或 "photos/2024/summer.jpg"。
  • 压缩后大小 (getCompressedSize()): 文件被压缩后在ZIP包中所占的字节数。
  • 原始大小 (getSize()): 文件未压缩时的原始字节数。如果未知，则返回 -1。
  • CRC-32 校验和 (getCrc()): 用于验证解压后数据的完整性。将解压出的数据计算出的CRC值与这里存储的值对比，可以判断数据是否损坏。
  • 修改时间 (getTime()): 文件最后一次修改的时间（自公元纪年开始的毫秒数）。
  • 压缩方法 (getMethod()): 文件使用的压缩算法。通常是 DEFLATED（压缩）或 STORED（不压缩，仅存储）。
  • 注释 (getComment()): 条目的可选注释信息。
2. 数据提取的桥梁

        当您想从ZIP文件中读取（解压）某个特定文件时，ZipEntry 是关键桥梁。流程通常是：

  • 通过 ZipInputStream 或 ZipFile 遍历ZIP文件，获取下一个 ZipEntry。
  • 检查这个 ZipEntry 的名称，确定它是不是你想要的文件。
  • 如果是要找的文件，然后 再从 ZipInputStream 中读取该条目对应的实际压缩数据，并进行解压。
// 示例：使用 ZipInputStream 读取ZIP文件中的第一个条目
try (ZipInputStream zis = new ZipInputStream(new FileInputStream("archive.zip"))) {
    // 获取ZIP文件中的第一个条目（entry）
    ZipEntry entry = zis.getNextEntry();
    
    if (entry != null) {
        System.out.println("正在解压: " + entry.getName());
        System.out.println("原始大小: " + entry.getSize());
        
        // 现在，从 zis 中读取的数据就是这个 entry 对应的文件内容
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = zis.read(buffer)) > 0) {
            // 将 buffer 中的数据写入到目标文件
            // ...
        }
        // 关闭当前条目，准备读取下一个
        zis.closeEntry();
    }
}

三、压缩流代码示例

1.压缩

压缩单个文件

import java.io.*;
import java.util.zip.*;

public class ZipSingleFileExample {
    public static void main(String[] args) {
        String sourceFile = "document.txt";
        String zipFile = "compressed.zip";
        
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(zipFile);
             ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(fos);
             FileInputStream fis = new FileInputStream(sourceFile)) {
            
            // 创建ZIP条目
            ZipEntry zipEntry = new ZipEntry(sourceFile);
            zos.putNextEntry(zipEntry);
            
            // 设置压缩级别 (0-9)
            zos.setLevel(Deflater.BEST_COMPRESSION);
            
            // 将文件内容写入ZIP
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int length;
            while ((length = fis.read(buffer)) >= 0) {
                zos.write(buffer, 0, length);
            }
            
            // 关闭当前条目
            zos.closeEntry();
            
            System.out.println("文件压缩完成: " + zipFile);
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

压缩多个文件

import java.io.*;
import java.util.zip.*;

public class ZipMultipleFilesExample {
    public static void main(String[] args) {
        String[] filesToZip = {"file1.txt", "file2.txt", "image.jpg"};
        String zipFile = "archive.zip";
        
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(zipFile);
             ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(fos)) {
            
            // 设置压缩级别
            zos.setLevel(Deflater.DEFAULT_COMPRESSION);
            
            for (String file : filesToZip) {
                try (FileInputStream fis = new FileInputStream(file)) {
                    // 为每个文件创建ZIP条目
                    ZipEntry zipEntry = new ZipEntry(file);
                    zos.putNextEntry(zipEntry);
                    
                    // 写入文件内容
                    byte[] buffer = new byte[1024];
                    int length;
                    while ((length = fis.read(buffer)) >= 0) {
                        zos.write(buffer, 0, length);
                    }
                    
                    // 关闭当前条目
                    zos.closeEntry();
                } catch (IOException e) {
                    System.err.println("处理文件时出错: " + file);
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            System.out.println("多文件压缩完成: " + zipFile);
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

压缩目录（包含子目录）

import java.io.*;
import java.util.zip.*;

public class ZipDirectoryExample {
    public static void main(String[] args) {
        String sourceDir = "docs";
        String zipFile = "docs.zip";
        
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(zipFile);
             ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(fos)) {
            
            zipDirectory(sourceDir, sourceDir, zos);
            System.out.println("目录压缩完成: " + zipFile);
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    private static void zipDirectory(String rootDir, String sourceDir, ZipOutputStream zos) throws IOException {
        File dir = new File(sourceDir);
        File[] files = dir.listFiles();
        
        if (files == null) return;
        
        for (File file : files) {
            if (file.isDirectory()) {
                // 递归处理子目录
                zipDirectory(rootDir, file.getAbsolutePath(), zos);
                continue;
            }
            
            try (FileInputStream fis = new FileInputStream(file)) {
                // 创建相对路径的ZIP条目
                String zipPath = file.getAbsolutePath().substring(
                    new File(rootDir).getAbsolutePath().length() + 1);
                
                ZipEntry zipEntry = new ZipEntry(zipPath);
                zos.putNextEntry(zipEntry);
                
                // 写入文件内容
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int length;
                while ((length = fis.read(buffer)) >= 0) {
                    zos.write(buffer, 0, length);
                }
                
                zos.closeEntry();
            }
        }
    }
}

2.解压缩

import java.io.*;
import java.util.zip.*;

public class UnzipExample {
    public static void main(String[] args) {
        String zipFile = "archive.zip";
        String destDirectory = "extracted";
        
        // 创建目标目录
        File destDir = new File(destDirectory);
        if (!destDir.exists()) {
            destDir.mkdir();
        }
        
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(zipFile);
             ZipInputStream zis = new ZipInputStream(fis)) {
            
            ZipEntry entry;
            while ((entry = zis.getNextEntry()) != null) {
                String filePath = destDirectory + File.separator + entry.getName();
                
                // 防止ZIP Slip攻击
                File destFile = new File(filePath);
                String canonicalDestPath = destFile.getCanonicalPath();
                String canonicalDestDir = destDir.getCanonicalPath();
                
                if (!canonicalDestPath.startsWith(canonicalDestDir + File.separator)) {
                    throw new IOException("恶意ZIP文件: 尝试解压到非法路径 " + entry.getName());
                }
                
                if (entry.isDirectory()) {
                    // 创建目录
                    if (!destFile.exists()) {
                        destFile.mkdirs();
                    }
                } else {
                    // 确保父目录存在
                    File parent = destFile.getParentFile();
                    if (!parent.exists()) {
                        parent.mkdirs();
                    }
                    
                    // 解压文件
                    try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
                         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos)) {
                        
                        byte[] buffer = new byte[1024];
                        int length;
                        while ((length = zis.read(buffer)) >= 0) {
                            bos.write(buffer, 0, length);
                        }
                    }
                }
                
                zis.closeEntry();
            }
            
            System.out.println("ZIP文件解压完成到: " + destDirectory);
            
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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