407. Java 文件操作基础 - 压缩二进制流（GZIP）

407. Java 文件操作基础 - 压缩二进制流（GZIP）

1️⃣ 概述

在 Java 中，装饰器模式（Decorator Pattern） 被广泛用于 I/O 流的增强功能，比如处理 GZIP 文件。

• GZIP 是 deflate 算法 的一种实现，规范参考 RFC 1952
• Java 提供两个类来支持 GZIP 压缩和解压：
  • GZIPOutputStream → 写入压缩数据
  • GZIPInputStream → 读取压缩数据

这些类都是 字节流的装饰器：

• 它们继承自 OutputStream 或 InputStream
• 不增加新方法，只是覆盖了字节的读写逻辑
• 可以和 OutputStreamWriter / InputStreamReader 配合，实现字符与压缩流的组合

💡 重点：使用装饰器模式，你只需在原有的写入/读取代码上小幅修改就能支持压缩文件。

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2️⃣ Writing Data with GZIPOutputStream

示例代码：将文本写入 GZIP 文件。

import java.nio.file.*;
import java.io.*;
import java.util.zip.GZIPOutputStream;

public class GzipWriteExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String message = "From fairest creatures we desire increase,\n"
            + "That thereby beauty's rose might never die,..."; // 示例文本

        Path path = Path.of("files/sonnet.txt.gz");

        try (var outputStream = Files.newOutputStream(path);
             var gzipOutputStream = new GZIPOutputStream(outputStream);
             var writer = new OutputStreamWriter(gzipOutputStream)) {

            writer.write(message);

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

        long size = Files.size(path);
        System.out.println("size = " + size);
    }
}

🔑 讲解

1. 流的装饰顺序：

Files.newOutputStream() → GZIPOutputStream → OutputStreamWriter

1. 效果：
   • 原始文本文件可能是 600+ 字节
   • 压缩后，文件大小明显减小，例如：size = 377
2. 兼容性：
   • 生成的 .gz 文件可用任意 GZIP 软件解压
3. 好处：
   • 原有写入逻辑几乎不变
   • 只需在 OutputStream 上加一层 GZIP 装饰器

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3️⃣ Reading Data with GZIPInputStream

示例代码：读取 GZIP 压缩文件。

import java.nio.file.*;
import java.io.*;
import java.util.stream.*;
import java.util.zip.GZIPInputStream;
import java.util.stream.Collectors;

public class GzipReadExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path = Path.of("files/sonnet.txt.gz");
        String sonnet = null;

        try (var inputStream = Files.newInputStream(path);
             var gzipInputStream = new GZIPInputStream(inputStream);
             var reader = new InputStreamReader(gzipInputStream);
             var bufferedReader = new BufferedReader(reader);
             var lines = bufferedReader.lines()) {

            // 将所有行收集为完整文本
            sonnet = lines.collect(Collectors.joining("\n"));

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

        System.out.println("sonnet = \n" + sonnet);
    }
}

🔑 讲解

1. 流的装饰顺序：

Files.newInputStream() → GZIPInputStream → InputStreamReader → BufferedReader → Stream<String>

1. 重点：
   • GZIPInputStream 装饰普通输入流，实现解压
   • 后续逻辑与普通文本文件读取完全一致
   • 利用 BufferedReader.lines() + Stream API 处理文本
2. 好处：
   • 读取压缩文件与普通文本文件几乎无差别
   • 保留字符流处理、按行读取、Stream 操作的能力

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4️⃣ 小结

• 装饰器模式在 I/O 中非常强大：
  • 可以在不改变原始逻辑的前提下增加功能
  • 例如支持压缩、缓冲、按行处理等
• GZIP 流组合：
  • 写入：OutputStream → GZIPOutputStream → OutputStreamWriter
  • 读取：InputStream → GZIPInputStream → InputStreamReader → BufferedReader
• 实践要点：
  • try-with-resources 确保所有流关闭
  • GZIP 流只影响字节的写入/读取，不影响字符处理逻辑