转载：Android 解压zip文件

转自：Android 解压zip文件你知道多少？

• 对于Android 常用的压缩格式ZIP ，你了解多少？

• Android 的有两种解压ZIP 的方法，你知道吗？

• ZipFile 和ZipInputStream 的解压效率，你对比过吗？

带着以上问题，现在就开始ZIP的解压之旅。

1. Zip文件结构

ZIP文件结构如下图所示， File Entry表示一个文件实体,一个压缩文件中有多个文件实体。

文件实体由一个头部和文件数据组，Central Directory由多个File header组成，每个File header都保存一个文件实体的偏移，文件最后由End of central directory结束。

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1.1 Local File Header

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1.2. Data descriptor
当头部标志第3位(掩码0×08)置位时，表示CRC-32校验位和压缩后大小在File Entry结构的尾部增加一个Data descriptor来记录。

image.png

1.3. Central Directory
Central Directory File Header

image.png

End of Central Directory record
所有的File Header结束后是该数据结构

image.png

Q1：Central Directory的作用

通过Central Directory可以快速获取ZIP包含的文件列表，而不用逐个扫描文件，虽然Central Directory的内容和文件原来的头文件有冗余，但是当zip文件被追加到其他文件时，就只能通过Central Directory获取ZIP信息，而不能通过扫描文件的方式，因为central directory可能声明一些文件被删除或者已经更新。Central Directory中Entry的顺序可以和文件的实际顺序不一样。

Q2：ZIP如何更新文件

举例说明：一个ZIP包含A、B和C三个文件，现在准备删除文件B，并且对C进行了更新，可以将新的文件C 添加到原来ZIP的后面，同时添加一个新的Central Directory，仅仅包含文件A和新文件C，这样就实现了删除文件B和更新文件C。

在ZIP设计之初，通过软盘来移动文件很常见，但是读写磁盘是很消耗性能的，对于一个很大的ZIP文件，只想更新几个小文件，如果采用这种方式效率非常低。

2，ZIP文件解压
Android提供两种解压ZIP文件的方法：ZipFile和ZipInputStream

2.1 ZipInputStream
ZipInputStream通过流式来顺序访问ZIP，当读到某个文件结尾时（Entry）返回-1，通过getNextEntry来判断是否要继续向下读，ZipInputStream 的read方法的流程图如下。

image.png

Q3****：为什么要判断是否是压缩文件？

因为文件在添加到ZIP时，可以通过设置Entry.setMethod(ZipEntry.STORED)以非压缩的形式添加到文件，所以在解压时，对于这种情况，可以直接读文件返回，不需要要解压。

这里要重点介绍一下InflaterInputStream.read()方法，其流程图如下。

image

从流程图可以看出，java层将待解压的数据通过我们定义的Buffer传入native层。每次传入的数据大小是固定值为512字节，在InflaterInputStream.java中定义如下：
static** **final** **int** **BUF_SIZE** = 512;

对于压缩文件来说，最终会调用zlib中的inflate.c来解压文件，inflate.c通过状态机来对文件进行解压，将解压后的数据再通过Buffer返回。对inflate解压算法感兴趣的同学可以看源码，
传送门：http://androidxref.com/4.4.4_r1/xref/external/zlib/src/inflate.c
返回count字节并不等于buffer的大小，取决于inflate解压返回的数据。

2.2 ZipFile

ZipFile通过RandomAccessFile随机访问zip文件，通过Central Directory得到zip中所有的Entry， Entry中包含文件的开始位置和size，前期读Central Directory可能会耗费一些时间，但是后面就可以利用RandomAccessFile的特性，每次读入更多的数据来提高解压效率。

ZipFile中定义了两个类，分别是RAFStream和ZipInflaterInputStream，这两个类分别继承自RandomAccessFile和InflateInputStream，通过getInputStream()返回，ZipFile的解压流程和ZipInputStream类似。

ZipFile和ZipInputStream真正不同的地方在InflaterInputStream.fill()，fill源码如下：

protected void fill() throws IOException {
    checkClosed();
    if (nativeEndBufSize > 0) {
        ZipFile.RAFStreamis = (ZipFile.RAFStream) in;
        len = is.fill(inf, nativeEndBufSize);
    } else {
        if ((len = in.read(buf)) > 0) {
            inf.setInput(buf, 0, len);
        }
    }
}

下面同样给出InflaterInputStream.read()的流程图，大家就能明白二者的区别之处。

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从流程图可以看出，ZipFile的读文件是在native层进行的，每次读文件的大小是由java层传入的，定义如下：

Math.max(1024, (**int**) Math.min(entry.getSize(), 65535L));

即ZipFile每次处理的数据大小在1KB和64KB之间，如果文件大小介于二者之间，则可以一次将文件处理完。而对于ZipInputStream来说，每次能处理的数据只能是512个字节，所以ZipFile的解压效率更高。

3，ZipFile vs ZipInputStream效率对比

解压文件可以分三步：

1，从磁盘读出zip文件

2，调用inflate解压出数据

3，存储解压后的数据

因此两者的效率对比可以细化到这三个步骤来对比。

3.1 读磁盘

ZipFile在native层读文件，并且每次读的数据在1KB~64KB之间，ZipInputStream只有采用更大的Buffer才可能达到ZipFile的性能。

3.2 infalte解压效率

从上文可知，inflate每次解压的数据是不定的，一方面和inflate的解压算法有关，另一方面取决native层infalte.c每次处理的数据，以上分析可以，ZipInputStream每次只传递512字节数据到native层，而ZipFile每次传递的数据可以在1KB~64KB，所以ZipFile的解压效率更高。从java_util_zip_Inflater.cpp源码看，这是Android做的特别优化。

demo****验证（关键代码）：
ZipInputStream****：

FileInputStream fis =new FileInputStream(files);
ZipInputStream zis =new ZipInputStream(new BufferedInputStream(fis));
byte[] buffer = newbyte[8192];
while((ze=zis.getNextEntry())!=null) {
  File dstFile = newFile(dir+"/"+ze.getName());
  FileOutputStreamfos = new FileOutputStream(dstFile);
  while((count = zis.read(buffer)) !=-1){
    System.out.println(count);
    fos.write(buffer,0,count);
  } 
}

ZipFile****关键代码：

ZipFile zipFile = newZipFile(files);
InputStreamis = null;
Enumeratione = zipFile.entries();
while(e.hasMoreElements()) {
  entry= (ZipEntry) e.nextElement();
  is= zipFile.getInputStream(entry);
  dstFile = newFile(dir+"/"+entry.getName());
  fos= new FileOutputStream(dstFile);
  byte[]buffer = new byte[8192];
  while((count = is.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1){
    fos.write(buffer,0,count);
  }
}

我们用两个不同压缩率的文件对demo进行测试，文件说明如下。

测试数据：

结论：1，ZipFile的read调用的次数减少39%~93%，可以看出ZipFile的解压效率更高

2，ZipFile解压文件耗时，相比ZipInputStream有22%到73%的减少

3.3 存储解压后的数据
从上文可以知道，inflate解压后返回的数据可能会小于buffer的长度，如果每次在read返回后就直接写文件，此时buffer可能并没有充满，造成buffer的利用效率不高，此处可以考虑将解压出的数据输出到BufferedOutputStream，等buffer满后再写入文件，这样做的弊端是，因为要凑满buffer，会导致read的调用次数增加，下面就对ZipFile和Zipinputstream做一个对比。

demo（关键代码）：
ZipInputStream：

FileInputStream fis = new FileInputStream(files);
ZipInputStream zis = new ZipInputStream(newBufferedInputStream(fis));
byte[] buffer = new byte[8192];
while((ze=zis.getNextEntry())!=null){
  File dstFile = newFile(dir+"/"+ze.getName());
  FileOutputStream fos =new FileOutputStream(dstFile);
  BufferedOutputStream fos = new BufferedOutputStream(dstFile);
  while((count = zis.read(buffer))!= -1){
    fos.write(buffer,0,count);
  }
}

ZipFile:

ZipFile zipFile = new ZipFile(files);
InputStream is = null;
Enumeration e = zipFile.entries();
while (e.hasMoreElements()) {
  entry = (ZipEntry)e.nextElement();
  is = new BufferedInputStream(zipFile.getInputStream(entry));
  dstFile = newFile(dir+"/"+entry.getName());
  fos = newFileOutputStream(dstFile);
  byte[] buffer = newbyte[8192];
  while( (count =is.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1){
    fos.write(buffer,0,count);
  }
}

同样对上面的两个压缩文件进行解压，测试数据如下：

结论：1，ZipFile较ZipInputStream相比，耗时仍有15%-22%的减少

2，与不使用Buffer相比，ZipInputStream的耗时减少14%-62%，ZipFile解压低压缩率文件耗时有6%的减少，但是对于高压缩率，耗时将有9%的增加（虽然减少了写磁盘的次数，但是为了凑足buffer，增加了read的调用次数，导致整体耗时增加）

Q4：那么问题来了，既然ZipFile效率这么好，那ZipInputStream还有存在的价值吗？

千万别被数据迷惑了双眼，上面的测试仅仅是覆盖了一种场景，即：文件已经在磁盘中存在，且需全部解压出ZIP中的文件，如果你的场景符合以上两点，使用ZipFile无疑是正确无比。同时，也可以利用ZipFile的随机访问能力，实现解压ZIP中间的某几个文件。

但是在以下场景，ZipFile则会略显无力，这是ZipInputStream价值就体现出来了：

1，当文件不在磁盘上，比如从网络接收的数据，想边接收边解压，因ZipInputStream是顺序按流的方式读取文件，这种场景实现起来毫无压力。

2，如果顺序解压ZIP前面的一小部分文件， ZipFile也不是最佳选择，因为ZipFile读CentralDirectory会带来额外的耗时。

3，如果ZIP中CentralDirectory遭到损坏，只能通过ZipInputStream来按顺序解压。

4，结论
1，如果ZIP文件已保存在磁盘，且解压ZIP中的所有文件，建议用ZipFile，效率较ZipInputStream有15%~27%的提升。

2，仅解压ZIP中间的某些文件，建议用ZipFile

3，如果ZIP没有在磁盘上或者顺序解压一小部分文件，又或ZIP文件目录遭到损坏，建议用ZipInputStream

从以上分析和验证可以看出，同一种解压方法使用的方式不同，效率也会相差甚远，最后再回顾一下ZipInputStream和ZipFile最高效的用法（红色为关键部分）。

ZipInputStream：

  ZipInputStream zis = new ZipInputStream(newBufferedInputStream(fis));
  FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dstFile);
  BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
  byte[] buffer = new byte[8192];
  while((ze=zis.getNextEntry())!=null){
    while((count = zis.read(buffer))!= -1){
      fos.write(buffer,0,count);
    }
 }

ZipFile：

  Enumeration e = ZipFile.entries();
  while (e.hasMoreElements()) {
    entry = (ZipEntry)e.nextElement();
    if 低压缩率文件，如文本
      is = new BufferedInputStream(zipFile.getInputStream(entry));
    else if高压缩率文件，如图片
      is =zipFile.getInputStream(entry);
    byte[]buffer = new byte[8192];
    while( (count =is.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1){
      fos.write(buffer,0,count);
    ｝
 ｝