简介

java解压文件的方式有很多种，Apache官方提供了一个工具，可以用来解压很多类型的文件。该工具可以解压和压缩带密码的7z文件，并支持ar, arj, cpio, dump, tar, zip 等文件的压缩和解压，对于后者而言我没找到压缩和解压带密码文件的api
官网
本文之探讨解压文件不探讨压缩文件
依赖：
- 注意，这里需要引入两个依赖，第二个依赖在解密的时候会用到

<dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-compress</artifactId><version>1.21</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.tukaani</groupId><artifactId>xz</artifactId><version>1.9</version>
</dependency>

工具类

废话不多说，来看看工具类是怎么写的
这里头有几个要点
- 7z的解压的API与其他类型的文件不共用，7z可以解压带密码的文件，但其他类型文件没有提供相关API，所以下面这个工具类，需要提供密码的方法只有解压7z文件时才有用，其他文件如何解压带密码的，等研究研究再改进这个工具类。
- 还有，commonDecompression 需要提供编码方式，因为默认使用了utf8编码，结果导致解压乱码无法解压，编码方式在我的电脑里使用的是gbk。而7z的解压貌似没有提供配置编码方式的接口。

package com.wu.util;import org.apache.commons.compress.archivers.*;
import org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.SevenZArchiveEntry;
import org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.SevenZFile;
import org.apache.commons.compress.utils.IOUtils;import java.io.*;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;public class ArchiveUtil {/*** 记录日志** @param msg 日志信息*/protected void log(String msg) {System.out.println(msg);}/*** 获取文件扩展名** @param fileName 文件名* @return 扩展名*/protected String getFileExtension(String fileName) {int i = fileName.lastIndexOf(".");return fileName.length() > i + 1 ? fileName.substring(i + 1) : "";}/*** 解压文件* 支持的文件格式: 7z, ar, arj, cpio, dump, tar, zip** @param srcFile  需要解压的文件位置* @param destDir  解压的目标位置* @param password 密码* @param charset  编码格式*/public void decompression(String srcFile, String destDir, String password, String charset) {// 注意，默认会只用utf-8解码String fileExtension = getFileExtension(srcFile);if (ArchiveStreamFactory.SEVEN_Z.equals(fileExtension)) {// 解压7z格式un7z(srcFile, destDir, password, charset);} else {// 解压一般格式commonDecompression(srcFile, destDir, password, charset);}}/*** 解压一般格式,注意7z不能用该方式解压* 支持的文件格式: ar, arj, cpio, dump, tar, zip** @param srcFile  需要解压的文件位置* @param destDir  解压的目标位置* @param password 密码* @param charset  编码格式*/public void commonDecompression(String srcFile, String destDir, String password, String charset) {File f;// 注意，默认会只用utf-8解码String fileExtension = getFileExtension(srcFile);try (ArchiveInputStream i = new ArchiveStreamFactory().createArchiveInputStream(fileExtension, Files.newInputStream(Paths.get(srcFile)), charset)) {ArchiveEntry entry = null;while ((entry = i.getNextEntry()) != null) {String entryName = entry.getName();if (!i.canReadEntryData(entry)) {log("不能解析文件：" + entryName);continue;}f = new File(destDir, entryName);if (entry.isDirectory()) {if (!f.isDirectory() && !f.mkdirs()) {throw new IOException("failed to create directory " + f);}log("文件夹" + entryName + "创建成功!");} else {File parent = f.getParentFile();if (!parent.isDirectory() && !parent.mkdirs()) {throw new IOException("failed to create directory " + parent);}try (OutputStream o = Files.newOutputStream(f.toPath())) {IOUtils.copy(i, o);log("文件" + entryName + "解压成功!");}}}} catch (StreamingNotSupportedException e) {// 不支持这种解压方式e.printStackTrace();} catch (IOException | ArchiveException e) {e.printStackTrace();}}/*** 解压7z** @param srcFile  需要解压的文件位置* @param destDir  解压的目标位置* @param password 密码，没有密码的时候，输入null* @param charset  编码格式*/public void un7z(String srcFile, String destDir, String password, String charset) {char[] passwordChars = password == null ? null : password.toCharArray();try (SevenZFile sevenZFile = new SevenZFile(new File(srcFile), passwordChars)) {SevenZArchiveEntry entry;File f;while ((entry = sevenZFile.getNextEntry()) != null) {String entryName = entry.getName();f = new File(destDir, entryName);if (entry.isDirectory()) {if (!f.isDirectory() && !f.mkdirs()) {throw new IOException("failed to create directory " + f);}log("文件夹" + entryName + "创建成功!");} else {try (OutputStream o = Files.newOutputStream(f.toPath())) {IOUtils.copy(sevenZFile.getInputStream(entry), o);log("文件" + entryName + "解压成功!");}}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

使用示例

String inFile = "F:\\测试\\测试.7z";
//String inFile = "F:\\测试\\测试.zip";
String outFile = "F:\\测试\\测试结果";
new ArchiveUtil().decompression(inFile,outFile,"456789","gbk");

7z源码研究

由于7z是可以解压出密码，我很好奇它是怎么解压的。于是我扒了一下源码。

错误的文件类型

我用压缩工具进行压缩，压缩成zip格式的，故意改成7z格式，想看看7z是怎么判断格式错误的。
报错如下

java.io.IOException: Bad 7z signatureat org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.SevenZFile.readHeaders(SevenZFile.java:443)at org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.SevenZFile.<init>(SevenZFile.java:343)at org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.SevenZFile.<init>(SevenZFile.java:135)at org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.SevenZFile.<init>(SevenZFile.java:122)at com.wu.util.ArchiveUtil.un7z(ArchiveUtil.java:111)at com.wu.util.ArchiveUtil.decompression(ArchiveUtil.java:47)at com.wu.Application.main(Application.java:15)

我翻开了org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.SevenZFile#readHeaders 的源码发现了这句话

if (!Arrays.equals(signature, sevenZSignature)) {throw new IOException("Bad 7z signature");
}// 上面的sevenZSignature是该类的常量，signature是文件头部读取到的内容
static final byte[] sevenZSignature = { //NOSONAR
(byte)'7', (byte)'z', (byte)0xBC, (byte)0xAF, (byte)0x27, (byte)0x1C
};

这才意识到7z文件有着标准的开头，我把正常的7z文件丢到winHex里，发现果然如此，文件的开头就是7z文件的标识符

如何解密的？

为了研究这个，我先用压缩工具创造一个带密码的7z文件，密码为"123456"，但故意在程序中给定密码为"456789"，结果报了如下错误

java.io.IOException: Decryption error (do you have the JCE Unlimited Strength Jurisdiction Policy Files installed?)at org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.AES256SHA256Decoder$1.init(AES256SHA256Decoder.java:103)at org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.AES256SHA256Decoder$1.read(AES256SHA256Decoder.java:111)at java.io.DataInputStream.readUnsignedByte(DataInputStream.java:288)at org.tukaani.xz.LZMA2InputStream.decodeChunkHeader(Unknown Source)at org.tukaani.xz.LZMA2InputStream.read(Unknown Source)at org.apache.commons.compress.utils.BoundedInputStream.read(BoundedInputStream.java:64)at org.apache.commons.compress.utils.ChecksumVerifyingInputStream.read(ChecksumVerifyingInputStream.java:88)at org.apache.commons.compress.utils.ChecksumVerifyingInputStream.read(ChecksumVerifyingInputStream.java:74)at org.apache.commons.compress.utils.IOUtils.copy(IOUtils.java:95)at org.apache.commons.compress.utils.IOUtils.copy(IOUtils.java:70)at com.wu.util.ArchiveUtil.un7z(ArchiveUtil.java:124)at com.wu.util.ArchiveUtil.decompression(ArchiveUtil.java:47)at com.wu.Application.main(Application.java:15)
Caused by: java.security.InvalidKeyException: Illegal key sizeat javax.crypto.Cipher.checkCryptoPerm(Cipher.java:1039)at javax.crypto.Cipher.implInit(Cipher.java:805)at javax.crypto.Cipher.chooseProvider(Cipher.java:864)at javax.crypto.Cipher.init(Cipher.java:1396)at javax.crypto.Cipher.init(Cipher.java:1327)at org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.AES256SHA256Decoder$1.init(AES256SHA256Decoder.java:98)... 12 more

眼尖的小伙伴，可以看到出现了AES256SHA256Decoder这个类，这说明7z解压的时候使用的是AES对称加密算法(这个7z的规范我不知道在哪个官网上有相关的规定，如果有网友知道帮忙在评论区告诉我一下，我现在只能通过扒代码才知道咋回事。。)。
但是有个问题，AES对称加密算法的密码要求长度是16字节的整数倍，可是咱们加密的密码通常都是随机长度甚至可以输入中文的，这是怎么回事？其实通过AES256SHA256Decoder这个类名还可以看到SHA256加密算法的身影。这时脑中自然就有一个猜想，程序先把咱们输入的密码通过SHA256转化为32字节长度，然后再进行AES加密的。
咱们来扒一扒源码看看。我们来到刚才报错的顶部org.apache.commons.compress.archivers.sevenz.AES256SHA256Decoder#decode,这个类只有一个方法，并且这个类的方法已经写得很清楚是怎么回事了。

package org.apache.commons.compress.archivers.sevenz;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.security.GeneralSecurityException;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.CipherInputStream;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.apache.commons.compress.PasswordRequiredException;class AES256SHA256Decoder extends CoderBase {@OverrideInputStream decode(final String archiveName, final InputStream in, final long uncompressedLength,final Coder coder, final byte[] passwordBytes, final int maxMemoryLimitInKb) throws IOException {// 创建了一个InputStream，改写了read()方法，在拷贝流的时候，最终read方法会走到这里进行解码// 注意，这里的输入参数passwordBytes没有进行转换呢是明文密码，在下文中将被转换为aesKeyBytesreturn new InputStream() {private boolean isInitialized;private CipherInputStream cipherInputStream;private CipherInputStream init() throws IOException {if (isInitialized) {return cipherInputStream;}if (coder.properties == null) {throw new IOException("Missing AES256 properties in " + archiveName);}if (coder.properties.length < 2) {throw new IOException("AES256 properties too short in " + archiveName);}final int byte0 = 0xff & coder.properties[0];final int numCyclesPower = byte0 & 0x3f;final int byte1 = 0xff & coder.properties[1];final int ivSize = ((byte0 >> 6) & 1) + (byte1 & 0x0f);final int saltSize = ((byte0 >> 7) & 1) + (byte1 >> 4);if (2 + saltSize + ivSize > coder.properties.length) {throw new IOException("Salt size + IV size too long in " + archiveName);}// 这里开始转换密码，这一块是通过SHA256算法将密码转换为byte[32]final byte[] salt = new byte[saltSize];System.arraycopy(coder.properties, 2, salt, 0, saltSize);final byte[] iv = new byte[16];System.arraycopy(coder.properties, 2 + saltSize, iv, 0, ivSize);if (passwordBytes == null) {throw new PasswordRequiredException(archiveName);}final byte[] aesKeyBytes;if (numCyclesPower == 0x3f) {aesKeyBytes = new byte[32];System.arraycopy(salt, 0, aesKeyBytes, 0, saltSize);System.arraycopy(passwordBytes, 0, aesKeyBytes, saltSize,Math.min(passwordBytes.length, aesKeyBytes.length - saltSize));} else {final MessageDigest digest;try {digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");} catch (final NoSuchAlgorithmException noSuchAlgorithmException) {throw new IOException("SHA-256 is unsupported by your Java implementation",noSuchAlgorithmException);}final byte[] extra = new byte[8];for (long j = 0; j < (1L << numCyclesPower); j++) {digest.update(salt);digest.update(passwordBytes);digest.update(extra);for (int k = 0; k < extra.length; k++) {++extra[k];if (extra[k] != 0) {break;}}}// 这里得到密码转换后的结果aesKeyBytes = digest.digest();}// 开始进行AES解密final SecretKey aesKey = new SecretKeySpec(aesKeyBytes, "AES");try {final Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/NoPadding");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, aesKey, new IvParameterSpec(iv));cipherInputStream = new CipherInputStream(in, cipher);isInitialized = true;return cipherInputStream;} catch (final GeneralSecurityException generalSecurityException) {throw new IOException("Decryption error " +"(do you have the JCE Unlimited Strength Jurisdiction Policy Files installed?)",generalSecurityException);}}@Overridepublic int read() throws IOException {return init().read();}@Overridepublic int read(final byte[] b, final int off, final int len) throws IOException {return init().read(b, off, len);}@Overridepublic void close() throws IOException {if (cipherInputStream != null) {cipherInputStream.close();}}};}
}

把这个类读懂，对了解解压的底层逻辑有很大帮助，之后我会尝试按照这里的逻辑尝试把zip的改写成能够带密码解压的形式。

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