zlib-Deflate压缩算法

写在前边

最近在做一些关于网络优化的一些事情，涉及到对纯数据（Data、字符串、Json等）进行压缩，用到了Deflate压缩算法，这里就简单说一下如何用OC实现 Deflate

先看代码（后面会给出详细解析）

Deflate.h

//
//  Deflate.h
//  CompressionTest#import <Foundation/Foundation.h>NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN@interface Deflate : NSObject+ (NSData *)compress: (NSData *)data;
+ (NSData *)decompress: (NSData *)data;
@endNS_ASSUME_NONNULL_END

Deflate.m

//
//  Deflate.m
//  CompressionTest#import "Deflate.h"#include <zlib.h>#define CHUNK 16384@implementation Deflate/**Deflate 压缩@param data 需要压缩的数据@return 返回压缩数据*/
+ (NSData *)compress:(NSData *)data {if ([data length] == 0) return data;// 初始化 z_streamz_stream stream;stream.zalloc = Z_NULL;stream.zfree = Z_NULL;stream.opaque = Z_NULL;stream.total_out = 0;stream.next_in = (Bytef *)[data bytes];stream.avail_in = (int)[data length];// Compresssion Levels://   Z_NO_COMPRESSION//   Z_BEST_SPEED//   Z_BEST_COMPRESSION//   Z_DEFAULT_COMPRESSIONif (deflateInit2(&stream,Z_DEFAULT_COMPRESSION,Z_DEFLATED,-15,MAX_MEM_LEVEL,Z_DEFAULT_STRATEGY) != Z_OK) return nil;NSMutableData * compressed = [NSMutableData dataWithLength: CHUNK];do {if (stream.total_out >= [compressed length])// 追加长度[compressed increaseLengthBy:CHUNK];stream.next_out = [compressed mutableBytes] + stream.total_out;stream.avail_out = (uint)[compressed length] - (uint)stream.total_out;deflate(&stream, Z_FINISH);} while (stream.avail_out == 0);deflateEnd(&stream);[compressed setLength: stream.total_out];return [NSData dataWithData:compressed];
}/**Deflate 解压缩@param data 需要解压数据@return 已经解压的数据*/
+ (NSData *)decompress:(NSData *)data {if ([data length] == 0) return data;// 初始化 z_streamz_stream strm;strm.zalloc = Z_NULL;strm.zfree = Z_NULL;strm.opaque = Z_NULL;strm.total_out = 0;strm.next_in = (Bytef *)[data bytes];strm.avail_in = (int)[data length];unsigned full_length = (int)[data length];unsigned half_length = (int)[data length] / 2;NSMutableData * decompressed = [[NSMutableData alloc]initWithLength: full_length + half_length];BOOL done = false;int status;if (inflateInit2(&strm, -15) != Z_OK) return nil;while (!done) {if (strm.total_out >= [decompressed length])[decompressed increaseLengthBy: half_length];strm.next_out = [decompressed mutableBytes] + strm.total_out;strm.avail_out = (uint)[decompressed length] - (uint)strm.total_out;status = inflate(&strm, Z_SYNC_FLUSH);if (status == Z_STREAM_END)done = YES;else if (status != Z_OK)break;}if (inflateEnd(&strm) != Z_OK) return nil;if (done) {[decompressed setLength: strm.total_out];return [NSData dataWithData:decompressed];}return nil;
}@end

基础数据结构

z_stream : 压缩算法，压缩程度以及输入输出buffer和长度等都保存在这里,可以理解为压缩上下文。

常用的函数

deflateInit : 参数比较少，里面的实现其实是调用的deflateInit2

deflateInit2: 压缩初始化的基础函数，有很多参数，下面会重点介绍。

deflate : 压缩函数。

deflateEnd : 压缩完成以后，释放空间，但是注意，仅仅是释放deflateInit中申请的空间，自己申请的空间还是需要自己释放。

inflateInit : 解压初始化函数，内部调用的inflateInit2。

inflateInit2 : 解压初始化的基础函数，后面重点介绍。

infalte : 解压函数。

inflateEnd : 同deflateEnd作用类似。

compress : 全部附加选项默认压缩，内部调用compress2。

compress2 : 带level的压缩方式。

uncompress : 解压缩。

压缩函数介绍

deflateInit2 : 初始化函数

函数原型为 :

int ZEXPORT deflateInit2(z_streamp strm, int level, int method, int windowBits, int memLevel, intstrategy)

z_stream:这个是压缩上下文，我们依照官方给的例子进行初始化

strm.zalloc = NULL;
strm.zfree = NULL;
strm.opaque = NULL;strm.next_in = 你的待压缩数据
strm.next_out = 压缩以后数据存储的buffer
strm.avail_in = 待压缩数据的长度
strm.avail_out = 压缩数据存储buffer的长度.

level: 压缩的等级，目前有四个值

#define Z_NO_COMPRESSION         0   //不压缩
#define Z_BEST_SPEED             1  //速度优先,可以理解为最低限度的压缩.
#define Z_BEST_COMPRESSION       9  //压缩优先,但是速度会有些慢
#define Z_DEFAULT_COMPRESSION  (-1) //默认选项，compress里面用的就是这个选项
/* compression levels */

method: 值只有一个，当前唯一的defalte压缩方法，用于以后扩展

#define Z_DEFLATED   8
/* The deflate compression method (the only one supported in this version) */

windowBits: 窗口比特数

*    -(15 ~ 8) : 纯deflate压缩
*   +(15 ~ 8) : 带zlib头和尾
*   > 16 : 带gzip头和尾

memLevel: 目前只有一个选项，MAX_MEM_LEVEL，无非是运行过程中对内存使用的限制.

/* Maximum value for memLevel in deflateInit2 */
#ifndef MAX_MEM_LEVEL
#  ifdef MAXSEG_64K
#    define MAX_MEM_LEVEL 8
#  else
#    define MAX_MEM_LEVEL 9
#  endif
#endif

strategy ：用于调整压缩算法，直接给默认就行Z_DEFAULT_STRATEGY.

#define Z_FILTERED            1  //用于由filter（或者称为predictor）生成的数据
#define Z_HUFFMAN_ONLY        2 //用于强制哈夫曼编码（不做字符匹配）
#define Z_RLE                 3 //限制匹配长度为1
#define Z_FIXED               4 //阻止使用动态哈夫曼编码，从而允许获得更简单的解码
#define Z_DEFAULT_STRATEGY    0 //用于普通数据
/* compression strategy; see deflateInit2() below for details */

Z_FILTERED，用于由filter（或者称为predictor）生成的数据.过滤的数据包含很多小的随机数据。这种情况下，压缩算法能够获得更好的压缩效果。该选项可以强制更多的哈夫曼编码和更少的字符匹配。有时候可以作为Z_DEFAULT_STRATEGY和Z_HUFFMAN_ONLY的折衷。
Z_FIXED，阻止使用动态哈夫曼编码，从而允许获得更简单的解码。
strategy参数只影响压缩比，而不会影响到压缩输出的正确性，因此没有正确的设置也不要紧。

deflate 压缩函数

函数原型 :

ZEXTERN int ZEXPORT deflate OF((z_streamp strm, int flush));

解压函数介绍

inflateInit2 初始化

原型函数

inflateInit2(z_streampstrm, int windowBits)

strm: 和deflate一样，初始化三个回调以后即可，有的参考文档说还需要初始化第四个选项，具体记不清哪个了，不过我试过以后发现貌似不用。

windownBits : 含义和deflateInit2一样，而且一定要对应起来.

inflate 解压

函数原型

ZEXTERN int ZEXPORT inflate OF((z_streamp strm, int flush));

z_streamp : 四个参数.

strm.next_in = 你的待解压数据
strm.next_out = 解压以后数据存储的buffer
strm.avail_in = 待解压数据的长度
strm.avail_out = 解压数据存储buffer的长度.

flush : 和deflate一样,如果是Z_NO_FLUSH说明还有数据没有解压,如果是Z_FINISH说明这是最后一包待解压数据.

inflateEnd: 释放上面两步骤里面申请的资源.

uncompress :

函数原型 :

ZEXTERN int ZEXPORT uncompress OF((Bytef *dest, uLongf *destLen,const Bytef *source, uLong sourceLen));

dest : 解压以后的数据存在这里

destLen : dest 大小

source : 待解压数据buffer

sourceLen : 待解压数据长度

其实这个函数就是简单封装了inflateInit, inflate, inflateEnd.同样,这个函数只适合单独解压场景,不适合需要多次传入的场景.