作者簡(jiǎn)介：ASCE1885， 《Android 高級(jí)進(jìn)階》作者。
本文由于潛在的商業(yè)目的，未經(jīng)授權(quán)不開放全文轉(zhuǎn)載許可，謝謝！
本文分析的源碼版本已經(jīng) fork 到我的 Github。

回眸

在本系列第二篇文章中，我們專門介紹了 okio 中的 Source，但其中 InflaterSource 和 GzipSource 由于涉及 segment 的相關(guān)知識(shí)，因此沒(méi)有作介紹，本文就來(lái)補(bǔ)充一下。由于壓縮和解壓算法是配套的，因此，本文同時(shí)也會(huì)介紹 DeflaterSink 和 GzipSink。顧名思義，

• DeflaterSink 是一個(gè)具備壓縮功能的輸出流，將數(shù)據(jù)寫入這個(gè) sink 時(shí)，它會(huì)使用 DEFLATE 算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮操作
• InflaterSource 是一個(gè)具備解壓功能的輸入流，從這個(gè) source 中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)使用 DEFLATE 算法對(duì)自身的數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓操作
• GzipSink 是一個(gè)具備壓縮功能的輸出流，將數(shù)據(jù)寫入這個(gè) sink 時(shí)，它會(huì)使用 GZIP 算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮操作
• GzipSource 是一個(gè)具備解壓功能的輸入流，從這個(gè) source 中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)使用 GZIP 算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓操作

下面我們分別進(jìn)行介紹。

PS：okio 中輸入流 Source 和輸出流 Sink 的字節(jié)數(shù)據(jù)都是存放在自身 segment 鏈表的元素中，因此，在下面代碼中我們可以看到大量的對(duì) segment 的操作，大家請(qǐng)自覺(jué)復(fù)習(xí)本系列第三篇文章。

DEFLATE 算法

DEFLATE 是一個(gè)同時(shí)運(yùn)用了 LZ77 算法和哈夫曼編碼的無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮算法，在 Java 中，提供了 Deflater 工具類來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，該 API 使用的示例如下所示：

String inputString = "blahblahblah";
byte[] input = inputString.getBytes("UTF-8"); // 未壓縮的數(shù)據(jù)

byte[] output = new byte[100]; // 存放壓縮后的數(shù)據(jù)
Deflater compresser = new Deflater();
compresser.setInput(input); // 設(shè)置需要壓縮的數(shù)據(jù)
compresser.finish(); // 表示需要壓縮的數(shù)據(jù)設(shè)置完成
int compressedDataLength = compresser.deflate(output); // 執(zhí)行壓縮操作
compresser.end(); // 關(guān)閉壓縮器，并丟棄任何還未壓縮的數(shù)據(jù)

提供 Inflater 工具類來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的解壓，該 API 使用的示例如下所示，為了演示方便，承接上面的壓縮代碼，使用其中的某些變量：

Inflater decompresser = new Inflater();
decompresser.setInput(output, 0, compressedDataLength); // 設(shè)置需要解壓的數(shù)據(jù)
byte[] result = new byte[100];
int resultLength = decompresser.inflate(result); // 執(zhí)行實(shí)際的解壓操作
decompresser.end(); // 關(guān)閉解壓器，并丟棄任何還未解壓的數(shù)據(jù)

可見(jiàn)，API 的使用還是挺簡(jiǎn)單的，接下來(lái)看看怎么將 DEFLATE 算法和 okio 相結(jié)合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的壓縮和解壓，首先來(lái)看壓縮操作，也就是 DeflaterSink 這個(gè)類。

DeflaterSink

DeflaterSink 類從某個(gè)輸入流的 segment 鏈表中讀取數(shù)據(jù)，然后使用 DEFLATE 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮后存放到自身的 segment 鏈表中，核心算法在 write 方法中，該方法首先進(jìn)行參數(shù)校驗(yàn)，然后每次以一個(gè) segment 為單位，循環(huán)從輸入流中讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，直到達(dá)到 write 方法指定的壓縮字節(jié)數(shù)，具體的邏輯我們直接看代碼和注釋：

@Override public void write(Buffer source, long byteCount) throws IOException {
    // 參數(shù)校驗(yàn)
    checkOffsetAndCount(source.size, 0, byteCount);

    // byteCount表示剩余的需要壓縮的字節(jié)數(shù)
    while (byteCount > 0) {
      // 每次從輸入流source中取出segment鏈表的第一個(gè)元素
      Segment head = source.head;

      // 根據(jù)segment中的未讀的數(shù)據(jù)大小和byteCount來(lái)決定要壓縮的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)
      int toDeflate = (int) Math.min(byteCount, head.limit - head.pos);

      // 設(shè)置需要壓縮的數(shù)據(jù)
      deflater.setInput(head.data, head.pos, toDeflate);

      // 將原始數(shù)據(jù)壓縮后存入當(dāng)前sink中
      deflate(false);

      // 移動(dòng)數(shù)據(jù)指針
      source.size -= toDeflate;
      head.pos += toDeflate;
      if (head.pos == head.limit) {
        // 輸入流已經(jīng)沒(méi)有未壓縮數(shù)據(jù)，釋放資源
        source.head = head.pop();
        SegmentPool.recycle(head);
      }

      // 重新計(jì)算未壓縮數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)
      byteCount -= toDeflate;
    }
}

可以看到，上面代碼操作的主要是輸入流的 segment，而實(shí)際的壓縮操作和對(duì)輸出流的 segment 的申請(qǐng)等操作則在 deflate 私有方法中，如下所示：

private void deflate(boolean syncFlush) throws IOException {
    Buffer buffer = sink.buffer();
    while (true) {
      // 在當(dāng)前sink中申請(qǐng)一個(gè)位于segment鏈表尾部的segment，用來(lái)存放壓縮后的數(shù)據(jù)
      Segment s = buffer.writableSegment(1);

      // 調(diào)用Deflater類的壓縮方法執(zhí)行實(shí)際的壓縮操作，壓縮后的數(shù)據(jù)存放在s.data中
      int deflated = syncFlush
          ? deflater.deflate(s.data, s.limit, Segment.SIZE - s.limit, Deflater.SYNC_FLUSH)
          : deflater.deflate(s.data, s.limit, Segment.SIZE - s.limit);

      if (deflated > 0) {
        // 有數(shù)據(jù)被壓縮了
        s.limit += deflated;
        buffer.size += deflated;
        sink.emitCompleteSegments();
      } else if (deflater.needsInput()) {
        // 沒(méi)有數(shù)據(jù)被壓縮，同時(shí)也不存在需要壓縮的數(shù)據(jù)，則釋放申請(qǐng)的segment
        if (s.pos == s.limit) {
          buffer.head = s.pop();
          SegmentPool.recycle(s);
        }
        return;
      }
    }
}

總結(jié)起來(lái)，DeflaterSink 的核心算法就是將輸入流中需要壓縮的數(shù)據(jù)，以 segment 為單位循環(huán)進(jìn)行壓縮后存放到輸出流的 segment 中，僅此而已，當(dāng)然細(xì)節(jié)是魔鬼，一切的細(xì)節(jié)都在上面的代碼中，大家可以細(xì)細(xì)品味。

InflaterSource

和 DeflaterSink 相對(duì)應(yīng)，InflaterSource 的核心算法就是將自身需要解壓的數(shù)據(jù)，以 segment 為單位進(jìn)行解壓后存放到輸出流中。我們來(lái)看下核心的 read 方法，該方法首先進(jìn)行參數(shù)校驗(yàn)，然后從當(dāng)前輸入流 source 中讀取需要解壓的數(shù)據(jù)填充給解壓器 inflater，然后從輸出流 sink 中申請(qǐng) segment，用來(lái)存放解壓后的數(shù)據(jù)，代碼和注釋如下所示：

@Override public long read(
      Buffer sink, long byteCount) throws IOException {
    // 參數(shù)校驗(yàn)
    if (byteCount < 0) throw new IllegalArgumentException("byteCount < 0: " + byteCount);
    if (closed) throw new IllegalStateException("closed");
    if (byteCount == 0) return 0;

    while (true) {
      // 從當(dāng)前source中獲取需要解壓的數(shù)據(jù)并設(shè)置給解壓器inflater
      boolean sourceExhausted = refill();

      try {
        // 從輸出流中申請(qǐng)segment
        Segment tail = sink.writableSegment(1);

        // 調(diào)用Inflater類的解壓方法執(zhí)行實(shí)際的解壓操作，并將解壓后的數(shù)據(jù)存放到輸出流sink的tail.data中
        int bytesInflated = inflater.inflate(tail.data, tail.limit, Segment.SIZE - tail.limit);
        if (bytesInflated > 0) {
          // 有數(shù)據(jù)被解壓，返回被解壓的字節(jié)數(shù)
          tail.limit += bytesInflated;
          sink.size += bytesInflated;
          return bytesInflated;
        }

        // 沒(méi)有需要解壓的數(shù)據(jù)
        if (inflater.finished() || inflater.needsDictionary()) {
          // 清理未解壓的數(shù)據(jù)
          releaseInflatedBytes();
          if (tail.pos == tail.limit) {
            // 回收前面申請(qǐng)的segment
            sink.head = tail.pop();
            SegmentPool.recycle(tail);
          }
          return -1;
        }
        if (sourceExhausted) throw new EOFException("source exhausted prematurely");
      } catch (DataFormatException e) {
        throw new IOException(e);
      }
    }
}

需要注意的一點(diǎn)是，上面代碼中每次解壓都是把當(dāng)前 segment 中剩余未讀的所有數(shù)據(jù)（大小是 Segment.SIZE - tail.limit）進(jìn)行解壓，而入?yún)?byteCount 沒(méi)有使用到，這是有問(wèn)題的，這部分代碼如下：

Segment tail = sink.writableSegment(1);
int bytesInflated = inflater.inflate(tail.data, tail.limit, Segment.SIZE - tail.limit);

正確的做法是把入?yún)?byteCount 考慮進(jìn)來(lái)，取亮著的最小值作為實(shí)際解壓的數(shù)據(jù)大小，如下所示：

Segment tail = sink.writableSegment(1);
int toRead = (int) Math.min(byteCount, Segment.SIZE - tail.limit);
int bytesInflated = inflater.inflate(tail.data, tail.limit, toRead);

通過(guò)查看 Github 上最新的 okio 的代碼，我們可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)被解決了，具體可以參見(jiàn)這次提交。

好，我們繼續(xù)分析，在上面 read 方法中調(diào)用了另外兩個(gè)私有方法，其中 refill 是重新給解壓器設(shè)置需要解壓的數(shù)據(jù)，也就是調(diào)用 Inflater 的 setInput 方法，代碼如下所示：