在某些业务场景下，可能需要对字符串进行压缩与解压，压缩字符串可以使用 GZIPOutputStream 输出流来实现，而解压可以使用 GZIPInputStream 输入流来实现，下面先给出具体的参考代码，然后再分析其中的实现原理。

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1、代码实现

<pre class="prettyprint hljs kotlin" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; overflow-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">package com.magic.zip;import java.io.ByteArrayInputStream;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.IOException;import java.nio.charset.StandardCharsets;import java.util.zip.GZIPInputStream;import java.util.zip.GZIPOutputStream;public class GzipUtils {    /**     * 压缩字符串     *     * @param str 需要压缩的源字符串     * @return 压缩后的字符串     */    public static String compress(String str) {        if (null == str || str.length() <= 0) {            return str;        }        try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();             GZIPOutputStream gzip = new GZIPOutputStream(out)) {            // 将字符串以字节的形式写入到 GZIP 压缩输出流中            gzip.write(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));            gzip.close();            return out.toString(StandardCharsets.ISO_8859_1.name());        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }        return str;    }    /**     * 解压缩字符串     *     * @param str 待解压的字符串     * @return 解压后的字符串     */    public static String decompress(String str) {        if (str == null || str.length() == 0) {            return str;        }        try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();             ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(str.getBytes(StandardCharsets.ISO_8859_1));             GZIPInputStream gunzip = new GZIPInputStream(in)) {            byte[] buffer = new byte[256];            int n;            // 从 GZIP 压缩输入流读取字节数据到 buffer 数组中            while ((n = gunzip.read(buffer)) >= 0) {                out.write(buffer, 0, n);            }            return out.toString(StandardCharsets.UTF_8.name());        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }        return str;    }}

字符串压缩的实现原理如下：

首先构建 GZIPOutputStream 压缩输出流，然后将需要压缩的字符串写入输出流中，在写入 GZIPOutputStream 输出流的时候，就会使用 deflate 压缩算法对字符串进行压缩，具体的实现可以参考 GZIPOutputStream 的父类 DeflaterOutputStream 和默认的压缩器 Deflater 类的源码实现；将 GZIPOutputStream 压缩输出流转换为 ByteArrayOutputStream 字节数组输出流；最后再将 ByteArrayOutputStream 字节数组输出流转换为字符串 String ;2.2 字符串解压

压缩后的字符串解压缩的实现原理如下：

首先使用压缩后的字符串构建字节数组输入流 ByteArrayInputStream ；然后使用 ByteArrayInputStream 字节数组输入流构建 GZIPInputStream 压缩输入流， GZIPInputStream 类主要就是用来读取 GZIP 格式的压缩数据的，这个过程会对压缩数据进行解压，具体压缩的实现可以参考 GZIPInputStream 的父类 InflaterInputStream 和默认的解压器 Inflater 类的源码实现；从 GZIPInputStream 压缩输入流中读取数据，然后再写入到 ByteArrayOutputStream 字节数组输出流中；最后再将 ByteArrayOutputStream 字节数组输出流转换为 String ，得到解压后的字符串；

不论是字符串压缩还是字符串解压缩，最终将数据流转换为字符串时，都用到了 ByteArrayOutputStream 字节数组输出流。

2.3 字符编码

在压缩和解压的过程中，都需要先将字符串转换为字节流，然后再将字节流转换为字符串，转换的过程中会涉及到编码格式，比如在上面的示例代码中，使用到了两种编码格式： StandardCharsets.UTF_8 和 StandardCharsets.ISO_8859_1 ，压缩和解压的编码选择应该是一致的，否则可能会导致解压失败。

下面来简单分析一下 StandardCharsets 编码类。

<pre class="prettyprint hljs php" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; overflow-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">public final class StandardCharsets {    /** 构造函数为私有的，不能被实例化 */    private StandardCharsets() {        throw new AssertionError("No java.nio.charset.StandardCharsets instances for you!");    }    /** US-ASCII(7位 ASCII 编码\ISO646-US\Basic Latin) */    public static final Charset US_ASCII = Charset.forName("US-ASCII");    /** ISO-8859-1(ISO 拉丁字母 编码\ISO-LATIN-1) */    public static final Charset ISO_8859_1 = Charset.forName("ISO-8859-1");    /** UTF-8(八位 UCS 转换格式) */    public static final Charset UTF_8 = Charset.forName("UTF-8");    /** UTF-16BE(十六位 UCS 转换格式, 大端字节序) */    public static final Charset UTF_16BE = Charset.forName("UTF-16BE");     /** UTF-16LE(十六位 UCS 转换格式, 小端字节序) */    public static final Charset UTF_16LE = Charset.forName("UTF-16LE");    /** UTF-16(十六位 UCS 转换格式，由可选字节顺序标记标识的字节顺序) */    public static final Charset UTF_16 = Charset.forName("UTF-16");}

StandardCharsets 类位于 java.nio.charset 包下，它是一个标准字符集常量定义类，一共定义了6种字符集 Charset ，有常见的 UTF-8 和 ISO-8859-1 ，在平时的编码过程中，如果有使用到编码字符集，可以直接使用 StandardCharsets ，如果需要获取字符集的名称，可以调用 Charset 的 name() 方法或者 displayName() 方法，如下：

<pre class="prettyprint hljs gradle" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; overflow-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">public static void main(String[] args) throws IOException {    System.out.println(StandardCharsets.UTF_8.name());    System.out.println(StandardCharsets.UTF_8.displayName());}

输出的结果都是 UTF-8 ，如下：

<pre class="hljs" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 0.75em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; overflow-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">UTF-8UTF-8

下面来测试验证一下字符串的压缩与解压。

<pre class="prettyprint hljs gradle" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; overflow-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">public static void main(String[] args) throws IOException {    System.out.println(GzipUtils.compress("123456"));    System.out.println(GzipUtils.decompress(compress("123456")));}

运行程序，输出结果如下：

<pre class="hljs" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 0.75em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; overflow-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">342615 aÓr    123456

从输出结果可以看出，字符串被压缩后，如果直接输出，得到的将会是乱码。