Java 字节的常用封装 | 文末有福利

最新推荐文章于 2025-01-05 16:17:53 发布

原创最新推荐文章于 2025-01-05 16:17:53 发布 · 640 阅读

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ByteKit是一个用于Java的字节操作库，提供字节数组、ByteBuffer及mmap的封装，支持序列化、反序列化、深拷贝、哈希加密等功能，不依赖任何第三方库。

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一. Java 的字节

byte (字节) 是 Java 中的基本数据类型，一个 byte 包含8个 bit(位），byte 的取值范围是-128到+127。

byte 跟 Java 其他基本类型的关系：

基本类型	所占字节数	备注
byte	1
short	2
int	4
long	8
char	2
float	4
double	8
boolean	1、4	《Java虚拟机规范》给出了4个字节，和boolean数组1个字节的定义，具体还要看虚拟机实现是否按照规范来

二. 常用封装

由于工作关系，我封装了一个操作字节的库

github 地址：https://github.com/fengzhizi715/bytekit

2.1 bytekit 的特点：

支持多种方式创建 Bytes
支持字节数组、ByteBuffer 的操作
支持 Immutable 对象：ByteArrayBytes、ByteBufferBytes
支持 Transformer: 内置 copy、contact、reverse、xor、and、or、not，也支持自定义 Transformer
支持 Hash: 内置 md5、sha1、sha256
支持转换成16进制字符串
支持 mmap 常用读写操作：readByte/writeByte、readBytes/writeBytes、readInt/writeInt、readLong/writeLong、readDouble/writeDouble、readObject/writeObject
支持对象的序列化、反序列化、深拷贝
不依赖任何第三方库

Bytes 是一个接口，它有三个实现类：ByteArrayBytes、ByteBufferBytes、MmapBytes。其中，前面两个实现类是 Immutable 对象。

2.2 支持 Immutable 对象

Immutable 对象(不可变对象)，即对象一旦被创建它的状态（对象的数据，也即对象属性值）就不能改变。

它的优点：

构造、测试和使用都很简单
线程安全
当用作类的属性时不需要保护性拷贝
可以很好的用作Map键值和Set元素

2.3 支持 Hash 加密

对 Bytes 中的 byte[] 进行加密。在 Bytes 接口中，包含下面的默认函数：

/**
* 使用md5加密
* @return
*/
default Bytes md5() {
return transform(new MessageDigestTransformer("MD5"));
}
/**
* 使用sha1加密
* @return
*/
default Bytes sha1() {
return transform(new MessageDigestTransformer("SHA-1"));
}
/**
* 使用sha256加密
* @return
*/
default Bytes sha256() {
return transform(new MessageDigestTransformer("SHA-256"));
}

进行单元测试：

@Test
public void testHash() {
Bytes bytes = ByteArrayBytes.create("hello world");
assertEquals("5eb63bbbe01eeed093cb22bb8f5acdc3", bytes.md5().toHexString());
assertEquals("2aae6c35c94fcfb415dbe95f408b9ce91ee846ed", bytes.sha1().toHexString());
assertEquals("b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9", bytes.sha256().toHexString());
}

2.4 序列化、反序列化、深拷贝

支持对象的序列化、反序列化以及深拷贝。在 Bytes 接口中，包含下面的静态函数：

/**
* 序列化对象，转换成字节数组
* @param obj
* @return
*/
static byte[] serialize(Object obj) {
byte[] result = null;
ByteArrayOutputStream fos = null;
try {
fos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream o = new ObjectOutputStream(fos);
o.writeObject(obj);
result = fos.toByteArray();
} catch (IOException e) {
System.err.println(e);
} finally {
IOUtils.closeQuietly(fos);
}
return result;
}
/**
* 反序列化字节数字，转换成对象
* @param bytes
* @return
*/
static Object deserialize(byte[] bytes) {
InputStream fis = null;
try {
fis = new ByteArrayInputStream(bytes);
ObjectInputStream o = new ObjectInputStream(fis);
return o.readObject();
} catch (IOException e) {
System.err.println(e);
} catch (ClassNotFoundException e) {
System.err.println(e);
} finally {
IOUtils.closeQuietly(fis);
}
return null;
}
/**
* 通过序列化/反序列化实现对象的深拷贝
* @param obj
* @param <T>
* @return
*/
static <T> T cloneObject(T obj) {
return (T) deserialize(serialize(obj));
}

进行单元测试：

@Test
public void testSerializeAndDeserialize() {
User u = new User();
u.name = "tony";
u.password = "123456";
byte[] bytes = Bytes.serialize(u);
User newUser = (User)Bytes.deserialize(bytes);
assertEquals(u.name, newUser.name);
assertEquals(u.password,newUser.password);
}
@Test
public void testDeepCopy() {
User u = new User();
u.name = "tony";
u.password = "123456";
User newUser = Bytes.cloneObject(u);
System.out.println(u);
System.out.println(newUser);
assertNotSame(u,newUser);
assertNotSame(u.name,newUser.name);
}

testDeepCopy() 执行后，u 和 newUser 地址的不同，u.name 和 newUser.name 指向的内存地址也不同。

com.safframework.bytekit.domain.User@2b05039f
com.safframework.bytekit.domain.User@17d10166

2.5 copy、contact、reverse

copy、contact、reverse 都是采用 Transformer 的方式。在 AbstractBytes 类中，包含下面的函数：

@Override
public Bytes copy() {
return transform(new CopyTransformer(0, size()));
}
@Override
public Bytes copy(int offset, int length) {
return transform(new CopyTransformer(offset, length));
}
@Override
public Bytes contact(byte[] bytes) {
return transform(new ConcatTransformer(bytes));
}
@Override
public Bytes reverse() {
return transform(new ReverseTransformer());
}

进行单元测试：

@Test
public void testContact() {
Bytes bytes = ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());
assertEquals(bytes.toString(), "hello world tony");
}
@Test
public void testCopy() {
Bytes bytes = ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());
assertEquals(bytes.toString(), bytes.copy().toString());
}
@Test
public void testReverse() {
Bytes bytes = ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());
assertEquals(bytes.toString(), bytes.reverse().reverse().toString());
}

2.6 位操作

xor、and、or、not 也是采用 Transformer 的方式。在 AbstractBytes 类中，包含下面的函数：

@Override
public Bytes xor(byte[] bytes) {
return transform(new BitWiseOperatorTransformer(bytes,BitWiseOperatorTransformer.Mode.XOR));
}
@Override
public Bytes and(byte[] bytes) {
return transform(new BitWiseOperatorTransformer(bytes, BitWiseOperatorTransformer.Mode.AND));
}
@Override
public Bytes or(byte[] bytes) {
return transform(new BitWiseOperatorTransformer(bytes, BitWiseOperatorTransformer.Mode.OR));
}
@Override
public Bytes not(byte[] bytes) {
return transform(new BitWiseOperatorTransformer(bytes, BitWiseOperatorTransformer.Mode.NOT));
}

进行单元测试：

@Test
public void testBitWise() {
ByteBufferBytes bytes = (ByteBufferBytes)ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());
assertEquals(bytes.toString(), bytes.and(bytes.toByteArray()).or(bytes.toByteArray()).toString());
assertEquals(bytes.toString(), bytes.not(bytes.toByteArray()).not(bytes.toByteArray()).toString());
assertEquals(bytes.toString(), bytes.xor(bytes.toByteArray()).xor(bytes.toByteArray()).toString()); //两次xor 返回本身
}

2.7 Base64 编码、解码

@Test
public void testBase64() {
ByteBufferBytes bytes = (ByteBufferBytes)ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());
String base64 = new String(bytes.encodeBase64());
assertEquals(bytes.toString(), new String(Bytes.parseBase64(base64)));
}

2.8 Bytes 转换成字节数组

@Test
public void testToByteArray() {
Bytes bytes = ByteBufferBytes.create("hello world").contact(" tony".getBytes());
assertEquals(bytes.toString(), new String(bytes.toByteArray()));
}

三. mmap 的操作

Linux 的 mmap 是一种内存映射文件的方法。

mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。文件被映射到多个页上，如果文件的大小不是所有页的大小之和，最后一个页不被使用的空间将会清零。mmap在用户空间映射调用系统中作用很大。 mmap系统调用是将一个打开的文件映射到进程的用户空间，mmap系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问，不必再调用read()、write()等操作。