用.NET 2.0压缩-解压功能处理大型数据

2019-12-05 07:29:19 来源: 荆州信息港

引言

.NET框架2.0中的一个新名称空间是System.IO.Compression。这个新名称空间提供了两个数据压缩类:DeflateStream和GZipStream。这两个压缩类都支持无损压缩和解压,其设计目的是为了处理流式数据的压缩和解压问题。

压缩是减少数据大小的有效办法。例如,如果你有巨大量的数据存储在你的SQL数据库中,那么如果你在把这些数据保存到一个表之前压缩一下,你就可以节省大量的磁盘空间。而且,既然现在你把更小块的数据保存到你的数据库中,花费在磁盘I/O方面的操作将会大大减少。压缩的缺点是,它要求你的机器进行另外的处理(因此需要另外的处理时间),并且,在你决定把压缩应用于你的程序之前,你需要计算这一部分时间。

压缩在你需要在网上传送数据的情况中是极其有用的,特别是对于非常慢且代价昂贵的网络,例如GPRS连接。在这种情况中,使用压缩能够极大地缩小数据尺寸并且减少整个通讯耗费。Web服务是另一个领域-此时,使用压缩能提供巨大的优点,因为XML数据能被高度压缩。

但是一旦你认为程序的性能代价值得使用压缩,那么你将需要深入地理解.NET 2.0的两个新的压缩类,而这正是我想在本文中所阐述的。

创建示例应用程序

在本文中,我将构建一个示例应用程序来展示压缩的使用。该应用程序允许你压缩文件,包括普通文本文件。然后,你能够把该示例中的代码重用于你自己的应用程序中。

首先,使用Visual Studio 2005创建一个新的Windows应用程序并且使用下列控件来填充默认的表单(见图1):

图1.填充表单:使用所有显示的控件填充默认的Form1。

· GroupBox控件

· RadioButton控件

· TextBox控件

· Button控件

· Label控件

切换到Form1的code-behind并且导入下列名称空间:

Imports System.IO

Imports System.IO.Compression

在你开始使用压缩类前,理解其工作原理是非常重要的。这些压缩类从一个字节数组中读取数据,压缩它并且把结果存储到一个流对象中。对于解压来说,解压存储到一个流对象中的数据,然后把它存储到另一个流对象中。

首先,定义Compress()函数,它有两个参数:algo和data。个参数指定使用哪种算法(GZip或Deflate);第二个参数是一个包含要压缩的数据的字节数组。一个内存流对象将被用来存储压缩数据。一旦压缩完成,你需要计算压缩比,这是用压缩的数据的大小除以解压数据的大小计算的。

然后,存储在内存流中的压缩的数据被复制到另一个字节数组中并且被返回到调用函数。另外,你还要使用一个StopWatch对象来跟踪该压缩算法使用了多少时间。Compress()函数定义如下:

Public Function Compress(ByVal algo As String, ByVal data() As Byte) As Byte()

Try

Dim sw As New Stopwatch

'---ms用于存储压缩的数据---

Dim ms As New MemoryStream()

Dim zipStream As Stream = Nothing

'---开始秒表计时---

sw.Start()

If algo = "Gzip" Then

zipStream = New GZipStream(ms, CompressionMode.Compress, True)

ElseIf algo = "Deflate" Then

zipStream = New DeflateStream(ms, CompressionMode.Compress, True)

End If

'---使用存储在数据中的信息进行压缩---

zipStream.Write(data, 0, data.Length)

zipStream.Close()

'---停止秒表---

sw.Stop()

'---计算压缩比---

Dim ratio As Single = Math.Round((ms.Length / data.Length) * 100, 2)

Dim msg As String = "Original size: " & data.Length & _

", Compressed size: " & ms.Length & _

", 压缩比: " & ratio & "%" & _

", Time spent: " & sw.ElapsedMilliseconds & "ms"

lblMessage.Text = msg

ms.Position = 0

'---用来存储压缩了的数据(字节数组)---

Dim c_data(ms.Length - 1) As Byte

'---把内存流的内容读取到字节数组---

ms.Read(c_data, 0, ms.Length)

Return c_data

Catch ex As Exception

MsgBox(ex.ToString)

Return Nothing

End Try

End Function

这个Decompress()函数将解压由Compress()函数压缩的数据。个参数指定要使用的算法。包含压缩的数据的字节数组被作为第二个参数传递,然后它被复制到一个内存流对象中。然后,这些压缩类将解压存储在内存流中的数据,然后把解压的数据存储到另一个流对象中。为了获得解压的数据,你需要读取来自流对象的数据。这是通过使用RetrieveBytesFromStream()函数来实现的(将在后面解释)。

Decompress()函数的定义如下所示:

Public Function Decompress(ByVal algo As String, ByVal data() As Byte) As Byte()

Try

Dim sw As New Stopwatch

'---复制数据(压缩的)到ms---

Dim ms As New MemoryStream(data)

Dim zipStream As Stream = Nothing

'---开始秒表---

sw.Start()

'---使用存储在ms中的数据解压---

If algo = "Gzip" Then

zipStream = New GZipStream(ms, CompressionMode.Decompress)

ElseIf algo = "Deflate" Then

zipStream = New DeflateStream(ms, CompressionMode.Decompress, True)

End If

'---用来存储解压的数据---

Dim dc_data() As Byte

'---解压的数据存储于zipStream中;

'把它们提取到一个字节数组中---

dc_data = RetrieveBytesFromStream(zipStream, data.Length)

'---停止秒表---

sw.Stop()

lblMessage.Text = "Decompression completed. Time spent: " & _

sw.ElapsedMilliseconds & "ms" & _

", Original size: " & dc_data.Length

Return dc_data

Catch ex As Exception

MsgBox(ex.ToString)

Return Nothing

End Try

End Function

这个RetrieveBytesFromStream()函数使用了两个参数:一个流对象,一个整数,并返回一个包含解压的数据的字节数组。这个整数参数用于决定每次把多少个字节从该流对象中读取到字节数组中。这是必要的,因为当数据被解压时,你不知道存在于流对象中的解压数据的大小。因此,有必要动态地把字节数组扩展成块以便存储在运行时刻期间解压缩的数据中。当你不断地扩展字节数组时,块太大会浪费内存,而块太小则会失去珍贵的时间。因此,可以由调用例程来决定要读取的块大小。

RetrieveBytesFromStream()函数的定义如下:

Public Function RetrieveBytesFromStream( _

ByVal stream As Stream, ByVal bytesblock As Integer) As Byte()

'---从一个流对象中检索字节---

Dim data() As Byte

Dim totalCount As Integer = 0

Try

While True

'---逐渐地增加数据字节数组-的大小--

ReDim Preserve data(totalCount + bytesblock)

Dim bytesRead As Integer = stream.Read(data, totalCount, bytesblock)

If bytesRead = 0 Then

Exit While

End If

totalCount += bytesRead

End While

'---确保字节数组正确包含提取的字节数---

ReDim Preserve data(totalCount - 1)

Return data

Catch ex As Exception

MsgBox(ex.ToString)

Return Nothing

End Try

End Function

注意,在Decompress()函数中,你调用了RetrieveBytesFromStream()函数,如下所示:

dc_data = RetrieveBytesFromStream(zipStream, data.Length)

块大小是指压缩的数据的大小(data.length)。在大多数情况中,解压缩的数据要比压缩的数据大几倍(由压缩比所显示),因此,在运行时刻期间你将至多动态地扩展字节数组几倍。作为一个例子,假定压缩比是百分之20而压缩的数据的大小为2MB,那么,在这种情况中,解压的数据将是10MB。因此,该字节数组将被动态地扩展5倍。理想情况下,在运行时刻期间该字节数组不应该被扩展太频繁,因为这将会严重地减慢应用程序运行速度。但是使用压缩的数据的大小作为块大小确是一种好的办法。

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