Java 字节的常用封装

　　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：

　　

　　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

　　* @return

　　*/

　　staticT 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。

　　import com.safframework.bytekit.domain.User;

　　import com.safframework.bytekit.jdk.mmap.MmapBytes;

　　import org.junit.After;

　　import org.junit.Before;

　　import org.junit.Test;

　　import static junit.framework.TestCase.assertEquals;

　　/**

　　* Created by tony on 2018-12-24.

　　*/

　　public class MmapBytesTest {

　　private MmapBytes mmapBytes;

　　private String file;

　　@Before

　　public void setUp() {

　　file = test;

　　mmapBytes = new MmapBytes(file, (long) 1024 * 10); // 10M

　　}

　　@Test

　　public void testWriteAndRead() throws Exception {

　　mmapBytes.writeInt(12);

　　mmapBytes.writeInt(34);

　　mmapBytes.writeByte((byte) 5);

　　mmapBytes.writeBytes((this is tony).getBytes());

　　mmapBytes.writeLong(6666L);

　　mmapBytes.writeDouble(3.14d);

　　assertEquals(12, mmapBytes.readInt());

　　assertEquals(34, mmapBytes.readInt());

　　assertEquals((byte) 5, mmapBytes.readByte());

　　assertEquals(this is tony, new String(mmapBytes.readBytes(12)));

　　assertEquals(6666L, mmapBytes.readLong());

　　assertEquals(3.14d, mmapBytes.readDouble());

　　}

　　@Test

　　public void testObject() throws Exception {

　　User u = new User();

　　u.name = tony;

　　u.password = 123456;

　　mmapBytes.writeObject(u);

　　User temp = (User)mmapBytes.readObject(117);

　　assertEquals(u.name, temp.name);

　　assertEquals(u.password, temp.password);

　　}

　　@Test

　　public void testFree() throws Exception {

　　mmapBytes.writeInt(12);

　　mmapBytes.writeInt(34);

　　mmapBytes.writeByte((byte) 5);

　　mmapBytes.free();

　　mmapBytes = new MmapBytes(file, (long) 1024 * 10); // 10M

　　mmapBytes.writeInt(67);

　　assertEquals(67, mmapBytes.readInt());

　　}

　　@After

　　public void tearDown() {

　　mmapBytes.free();

　　}

　　}

　　四. 总结

　　bytekit 是一个操作字节的工具库，不依赖任何第三方库。它封装了字节数组、ByteBuffer 的操作，支持 mmap 常用的读写。

　　当然，它还可以封装 protobuf 的 ByteString 或者 Android 中的 Parcel，只需实现 Bytes 接口即可。

　　

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