使用Node.js實作壓縮和解壓縮功能

本篇文章主要介紹了基於Node.js實作壓縮和解壓縮的方法，現在分享給大家，也給大家做個參考。

壓縮格式

zip 和 gzip 是我們最常看到的兩種壓縮格式，當然，gzip 在 Windows 下很少有人接觸。

tar 是一種歸檔格式，它預設不會壓縮，需要結合 gzip 來將最終的 tar 檔案以 gzip 格式壓縮成為一個 tar.gz 文件，通常我們會縮寫為 tgz。

為什麼沒有提到 rar？因為它是專利保護的演算法，你可以免費獲得解壓縮工具，而壓縮工具是需要付費的。所以我們一般應用場景下，很少會提供 rar 壓縮檔。

本文將分別介紹 gzip，tar，tgz 和 zip 的壓縮和解壓縮在 Node.js 下如何實作。

未壓縮檔案庫

本文所使用的未壓縮檔案庫來自於 urllib ，需要先 clone 它下來到指定目錄。

git clone https://github.com/node-modules/urllib.git nodejs-compressing-demo

gzip

#在Linux 的世界，每個工具的職責會很純粹，非常單一，如gzip，它只會對檔案進行壓縮，至於資料夾如何打包壓縮，跟它沒關係，那是tar 要去負責的事情。

gzip 命令列壓縮一個檔案

例如我們要將nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js 檔案進行gzip 壓縮，會得到一個urllib.js .gz 文件，來源文件會被刪除。

$ ls -l nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js
-rw-r--r-- 1 a a 31318 Feb 12 11:27 nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js

$ gzip nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js

$ ls -l nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz
-rw-r--r-- 1 a a 8909 Feb 12 11:27 nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz

# 还原压缩文件
$ gunzip nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz

檔案大小從 31318 位元組減少到 8909 位元組，超過 3.5 倍的壓縮效果。

也可以透過pipe 方式，結合cat 指令，將檔案壓縮並儲存為任意檔案：

$ ls -l nodejs-compressing-demo/README.md
-rw-r--r-- 1 a a 13747 Feb 12 11:27 nodejs-compressing-demo/README.md

$ cat nodejs-compressing-demo/README.md | gzip > README.md.gz

$ ls -l README.md.gz
-rw-r--r-- 1 a a 4903 Feb 12 11:50 README.md.gz

Node.js 實作gzip

當然，我們不會真的從零開始實作一個gzip 演算法和工具，在Node.js 的世界，早已有人為你準備好這些基礎函式庫，我們只需要開箱即用。

本文將會使用 compressing 模組，實作所有壓縮和解壓縮程式碼。

為什麼會選擇 compressing？因為它有足夠的程式碼品質和單元測試保證，處於活躍的維護狀態，API 非常友好，而且還支援串流介面。

Promise 介面

const compressing = require('compressing');

// 选择 gzip 格式，然后调用 compressFile 方法
compressing.gzip.compressFile('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js', 'nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz')
 .then(() => {
  console.log('success');
 })
 .catch(err => {
  console.error(err);
 });

// 解压缩是反响过程，接口都统一为 uncompress
compressing.gzip.uncompress('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz', 'nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js2')
 .then(() => {
  console.log('success');
 })
 .catch(err => {
  console.error(err);
 });

結合 async/await 的程式設計模型，程式碼寫起來就是一個普通的非同步 io 操作。

const compressing = require('compressing');

async function main() {
 try {
  await compressing.gzip.compressFile('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js',
   'nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz');
  console.log('success');
 } catch (err) {
  console.error(err);
 }

 // 解压缩
 try {
  await compressing.gzip.uncompress('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz',
   'nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js2');
  console.log('success');
 } catch (err) {
  console.error(err);
 }
}

main();

Stream 介面

需要特別注意的是，使用 Stream 模式編程，需要處理每個 stream 的 error 事件，並且要手動銷毀所有 stream 。

fs.createReadStream('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js')
 .on('error', handleError)
 .pipe(new compressing.gzip.FileStream()) // It's a transform stream
 .on('error', handleError)
 .pipe(fs.createWriteStream('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz2'))
 .on('error', handleError);

// 解压缩，就是 pipe 的方向倒转过来
fs.createReadStream('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz2')
 .on('error', handleError)
 .pipe(new compressing.gzip.UncompressStream()) // It's a transform stream
 .on('error', handleError)
 .pipe(fs.createWriteStream('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js3'))
 .on('error', handleError);

根據官方的Backpressuring in Streams 推薦，我們應該使用 pump 模組來配合 Stream 模式編程，由 pump 來完成這些 Stream 的清理工作。

const pump = require('pump');

const source = fs.createReadStream('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js');
const target = fs.createWriteStream('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz2');

pump(source, new compressing.gzip.FileStream(), target, err => {
 if (err) {
  console.error(err);
 } else {
  console.log('success');
 }
});

// 解压缩
pump(fs.createReadStream('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js.gz2'),
  new compressing.gzip.FileStream(),
  fs.createWriteStream('nodejs-compressing-demo/lib/urllib.js3'),
  err => {
 if (err) {
  console.error(err);
 } else {
  console.log('success');
 }
});

Stream 介面的優勢

Stream 介面看起來比 Promise 介面複雜多了，為何還會有這種應用場景？

其實在HTTP 服務領域，Stream 模型會有更大的優勢，因為HTTP 請求本身就是一個Request Stream，如要將一個上傳檔案以gzip 壓縮返回，使用Stream 介面不需要將上傳檔案儲存到本地磁碟，而是直接消費這個檔案流。

使用 egg 檔案上傳的範例程式碼 ，我們稍微改造一下，就能實現 gzip 壓縮然後返回。

const pump = require('pump');

class UploadFormController extends Controller {
 // ... other codes

 async upload() {
  const stream = await this.ctx.getFileStream();
  // 直接将压缩流赋值给 ctx.body，实现边压缩边返回的流式响应
  this.ctx.body = pump(stream, new compressing.gzip.FileStream());
 }
}

tar | gzip > tgz

gzip 章節可以事先知道，tar 是負責對資料夾進行打包:package:的。

例如要對 nodejs-compressing-dem o 整個資料夾打包成一個檔案傳送給別人，可以透過 tar 指令完成。

$ tar -c -f nodejs-compressing-demo.tar nodejs-compressing-demo/

$ ls -l nodejs-compressing-demo.tar
-rw-r--r-- 1 a a 206336 Feb 12 14:01 nodejs-compressing-demo.tar

如大家所見，tar 打包出來的檔案一般都比較大，因為它是未壓縮的，大小跟實際資料夾總大小接近。所以我們都會在打包同時進行壓縮。

$ tar -c -z -f nodejs-compressing-demo.tgz nodejs-compressing-demo/

$ ls -l nodejs-compressing-demo.tgz
-rw-r--r-- 1 a a 39808 Feb 12 14:07 nodejs-compressing-demo.tgz

tar 和 tgz 超過 5 倍大小的差異，可以大幅減少網路傳輸頻寬。

Node.js 實作tgz

Promise 介面

先使用compressing.tar.compressDir(sourceDir, targetFile) 將一個資料夾打包到一個tar 文件，然後使用上文的gzip 壓縮方式，將tar 檔案壓縮為tgz 檔案。

const compressing = require('compressing');

compressing.tar.compressDir('nodejs-compressing-demo', 'nodejs-compressing-demo.tar')
 .then(() => {
  return compressing.gzip.compressFile('nodejs-compressing-demo.tar',
   'nodejs-compressing-demo.tgz');
 });
 .then(() => {
  console.log('success');
 })
 .catch(err => {
  console.error(err);
 });

// 解压缩
compressing.gzip.uncompress('nodejs-compressing-demo.tgz', 'nodejs-compressing-demo.tar')
 .then(() => {
  return compressing.tar.uncompress('nodejs-compressing-demo.tar',
   'nodejs-compressing-demo2');
 });
 .then(() => {
  console.log('success');
 })
 .catch(err => {
  console.error(err);
 });

結合async/await 的程式設計模型，程式碼寫起來會更容易閱讀：

const compressing = require('compressing');

async function main() {
 try {
  await compressing.tar.compressDir('nodejs-compressing-demo',
   'nodejs-compressing-demo.tar');
  await compressing.gzip.compressFile('nodejs-compressing-demo.tar',
   'nodejs-compressing-demo.tgz');
  console.log('success');
 } catch (err) {
  console.error(err);
 }
 
 // 解压缩
 try {
  await compressing.gzip.uncompress('nodejs-compressing-demo.tgz',
   'nodejs-compressing-demo.tar');
  await compressing.tar.uncompress('nodejs-compressing-demo.tar',
   'nodejs-compressing-demo2');
  console.log('success');
 } catch (err) {
  console.error(err);
 }
}

main();

Stream 介面

透過compressing.tar.Stream類，可以動態添加任意文件、資料夾到一個tar stream 物件中，非常靈活。

const tarStream = new compressing.tar.Stream();
// dir
tarStream.addEntry('dir/path/to/compress');
// file
tarStream.addEntry('file/path/to/compress');
// buffer
tarStream.addEntry(buffer);
// stream
tarStream.addEntry(stream);

const destStream = fs.createWriteStream('path/to/destination.tgz');
pump(tarStream, new compressing.gzip.FileStream(), destStream, err => {
 if (err) {
  console.error(err);
 } else {
  console.log('success');
 }
});

zip

zip 其實可以看成是tar gzip 的「商業化」結合，它讓使用者不需要區分是壓縮檔案還是壓縮資料夾，反正用我zip 就對了。

使用 zip 命令列工具壓縮一個資料夾的範例：

$ zip -r nodejs-compressing-demo.zip nodejs-compressing-demo/
 adding: nodejs-compressing-demo/ (stored 0%)
 adding: nodejs-compressing-demo/test/ (stored 0%)
 ...
 adding: nodejs-compressing-demo/.travis.yml (deflated 36%)

$ ls -l nodejs-compressing-demo.*
-rw-r--r-- 1 a a 206336 Feb 12 14:06 nodejs-compressing-demo.tar
-rw-r--r-- 1 a a  39808 Feb 12 14:07 nodejs-compressing-demo.tgz
-rw-r--r-- 1 a a  55484 Feb 12 14:34 nodejs-compressing-demo.zip

透過 tgz 和 zip 檔案大小對比，可以看出預設的壓縮參數下，gzip 的效果會比 zip 好。

Node.js 實作 zip

實作程式碼跟 tar 類似，只不過預設是壓縮的，不需要再加入 gzip 的過程。

const compressing = require('compressing');

compressing.zip.compressDir('nodejs-compressing-demo', 'nodejs-compressing-demo.zip')
 .then(() => {
  console.log('success');
 })
 .catch(err => {
  console.error(err);
 });

// 解压缩
compressing.zip.uncompress('nodejs-compressing-demo.zip', 'nodejs-compressing-demo3')
 .then(() => {
  console.log('success');
 })
 .catch(err => {
  console.error(err);
 });

總結

基於 Node.js 實作的壓縮和解壓縮是否比想像中簡單？感謝 npm 這個巨人，讓我們編程也能擁有像命令列工具一樣簡單的體驗。

無論是 Promise 接口，還是 Stream 接口，都有它最合適的場景，你會選擇了嗎？

到此，你擁有的壓縮和解壓縮能力，你能夠做什麼樣的服務和功能呢？

上面是我整理給大家的，希望今後對大家有幫助。

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