iOS 使用 zlib 庫實現(xiàn) HTTP 請求數(shù)據(jù)壓縮

iOS 使用 zlib 庫實現(xiàn)請求數(shù)據(jù)壓縮


1.Content-Encoding

Accept-Encoding 和 Content-Encoding 是 HTTP 中的一對頭部字段青自,用來標識「請求發(fā)送方可接受的響應數(shù)據(jù)編碼格式」橄抹、「請求/響應方發(fā)送的 HTTP Body 編碼格式」楚殿。接收方拿到請求/響應后,根據(jù) Content-Encoding 對應的數(shù)據(jù)格式進行解壓數(shù)據(jù)诗茎。壓縮的目的是為了優(yōu)化傳輸內容的大小岔绸,減少服務端流量壓力。

Content-Encoding 的取值有 gzipdefalte捻激、compressidentity前计、br 等胞谭,具體用到哪個需要跟服務端協(xié)商好。Xcode 提供的 zlib 可以實現(xiàn)這里的 gzip男杈、defalte 這兩種編碼格式丈屹。

gzip
一種由文件壓縮程序「Gzip,GUN zip」產(chǎn)生的編碼格式伶棒,描述于 RFC 1952旺垒。這種編碼格式是一種具有 32 位 CRC 的 Lempel-Ziv 編碼(LZ77);

deflate
由定義于 RFC 1950 的「ZLIB」編碼格式與 RFC 1951 中描述的「DEFLATE」壓縮機制組合而成的產(chǎn)物肤无;

由于 HTTP 1.1 的命名失誤先蒋,deflate 當初應該命名為 zlib,因為其本身就是使用 zlib 格式編碼宛渐,用 deflate 造成了與 DEFLATE 算法的混淆竞漾,事實上 Content-Encodinggzipdeflate 時都可能使用 DEFLATE 算法。

2. zlib庫的使用

下面介紹一下使用 zlib 庫對 NSData 進行壓縮操作的基本過程以及注意事項:

2.1 引入頭文件

#import "zlib.h"

2.2 初始化

在開始使用 zlib.h 提供的方法壓縮數(shù)據(jù)之前皇忿,必需做一些初始化工作畴蹭。一般情況下初始化需要調用 deflateInit() 或者 deflateInit2() 函數(shù),用 deflateInit() 初始化后壓縮產(chǎn)生 zlib 編碼格式鳍烁,對應 Content-Encoding 中的 deflate叨襟,而 deflateInit2() 通過不同參數(shù)配置可以產(chǎn)生對應 Content-Encoding 中的 gzipdeflate 的不同壓縮格式。

deflateInit2() 函數(shù)有很多個參數(shù)幔荒,第一個是個 C 結構體 z_stream糊闽,定義在 zlib.h 中。

z_stream 這個結構體的成員用于控制壓縮算法的工作方式爹梁,同時也維護了兩組輸入輸出指針 next_in/out右犹,還有關于已處理的字節(jié)數(shù)和剩余未處理的字節(jié)數(shù)等信息。

2.2.1 初始化 z_stream

z_stream 的初始化過程如下姚垃,其中 zalloc念链、zfree、opaque 設置為 NULL 這樣之后的 deflateInit2() 方法會把這些指針更新為默認的內存管理函數(shù)。

z_stream zStream;
bzero(&zStream, sizeof(zStream));

zStream.zalloc = Z_NULL;
zStream.zfree = Z_NULL;
zStream.opaque = Z_NULL;
// 剩余的需要壓縮字指針
zStream.next_in = (Bytef *) data.bytes;
// 剩余的需要壓縮字節(jié)數(shù)
zStream.avail_in = (uInt) data.length;
// 目前已經(jīng)輸出的字節(jié)數(shù)
zStream.total_out = 0;

2.2.2 調用 deflateInit2()

先看一下 deflateInit2() 的定義

z_streamp strm: z_stream 指針掂墓;

int level: 壓縮等級谦纱,必需為 Z_DEFAULT_COMPRESSION 或者 0 ~ 9 的整數(shù),1為最快君编,9為最大限度壓縮跨嘉,0為不壓縮,數(shù)字越大越耗時吃嘿;

int method: 壓縮算法祠乃,只支持 Z_DEFLATED;

int windowBits: 歷史緩沖區(qū)最大尺寸兑燥,值為 2^windowBits, windowBits 的值為 8~15 時亮瓷,deflate() 方法生成 zlib 格式的數(shù)據(jù),當 windowBits 為 31 時 deflate() 方法生成 gzip 格式降瞳。當取值為 -15 ~ -8 時寺庄,deflate() 生成純 deflate 算法壓縮數(shù)據(jù)(不包含 zlib 和 gzip 格式頭和尾)

int strategy: 用于調整壓縮算法,一般使用 Z_DEFAULT_STRATEGY

ZEXTERN int ZEXPORT deflateInit2 OF((z_streamp strm,
                                     int  level,
                                     int  method,
                                     int  windowBits,
                                     int  memLevel,
                                     int  strategy));

以生成 gzip 格式輸出為例:

OSStatus status = deflateInit2(&zStream, Z_DEFAULT_COMPRESSION, Z_DEFLATED, 31, MAX_MEM_LEVEL, Z_DEFAULT_STRATEGY);
    
if (status != Z_OK) {
    return nil;
}

2.3 生成壓縮數(shù)據(jù)

完成初始化之后力崇,循環(huán)調用 deflate () 方法不斷壓縮數(shù)據(jù)并填充到 NSMutableData 中,直到 deflate () 返回結果不為 Z_BUF_ERROR 或者 Z_OK 為止赢织。

static NSInteger kZlibCompressChunkSize = 2048;
NSMutableData *compressedData = [NSMutableData dataWithLength:kZlibCompressChunkSize];
do {
    if ((status == Z_BUF_ERROR) || (zStream.total_out == compressedData.length)) {
        [compressedData increaseLengthBy:kZlibCompressChunkSize];
    }
    zStream.next_out = (Bytef *)compressedData.bytes + zStream.total_out;
    zStream.avail_out = (uInt)(compressedData.length - zStream.total_out);
    status = deflate(&zStream, Z_FINISH);
} while ((status == Z_BUF_ERROR) || (status == Z_OK));
    
status = deflateEnd(&zStream);
    
if ((status != Z_OK) && (status != Z_STREAM_END)) {
    return nil;
}
    
compressedData.length = zStream.total_out;

3. 完成后的壓縮方法

- (NSData *)zlibCompressedData:(NSData *)data
{
    if (data.length == 0) return data;
    
    z_stream zStream;
    bzero(&zStream, sizeof(zStream));
    
    zStream.zalloc = Z_NULL;
    zStream.zfree = Z_NULL;
    zStream.opaque = Z_NULL;
    zStream.next_in = (Bytef *) data.bytes;
    zStream.avail_in = (uInt) data.length;
    zStream.total_out = 0;
    
    OSStatus status = deflateInit2(&zStream,
                                   Z_DEFAULT_COMPRESSION,
                                   Z_DEFLATED, MAX_WBITS,
                                   MAX_MEM_LEVEL,
                                   Z_DEFAULT_STRATEGY);
    
    if (status != Z_OK) {
        return nil;
    }
    
    static NSInteger kZlibCompressChunkSize = 2048;
    NSMutableData *compressedData = [NSMutableData dataWithLength:kZlibCompressChunkSize];
    do {
        if ((status == Z_BUF_ERROR) || (zStream.total_out == compressedData.length)) {
            [compressedData increaseLengthBy:kZlibCompressChunkSize];
        }
        zStream.next_out = (Bytef *)compressedData.bytes + zStream.total_out;
        zStream.avail_out = (uInt)(compressedData.length - zStream.total_out);
        status = deflate(&zStream, Z_FINISH);
    } while ((status == Z_BUF_ERROR) || (status == Z_OK));
    
    status = deflateEnd(&zStream);
    
    if ((status != Z_OK) && (status != Z_STREAM_END)) {
        return nil;
    }
    
    compressedData.length = zStream.total_out;
    
    return compressedData;
}
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