Springboot 之 Filter 实现 Gzip 压缩超大 json 对象

简介: Springboot 之 Filter 实现 Gzip 压缩超大 json 对象

简介

在项目中,存在传递超大 json 数据的场景。直接传输超大 json 数据的话,有以下两个弊端

  • 占用网络带宽,而有些云产品就是按照带宽来计费的,间接浪费了钱
  • 传输数据大导致网络传输耗时较长
    为了避免直接传输超大 json 数据,可以对 json 数据进行 Gzip 压缩后,再进行网络传输。
  • 请求头添加 Content-Encoding 标识,传输的数据进行过压缩
  • Servlet Filter 拦截请求,对压缩过的数据进行解压
  • HttpServletRequestWrapper 包装,把解压的数据写入请求体

pom.xml 引入依赖

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <groupId>com.olive</groupId>
  <artifactId>request-uncompression</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <packaging>jar</packaging>
  <name>request-uncompression</name>
  <url>http://maven.apache.org</url>
  <parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.5.14</version>
    <relativePath /> <!-- lookup parent from repository -->
  </parent>
  <properties>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
  </properties>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.projectlombok</groupId>
      <artifactId>lombok</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>com.alibaba.fastjson2</groupId>
      <artifactId>fastjson2</artifactId>
      <version>2.0.14</version>
    </dependency>
<dependency>
      <groupId>commons-io</groupId>
      <artifactId>commons-io</artifactId>
      <version>2.9.0</version>
    </dependency>
  </dependencies>
</project>

创建压缩工具类

GzipUtils 类提供压缩解压相关方法

package com.olive.utils;
import com.alibaba.fastjson2.JSON;
import com.olive.vo.ArticleRequestVO;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.*;
import java.util.zip.GZIPInputStream;
import java.util.zip.GZIPOutputStream;
@Slf4j
public class GzipUtils {
private static final String GZIP_ENCODE_UTF_8 = "UTF-8";
/**
     * 字符串压缩为GZIP字节数组
     *
     * @param str
     * @return
     */
public static byte[] compress(String str) {
return compress(str, GZIP_ENCODE_UTF_8);
    }
/**
     * 字符串压缩为GZIP字节数组
     *
     * @param str
     * @param encoding
     * @return
     */
public static byte[] compress(String str, String encoding) {
if (str == null || str.length() == 0) {
return null;
        }
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
GZIPOutputStream gzip = null;
try {
            gzip = new GZIPOutputStream(out);
            gzip.write(str.getBytes(encoding));
        } catch (IOException e) {
           log.error("compress>>", e);
        }finally {
if(gzip!=null){
try {
                    gzip.close();
                } catch (IOException e) {
                }
            }
        }
return out.toByteArray();
    }
/**
     * GZIP解压缩
     *
     * @param bytes
     * @return
     */
public static byte[] uncompress(byte[] bytes) {
if (bytes == null || bytes.length == 0) {
return null;
        }
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);
GZIPInputStream unGzip = null;
try {
            unGzip = new GZIPInputStream(in);
byte[] buffer = new byte[256];
int n;
while ((n = unGzip.read(buffer)) >= 0) {
                out.write(buffer, 0, n);
            }
        } catch (IOException e) {
            log.error("uncompress>>", e);
        }finally {
if(unGzip!=null){
try {
                    unGzip.close();
                } catch (IOException e) {
                }
            }
        }
return out.toByteArray();
    }
/**
     * 解压并返回String
     *
     * @param bytes
     * @return
     */
public static String uncompressToString(byte[] bytes) throws IOException {
return uncompressToString(bytes, GZIP_ENCODE_UTF_8);
    }
/**
     * @param bytes
     * @return
     */
public static byte[] uncompressToByteArray(byte[] bytes) throws IOException {
return uncompressToByteArray(bytes, GZIP_ENCODE_UTF_8);
    }
/**
     * 解压成字符串
     *
     * @param bytes    压缩后的字节数组
     * @param encoding 编码方式
     * @return 解压后的字符串
     */
public static String uncompressToString(byte[] bytes, String encoding) throws IOException {
byte[] result = uncompressToByteArray(bytes, encoding);
return new String(result);
    }
/**
     * 解压成字节数组
     *
     * @param bytes
     * @param encoding
     * @return
     */
public static byte[] uncompressToByteArray(byte[] bytes, String encoding) throws IOException {
if (bytes == null || bytes.length == 0) {
return null;
        }
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);
GZIPInputStream unGzip = null;
try {
            unGzip = new GZIPInputStream(in);
byte[] buffer = new byte[256];
int n;
while ((n = unGzip.read(buffer)) >= 0) {
                out.write(buffer, 0, n);
            }
return out.toByteArray();
        } catch (IOException e) {
            log.error("uncompressToByteArray>>", e);
throw new IOException("解压缩失败!");
        }finally {
if(unGzip!=null){
                unGzip.close();
            }
        }
    }
/**
     * 将字节流转换成文件
     *
     * @param filename
     * @param data
     * @throws Exception
     */
public static void saveFile(String filename, byte[] data) throws Exception {
FileOutputStream fos = null;
try {
if (data != null) {
String filepath = "/" + filename;
File file = new File(filepath);
if (file.exists()) {
                    file.delete();
                }
                fos = new FileOutputStream(file);
                fos.write(data, 0, data.length);
                fos.flush();
                System.out.println(file);
            }
        }catch (Exception e){
throw e;
        }finally {
if(fos!=null){
                fos.close();
            }
        }
    }
}

对Request进行包装

UnZipRequestWrapper 读取输入流,然进行解压;解压完后,再把解压出来的数据封装到输入流中。

package com.olive.filter;
import com.olive.utils.GzipUtils;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import javax.servlet.ReadListener;
import javax.servlet.ServletInputStream;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletRequestWrapper;
import java.io.*;
/**
 *  Json String 经过压缩后保存为二进制文件 -> 解压缩后还原成 Jso nString转换成byte[]写回body中
 */
@Slf4j
public class UnZipRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper {
private final byte[] bytes;
public UnZipRequestWrapper(HttpServletRequest request) throws IOException {
super(request);
try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(request.getInputStream());
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream()) {
final byte[] body;
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = bis.read(buffer)) > 0) {
                baos.write(buffer, 0, len);
            }
            body = baos.toByteArray();
if (body.length == 0) {
                log.info("Body无内容,无需解压");
                bytes = body;
return;
            }
this.bytes = GzipUtils.uncompressToByteArray(body);
        } catch (IOException ex) {
            log.error("解压缩步骤发生异常!", ex);
throw ex;
        }
    }
@Override
public ServletInputStream getInputStream() throws IOException {
final ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);
return new ServletInputStream() {
@Override
public boolean isFinished() {
return false;
            }
@Override
public boolean isReady() {
return false;
            }
@Override
public void setReadListener(ReadListener readListener) {
            }
public int read() throws IOException {
return byteArrayInputStream.read();
            }
        };
    }
@Override
public BufferedReader getReader() throws IOException {
return new BufferedReader(new InputStreamReader(this.getInputStream()));
    }
}

定义GzipFilter对请求进行拦截

GzipFilter 拦截器根据请求头是否包含Content-Encoding=application/gzip,如果包含就对数据进行解压;否则就直接放过。

package com.olive.filter;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.io.IOException;
/**
 * 解压filter
 */
@Slf4j
@Component
public class GzipFilter implements Filter {
private static final String CONTENT_ENCODING = "Content-Encoding";
private static final String CONTENT_ENCODING_TYPE = "application/gzip";
@Override
public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        log.info("init GzipFilter");
    }
@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
long start = System.currentTimeMillis();
HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest)request;
String encodeType = httpServletRequest.getHeader(CONTENT_ENCODING);
if (encodeType!=null && CONTENT_ENCODING_TYPE.equals(encodeType)) {
            log.info("请求:{} 需要解压", httpServletRequest.getRequestURI());
UnZipRequestWrapper unZipRequest = new UnZipRequestWrapper(httpServletRequest);
            chain.doFilter(unZipRequest, response);
        }else {
            log.info("请求:{} 无需解压", httpServletRequest.getRequestURI());
            chain.doFilter(request,response);
        }
        log.info("耗时:{}ms", System.currentTimeMillis() - start);
    }
@Override
public void destroy() {
        log.info("destroy GzipFilter");
    }
}

注册 GzipFilter 拦截器

package com.olive.config;
import com.olive.filter.GzipFilter;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.web.servlet.FilterRegistrationBean;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
/**
 * 注册filter
 */
@Configuration
public class FilterRegistration {
@Autowired
private GzipFilter gzipFilter;
@Bean
public FilterRegistrationBean<GzipFilter> gzipFilterRegistrationBean() {
        FilterRegistrationBean<GzipFilter> registration = new FilterRegistrationBean<>();
//Filter可以new,也可以使用依赖注入Bean
        registration.setFilter(gzipFilter);
//过滤器名称
        registration.setName("gzipFilter");
//拦截路径
        registration.addUrlPatterns("/*");
//设置顺序
        registration.setOrder(1);
return registration;
    }
}

定义 Controller

该 Controller 非常简单,主要是输入请求的数据

package com.olive.controller;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import com.alibaba.fastjson2.JSON;
import com.olive.vo.ArticleRequestVO;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
public class TestController {
  @RequestMapping("/getArticle")
  public Map<String, Object> getArticle(@RequestBody ArticleRequestVO articleRequestVO){
    Map<String, Object> result = new HashMap<>();
    result.put("code", 200);
    result.put("msg", "success");
    System.out.println(JSON.toJSONString(articleRequestVO));
    return result;
  }
}

Controller 参数接收VO

package com.olive.vo;
import lombok.Data;
import java.io.Serializable;
@Data
public class ArticleRequestVO implements Serializable {
private Long id;
private String title;
private String content;
}

定义 Springboot 引导类

package com.olive;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class Application {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(Application.class);
    }
}

测试

  • 非压缩请求测试
curl -X POST \
  http://127.0.0.1:8080/getArticle \
  -H 'content-type: application/json' \
  -d '{
  "id":1,
  "title": "java乐园",
  "content":"xxxxxxxxxx"
}'
  • 压缩请求测试

不要直接将压缩后的 byte[] 数组当作字符串进行传输,否则压缩后的请求数据比没压缩后的还要大得多!

项目中一般采用以下两种传输压缩后的 byte[] 的方式:

  • 将压缩后的 byet[] 进行 Base64 编码再传输字符串,这种方式会损失掉一部分 GZIP 的压缩效果,适用于压缩结果要存储在 Redis 中的情况
  • 将压缩后的 byte[] 以二进制的形式写入到文件中,请求时直接在 body 中带上文件即可,用这种方式可以不损失压缩效果

小编测试采用第二种方式,采用以下代码把原始数据进行压缩

public static void main(String[] args) {
ArticleRequestVO vo = new ArticleRequestVO();
      vo.setId(1L);
      vo.setTitle("bug弄潮儿");
try {
          byte[] bytes = FileUtils.readFileToByteArray(new File("C:\\Users\\2230\\Desktop\\凯平项目资料\\改装车项目\\CXSSBOOT_DB_DDL-1.0.9.sql"));
          vo.setContent(new String(bytes));
          byte[] dataBytes = compress(JSON.toJSONString(vo));
saveFile("d:/vo.txt", dataBytes);
      } catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }

压缩后数据存储到d:/vo.txt,然后在 postman 中安装下图选择

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