制作Pak文件的方法
序言：由于前些时间，一些matrixer常问关于j2me中使用Pak文件的问题。本人虽学艺不深，但满怀热心的做了一番探索，现将制作Pak文件的看法和方法公布出来，大家多多提意见。
一、什么是Pak文件：
Pak文件就是将多个文件打包为一个单独文件，在这个文件中保存着多个文件的数据，当然还有一些描述文件结构的数据。所以将“Pak”作为文件的后缀是一种常规的用法，大家可以自定义其它的文件后缀。
二、为什么使用Pak文件：
由于MIDP对发布安装的j2me程序大小进行了限制，所以缩小发布程序就意味着能够提供更多的程序或者内容（如图片、音乐）给用户。而通过研究发现zip/jar算法对大文件的压缩率高于对等量的多个小文件的压缩率。
当然还有其它方法，这里简单做一下讨论比如使用混淆器ProGuard的“-overloadaggressively”选项使jar文件缩小，但也会导致一些错误，因为这种方法生成jar中的class符合java byte code标准，但是与java语法相悖，严重的可能造成一些jre对Object的序列化错误。
所以使用Pak方法将程序中要用到的资源（图片、音乐、文本）组合为单一文件是一个安全有效的方法。而且对于一些商用程序，完全可以在pak文件中对文件数据进行加密，很好的保护了作者和公司的权益。本人的sample中使用了简单的“加减法”加密，对于手机这类设备来讲是一个效率较高的选择。
三、Pak文件的结构：
大家可以自己设计Pak文件结构，本人这里只是抛砖引玉的作个sample。下面就是本人设计的Pak文件结构：
PAK File Header：Pak文件的头部
* 签名：6字节char数组 * 版本号：32位float * 文件table数量：32位整数 * 密码行为：8位字节 * 密码：8位字节 * 文件唯一ID：10字节char数组 * 保留位：32位整数(4字节)
File Table：Pak文件中包含文件的列表，在一个Pak文件中一个被包含的文件对应一个File Table。
* 文件名：30字节char数组 * 文件大小：32位整型 * 文件在pak文件中的位移：32位整数
Concatenated File Data：按File Table的顺序连接在一起的文件数据。
* 文件数据
四、程序框架：
说明：由于Pak文件的制作和使用分别要使用两个java应用领域：j2se和j2me，所以本人将PakUtil类制作了2个版本（j2se和j2me）。
程序框架如下：
1。PakHeader类，定义了Pak文件头。
2。PakFileTable类，定义Pak文件table。
3。PakUtil类（j2se版），具备两个功能：将多个png图片合成一个Pak文件，并使用简单的加减加密法对其进行加密；从Pak文件中取出png图片，构造byte数组（可以用来构造Image对象）或者写为文件。
PakUtil类（j2me版），具备的功能：从Pak文件中取出png图片，构造byte数组（可以用来构造Image对象）。
五、PakHeader和PakFileTable类：
PakHeader.java：
package cn.org.matrix.gmatrix.gameLab.util.pak;
/**
* Pak文件头：
* 结构：
* 签名：6字节char数组
* 版本号：32位float
* 文件table数量：32位整数
* 密码行为：8位字节
* 密码：8位字节
* 文件唯一ID：10字节char数组
* 保留位：32位整数(4字节)
* @author cleverpig
*
*/
class PakHeader {
//定义文件唯一ID长度
public static final int UNIQUEID_LENGTH=10;
//定义文件签名长度
public static final int SIGNATURE_LENGTH=6;
//定义加法运算
public static final int ADDITION_CIPHERACTION=0;
//定义减法运算
public static final int SUBTRACT_CIHOERACTION=1;
//文件签名
private char[] signature=new char[SIGNATURE_LENGTH];
//版本号
private float version=0f;
//文件table数量
private long numFileTableEntries=0;
//密码使用方法：在原数据上进行加法还是减法
private byte cipherAction=ADDITION_CIPHERACTION;
//密码值
private byte cipherValue=0x00;
//唯一ID
private char[] uniqueID=new char[UNIQUEID_LENGTH];
//保留的4字节
private long reserved=0;
public PakHeader(){
}
/**
* 构造方法
* @param signature 签名
* @param version 版本
* @param numFileTableEntries 文件table数量
* @param cipherAction 密码使用方法
* @param cipherValue 密码值
* @param uniqueID 唯一ID
* @param reserved 保留的2字节
*/
public PakHeader(char[] signature,float version,
long numFileTableEntries,byte cipherAction,
byte cipherValue,char[] uniqueID,long reserved){
for(int i=0;i<SIGNATURE_LENGTH;this.signature[i]=signature[i],i++)
;
this.version=version;
this.cipherAction=cipherAction;
this.numFileTableEntries=numFileTableEntries;
this.cipherValue=cipherValue;
for(int i=0;i<UNIQUEID_LENGTH;this.uniqueID[i]=uniqueID[i],i++)
;
this.reserved=reserved;
}
public byte getCipherValue() {
return cipherValue;
}
public void setCipherValue(byte cipherValue) {
this.cipherValue = cipherValue;
}
public long getNumFileTableEntries() {
return numFileTableEntries;
}
public void setNumFileTableEntries(long numFileTableEntries) {
this.numFileTableEntries = numFileTableEntries;
}
public long getReserved() {
return reserved;
}
public void setReserved(long reserved) {
this.reserved = reserved;
}
public char[] getUniqueID() {
return uniqueID;
}
public void setUniqueID(char[] uniqueID) {
for(int i=0;i<UNIQUEID_LENGTH;this.uniqueID[i]=uniqueID[i],i++)
;
}
public float getVersion() {
return version;
}
public void setVersion(float version) {
this.version = version;
}
public byte getCipherAction() {
return cipherAction;
}
public void setCipherAction(byte cipherAction) {
this.cipherAction = cipherAction;
}
public char[] getSignature() {
return signature;
}
public void setSignature(char[] signature) {
for(int i=0;i<SIGNATURE_LENGTH;this.signature[i] = signature[i],i++)
;
}
/**
* 返回PakHeader的大小
* @return 返回PakHeader的大小
*/
public static int size(){
return SIGNATURE_LENGTH+4+4+1+1+UNIQUEID_LENGTH+4;
}
public String toString(){
String result="";
result+="/t签名:"+new String(this.signature).trim()
+"/t版本号:"+this.version
+"/t文件table数量:"+this.numFileTableEntries
+"/t密码行为:" +this.cipherAction
+"/t密码:"+this.cipherValue
+"/t文件唯一ID:"+new String(this.uniqueID).trim()
+"/t保留位:"+this.reserved;
return result;
}
}
PakFileTable.java
package cn.org.matrix.gmatrix.gameLab.util.pak;
/**
* Pak文件table类
* 文件table结构：
* 文件名：30字节char数组
* 文件大小：32位整型
* 文件在pak文件中的位移：32位整数
* @author cleverpig
*
*/
class PakFileTable {
public static final int FILENAME_LENGTH=30;
//文件名
private char[] fileName=new char[FILENAME_LENGTH];
//文件大小
private long fileSize=0L;
//文件在pak文件中的位移
private long offSet=0L;
public PakFileTable(){
}
/**
* 构造方法
* @param fileName 文件名
* @param fileSize 文件大小
* @param offSet 文件在Pak文件中的位移
*/
public PakFileTable(char[] fileName,
long fileSize,long offSet){
for(int i=0;i<FILENAME_LENGTH;this.fileName[i]=fileName[i],i++)
;
this.fileSize=fileSize;
this.offSet=offSet;
}
public char[] getFileName() {
return fileName;
}
public void setFileName(char[] fileName) {
for(int i=0;i<fileName.length;this.fileName[i]=fileName[i],i++)
;
}
public long getFileSize() {
return fileSize;
}
public void setFileSize(long fileSize) {
this.fileSize = fileSize;
}
public long getOffSet() {
return offSet;
}
public void setOffSet(long offSet) {
this.offSet = offSet;
}
/**
* 返回文件Table的大小
* @return 返回文件Table的大小
*/
public static int size(){
return FILENAME_LENGTH+4+4;
}
public String toString(){
return "/t文件名:"+new String(this.fileName).trim()
+"/t文件大小:"+this.fileSize
+"/t文件位移:"+this.offSet;
}
}
六、PakUtil类（j2se版）：
PakUtil.java
package cn.org.matrix.gmatrix.gameLab.util.pak;
import java.io.*;
import java.util.Vector;
/**
* Pak工具类
* 功能：
* 1.将多个png图片合成一个Pak文件，并使用简单的加减加密法对其进行加密；
* 2.从Pak文件中取出png图片，构造byte数组（可以用来构造Image对象）或者写为文件
* @author cleverpig
*
*/
public class PakUtil {
public PakUtil(){
}
/**
* 返回文件长度
* @param filePath 文件路径
* @return 文件长度
*/
private long getFileSize(String filePath){
File file=new File(filePath);
return file.length();
}
/**
* 返回文件名
* @param filePath 文件路径
* @return 文件名
*/
private String getFileName(String filePath){
File file=new File(filePath);
return file.getName();
}
/**
* 计算文件位移的起始点
* @return 文件位移的起始点
*/
private long workOutOffsetStart(PakHeader header){
//计算出文件头+文件table的长度
return PakHeader.size()+header.getNumFileTableEntries()*PakFileTable.size();
}
/**
* 计算文件位移
* @param fileIndex 文件序号
* @param lastFileOffset 上一个文件位移
* @return文件在pak文件中的位移
*/
private long workOutNextOffset(long sourceFileSize,long lastFileOffset){
return lastFileOffset+sourceFileSize;
}
/**
* 生成文件table
* @param sourceFileName 源文件名
* @param sourceFileSize 源文件长度
* @param currentFileOffset 当前文件位移
* @return 生成的PakFileTable对象
*/
private PakFileTable generateFileTable(String sourceFileName,
long sourceFileSize,long currentFileOffset){
PakFileTable ft=new PakFileTable();
ft.setFileName(sourceFileName.toCharArray());
ft.setFileSize(sourceFileSize);
ft.setOffSet(currentFileOffset);
return ft;
}
/**
* 将char字符数组写入到DataOutputStream中
* @param toWriteCharArray 被写入的char数组
* @param dos DataOutputStream
* @throws Exception
*/
private void writeCharArray(char[] toWriteCharArray,DataOutputStream dos) throws Exception{
for(int i=0;i<toWriteCharArray.length;dos.writeChar(toWriteCharArray[i]),i++);
}
/**
* 使用文件头中的密码对数据进行加密
* @param buff 被加密的数据
* @param buffLength 数据的长度
* @param header 文件头
*/
private void encryptBuff(byte[] buff,int buffLength,PakHeader header){
for(int i=0;i<buffLength;i++){
switch(header.getCipherAction()){
case PakHeader.ADDITION_CIPHERACTION:
buff[i]+=header.getCipherValue();
break;
case PakHeader.SUBTRACT_CIHOERACTION:
buff[i]-=header.getCipherValue();
break;
}
}
}
/**
* 使用文件头中的密码对数据进行解密
* @param buff 被解密的数据
* @param buffLength 数据的长度
* @param header 文件头
*/
private void decryptBuff(byte[] buff,int buffLength,PakHeader header){
for(int i=0;i<buffLength;i++){
switch(header.getCipherAction()){
case PakHeader.ADDITION_CIPHERACTION:
buff[i]-=header.getCipherValue();
break;
case PakHeader.SUBTRACT_CIHOERACTION:
buff[i]+=header.getCipherValue();
break;
}
}
}
/**
* 制作Pak文件
* @param sourceFilePath 源文件路径数组
* @param destinateFilePath 目的文件路径（Pak文件）
* @param cipherAction 密码行为
* @param cipherValue 密码
* @throws Exception
*/
public void makePakFile(String[] sourceFilePath,
String destinateFilePath,PakHeader header) throws Exception{
PakFileTable[] fileTable=new PakFileTable[sourceFilePath.length];
//计算文件位移起始点
long fileOffset=workOutOffsetStart(header);
//逐个建立文件table
for(int i=0;i<sourceFilePath.length;i++){
String sourceFileName=getFileName(sourceFilePath[i]);
long sourceFileSize=getFileSize(sourceFilePath[i]);
PakFileTable ft=generateFileTable(sourceFileName,sourceFileSize,fileOffset);
//计算下一个文件位移
fileOffset=workOutNextOffset(sourceFileSize,fileOffset);
fileTable[i]=ft;
}
//写入文件头
File wFile=new File(destinateFilePath);
FileOutputStream fos=new FileOutputStream(wFile);
DataOutputStream dos=new DataOutputStream(fos);
writeCharArray(header.getSignature(),dos);
dos.writeFloat(header.getVersion());
dos.writeLong(header.getNumFileTableEntries());
dos.writeByte(header.getCipherAction());
dos.writeByte(header.getCipherValue());
writeCharArray(header.getUniqueID(),dos);
dos.writeLong(header.getReserved());
//写入文件table
for(int i=0;i<fileTable.length;i++){
writeCharArray(fileTable[i].getFileName(),dos);
dos.writeLong(fileTable[i].getFileSize());
dos.writeLong(fileTable[i].getOffSet());
}
//写入文件数据
for(int i=0;i<fileTable.length;i++){
File ftFile=new File(sourceFilePath[i]);
FileInputStream ftFis=new FileInputStream(ftFile);
DataInputStream ftDis=new DataInputStream(ftFis);
byte[] buff=new byte[256];
int readLength=0;
while((readLength=ftDis.read(buff))!=-1){
encryptBuff(buff,readLength,header);
dos.write(buff,0,readLength);
}
ftDis.close();
ftFis.close();
}
dos.close();
}
/**
* 从DataInputStream读取char数组
* @param dis DataInputStream
* @param readLength 读取长度
* @return char数组
* @throws Exception
*/
private char[] readCharArray(DataInputStream dis,int readLength) throws Exception{
char[] readCharArray=new char[readLength];
for(int i=0;i<readLength;i++){
readCharArray[i]=dis.readChar();
}
return readCharArray;
}
/**
* 从PAK文件中读取文件头
* @param dis DataInputStream
* @return PakHeader
* @throws Exception
*/
private PakHeader readHeader(DataInputStream dis) throws Exception{
PakHeader header=new PakHeader();
char[] signature=readCharArray(dis,PakHeader.SIGNATURE_LENGTH);
header.setSignature(signature);
header.setVersion(dis.readFloat());
header.setNumFileTableEntries(dis.readLong());
header.setCipherAction(dis.readByte());
header.setCipherValue(dis.readByte());
char[] uniqueID=readCharArray(dis,PakHeader.UNIQUEID_LENGTH);
header.setUniqueID(uniqueID);
header.setReserved(dis.readLong());
return header;
}
/**
* 读取所有的文件table
* @param dis DataInputStream
* @param fileTableNumber 文件表总数
* @return 文件table数组
* @throws Exception
*/
private PakFileTable[] readFileTable(DataInputStream dis,int fileTableNumber) throws Exception{
PakFileTable[] fileTable=new PakFileTable[fileTableNumber];
for(int i=0;i<fileTableNumber;i++){
PakFileTable ft=new PakFileTable();
ft.setFileName(readCharArray(dis,PakFileTable.FILENAME_LENGTH));
ft.setFileSize(dis.readLong());
ft.setOffSet(dis.readLong());
fileTable[i]=ft;
}
return fileTable;
}
/**
* 从pak文件读取文件到byte数组
* @param dis DataInputStream
* @param fileTable PakFileTable
* @return byte数组
* @throws Exception
*/
private byte[] readFileFromPak(DataInputStream dis,PakHeader header,PakFileTable fileTable) throws Exception{
dis.skip(fileTable.getOffSet()-workOutOffsetStart(header));
//
int fileLength=(int)fileTable.getFileSize();
byte[] fileBuff=new byte[fileLength];
int readLength=dis.read(fileBuff,0,fileLength);
if (readLength<fileLength){
System.out.println("读取数据长度不正确");
return null;
}
else{
decryptBuff(fileBuff,readLength,header);
return fileBuff;
}
}
/**
* 将buffer中的内容写入到文件
* @param fileBuff 保存文件内容的buffer
* @param fileName 文件名
* @param extractDir 文件导出目录
* @throws Exception
*/
private void writeFileFromByteBuffer(byte[] fileBuff,String fileName,String extractDir) throws Exception{
String extractFilePath=extractDir+fileName;
File wFile=new File(extractFilePath);
FileOutputStream fos=new FileOutputStream(wFile);
DataOutputStream dos=new DataOutputStream(fos);
dos.write(fileBuff);
dos.close();
fos.close();
}
/**
* 从pak文件中取出指定的文件到byte数组，如果需要的话可以将byte数组写为文件
* @param pakFilePathpak文件路径
* @param extractFileName pak文件中将要被取出的文件名
* @param writeFile 是否需要将byte数组写为文件
* @param extractDir 如果需要的话可以将byte数组写为文件，extractDir为取出数据被写的目录文件
* @return byte数组
* @throws Exception
*/
public byte[] extractFileFromPak(String pakFilePath,
String extractFileName,boolean writeFile,String extractDir) throws Exception{
File rFile=new File(pakFilePath);
FileInputStream fis=new FileInputStream(rFile);
DataInputStream dis=new DataInputStream(fis);
PakHeader header=readHeader(dis);
PakFileTable[] fileTable=readFileTable(dis,(int)header.getNumFileTableEntries());
boolean find=false;
int fileIndex=0;
for(int i=0;i<fileTable.length;i++){
String fileName=new String(fileTable[i].getFileName()).trim();
if (fileName.equals(extractFileName)){
find=true;
fileIndex=i;
break;
}
}
if (find==false){
System.out.println("没有找到指定的文件");
return null;
}
else{
byte[] buff=readFileFromPak(dis,header,fileTable[fileIndex]);
if (writeFile){
writeFileFromByteBuffer(buff,extractFileName,extractDir);
}
else{
dis.close();
fis.close();
}
return buff;
}
}
/**
* 从pak文件中取出指定的Pak文件的信息
* @param pakFilePathpak文件路径
* @return 装载文件头和文件table数组的Vector
* @throws Exception
*/
public Vector showPakFileInfo(String pakFilePath) throws Exception{
File rFile=new File(pakFilePath);
FileInputStream fis=new FileInputStream(rFile);
DataInputStream dis=new DataInputStream(fis);
PakHeader header=readHeader(dis);
PakFileTable[] fileTable=readFileTable(dis,(int)header.getNumFileTableEntries());
Vector result=new Vector();
result.add(header);
result.add(fileTable);
return result;
}
public static void main(String[] argv) throws Exception{
PakUtil pu=new PakUtil();
//构造文件头
char[] signature=new char[PakHeader.SIGNATURE_LENGTH];
signature=new String("012345").toCharArray();
char[] uniqueID=new char[PakHeader.UNIQUEID_LENGTH];
uniqueID=new String("0123456789").toCharArray();
PakHeader header=new PakHeader();
header.setSignature(signature);
header.setNumFileTableEntries(3);
header.setCipherAction((byte)PakHeader.ADDITION_CIPHERACTION);
header.setCipherValue((byte)0x0f);
header.setUniqueID(uniqueID);
header.setVersion(1.0f);
header.setReserved(0L);
String[] filePathArray={"F://eclipse3.1RC3//workspace//gmatrixProject_j2se//testFiles//apple.png",
"F://eclipse3.1RC3//workspace//gmatrixProject_j2se//testFiles//cushaw.png",
"F://eclipse3.1RC3//workspace//gmatrixProject_j2se//testFiles//flash.png"};
String extractFilePath="F://eclipse3.1RC3//workspace//gmatrixProject_j2se//testFiles//test.pak";
//制作Pak文件
System.out.println("制作Pak文件...");
pu.makePakFile(filePathArray,extractFilePath,header);
System.out.println("制作Pak文件完成");
//从Pak文件中取出所有的图片文件
Vector pakInfo=pu.showPakFileInfo(extractFilePath);
header=(PakHeader)pakInfo.elementAt(0);
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