Il formato di file Java Archive (JAR) è un formato di file indipendente dalla piattaforma utilizzato per aggregare e comprimere molti file in un unico file. È basato sul formato di file ZIP e viene utilizzato per distribuire classi Java e metadati e risorse associati. I file JAR fungono da elemento costitutivo fondamentale della piattaforma Java, consentendo agli sviluppatori di confezionare e distribuire applicazioni e librerie Java in modo standardizzato ed efficiente.
Un file JAR è costituito da una raccolta di file di classe, file di risorse e metadati. I file di classe contengono il bytecode Java compilato che può essere eseguito da una Java Virtual Machine (JVM). I file di risorse possono includere vari tipi di dati, come immagini, file di configurazione o altre risorse richieste dall'applicazione Java. I metadati forniscono informazioni sul contenuto del file JAR e su come devono essere elaborati.
La struttura di un file JAR segue un layout specifico. A livello di root, c'è una directory META-INF che contiene file di metadati. Il file più importante in questa directory è il file MANIFEST.MF, che è un file di testo normale che fornisce informazioni sul contenuto del file JAR. Il file manifesto pu ò specificare vari attributi, come la classe principale dell'applicazione, le dipendenze del classpath, le informazioni sulla versione e le impostazioni di sicurezza.
Oltre alla directory META-INF, un file JAR può avere una o più sottodirectory che organizzano i file di classe e i file di risorse. La struttura della sottodirectory in genere rispecchia la gerarchia dei pacchetti delle classi Java contenute nel file JAR. Ad esempio, se una classe appartiene al pacchetto com.example.myapp, verrebbe archiviata nel file JAR nel percorso com/example/myapp/.
Uno dei principali vantaggi del formato JAR è la sua capacità di comprimere i file che contiene. Per impostazione predefinita, i file JAR utilizzano l'algoritmo di compressione ZIP per ridurre le dimensioni dell'archivio. Questa compressione non solo risparmia spazio di archiviazione, ma riduce anche il tempo necessario per trasmettere il file JAR su una rete. Tuttavia, è importante notare che la compressione viene applicata ai singoli file all'interno dell'archivio JAR, non all'intero archivio nel suo insieme.
I file JAR possono essere creati e manipolati utilizzando vari strumenti e librerie. Il Java Development Kit (JDK) fornisce lo strumento da riga di comando jar, che consente agli sviluppatori di creare, aggiornare ed estrarre file JAR. Lo strumento jar supporta varie opzioni per specificare il contenuto del file JAR, impostare gli attributi del manifesto e gestire le firme digitali.
Oltre allo strumento da riga di comando, gli sviluppatori possono anche utilizzare le API Java per creare e manipolare programmaticamente i file JAR. Il pacchetto java.util.jar fornisce classi come JarFile, JarEntry e JarOutputStream, che consentono agli sviluppatori di leggere e scrivere file JAR a livello di programmazione. Queste API consentono un controllo dettagliato sul contenuto e sui metadati del file JAR.
I file JAR svolgono un ruolo cruciale nella distribuzione e distribuzione delle applicazioni Java. Forniscono un modo conveniente per confezionare tutti i file di classe, le risorse e le dipendenze necessari in un unico file che può essere facilmente distribuito ed eseguito su qualsiasi piattaforma che supporti Java. I file JAR possono essere utilizzati per distribuire librerie, framework e applicazioni autonome.
Un caso d'uso comune per i file JAR è la creazione di file JAR eseguibili, noti anche come JAR "fat" o "uber". Un file JAR eseguibile contiene tutte le dipendenze necessarie e può essere eseguito direttamente dall'ambiente di runtime Java. Per creare un JAR eseguibile, il file manifesto deve specificare la classe principale che funge da punto di ingresso per l'applicazione. Quando il file JAR viene eseguito, la JVM avvia automaticamente la classe principale specificata.
I file JAR supportano anche la firma digitale, che consente di verificare l'integrità e l'autenticità del file JAR. Le firme digitali garantiscono che il contenuto del file JAR non sia stato manomesso e che il file JAR provenga da una fonte attendibile. Lo strumento jarsigner fornito dal JDK viene utilizzato per firmare e verificare i file JAR.
Un'altra caratteristica importante dei file JAR è la loro capacità di fungere da componenti del classpath. Il classpath è un insieme di posizioni in cui la JVM cerca file di classe e risorse. I file JAR possono essere aggiunti al classpath, consentendo alla JVM di individuare e caricare classi dall'interno del file JAR. Ciò consente lo sviluppo modulare e l'utilizzo di librerie di terze parti confezionate come file JAR.
In sintesi, il formato di file Java Archive (JAR) è un contenitore versatile e ampiamente utilizzato per il confezionamento e la distribuzione di applicazioni e librerie Java. Fornisce un modo standardizzato per aggregare file di classe, file di risorse e metadati in un unico file compresso. I file JAR semplificano la distribuzione, abilitano lo sviluppo modulare e supportano funzionalità come compressione, firma digitale e gestione del classpath. Comprendere il formato JAR è essenziale per gli sviluppatori Java che lavorano sul confezionamento e sulla distribuzione di applicazioni Java.
La compressione dei file riduce la ridondanza in modo che le stesse informazioni occupino meno bit. Il limite superiore di quanto si può andare è governato dalla teoria dell'informazione: per la compressione senza perdita, il limite è l'entropia della fonte (vedi il teorema della codifica di sorgente di Shannon e il suo articolo originale del 1948 “Una teoria matematica della comunicazione”). Per la compressione con perdita, il compromesso tra velocità e qualità è catturato dalla teoria tasso-distorsione.
La maggior parte dei compressori ha due fasi. In primo luogo, un modello predice o espone la struttura nei dati. In secondo luogo, un codificatore trasforma tali previsioni in modelli di bit quasi ottimali. Una famiglia di modellazione classica è Lempel-Ziv: LZ77 (1977) e LZ78 (1978) rilevano sottostringhe ripetute ed emettono riferimenti invece di byte grezzi. Sul lato della codifica, la codifica di Huffman (vedi l'articolo originale del 1952) assegna codici più brevi a simboli più probabili. La codifica aritmetica e la codifica a intervalli sono alternative a grana più fine che si avvicinano al limite dell'entropia, mentre i moderni Sistemi Numerici Asimmetrici (ANS) ottengono una compressione simile con implementazioni veloci basate su tabelle.
DEFLATE (usato da gzip, zlib e ZIP) combina LZ77 con la codifica di Huffman. Le sue specifiche sono pubbliche: DEFLATE RFC 1951, wrapper zlib RFC 1950, e formato file gzip RFC 1952. Gzip è strutturato per lo streaming ed esplicitamente non tenta di fornire accesso casuale. Le immagini PNG standardizzano DEFLATE come unico metodo di compressione (con una finestra massima di 32 KiB), secondo le specifiche PNG “Metodo di compressione 0… deflate/inflate… al massimo 32768 byte” e W3C/ISO PNG 2a Edizione.
Zstandard (zstd): un compressore generico più recente progettato per rapporti elevati con decompressione molto veloce. Il formato è documentato in RFC 8878 (anche mirror HTML) e nelle specifiche di riferimento su GitHub. Come gzip, il frame di base non mira all'accesso casuale. Uno dei superpoteri di zstd sono i dizionari: piccoli campioni dal tuo corpus che migliorano drasticamente la compressione su molti file piccoli o simili (vedi documenti del dizionario python-zstandard e l'esempio funzionante di Nigel Tao). Le implementazioni accettano dizionari sia “non strutturati” che “strutturati” (discussione).
Brotli: ottimizzato per i contenuti web (ad es. font WOFF2, HTTP). Mescola un dizionario statico con un core di entropia LZ+ simile a DEFLATE. La specifica è RFC 7932, che nota anche una finestra scorrevole di 2WBITS−16 con WBITS in [10, 24] (da 1 KiB−16 B a 16 MiB−16 B) e che non tenta l'accesso casuale. Brotli spesso batte gzip sul testo web decodificando rapidamente.
Contenitore ZIP: ZIP è un archivio di file che può memorizzare voci con vari metodi di compressione (deflate, store, zstd, ecc.). Lo standard de facto è l'APPNOTE di PKWARE (vedi portale APPNOTE, una copia ospitata, e panoramiche LC Formato file ZIP (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 punta alla velocità grezza con rapporti modesti. Vedi la sua pagina del progetto (“compressione estremamente veloce”) e il formato del frame. È ideale per cache in memoria, telemetria o percorsi caldi in cui la decompressione deve essere quasi alla velocità della RAM.
XZ / LZMA spingono per la densità (ottimi rapporti) con una compressione relativamente lenta. XZ è un contenitore; il lavoro pesante è tipicamente svolto da LZMA/LZMA2 (modellazione simile a LZ77 + codifica a intervalli). Vedi formato file .xz, la specifica LZMA (Pavlov), e le note del kernel Linux su XZ Embedded. XZ di solito comprime meglio di gzip e spesso compete con i moderni codec ad alto rapporto, ma con tempi di codifica più lenti.
bzip2 applica la Trasformata di Burrows-Wheeler (BWT), move-to-front, RLE e la codifica di Huffman. È tipicamente più piccolo di gzip ma più lento; vedi il manuale ufficiale e le pagine man (Linux).
La “dimensione della finestra” è importante. I riferimenti DEFLATE possono guardare indietro solo di 32 KiB (RFC 1951 e il limite di 32 KiB di PNG notato qui). La finestra di Brotli varia da circa 1 KiB a 16 MiB (RFC 7932). Zstd regola la finestra e la profondità di ricerca per livello (RFC 8878). I flussi di base gzip/zstd/brotli sono progettati per la decodifica sequenziale; i formati di base non promettono l'accesso casuale, sebbene i contenitori (ad es. indici tar, framing a blocchi o indici specifici del formato) possano stratificarlo.
I formati di cui sopra sono senza perdita: è possibile ricostruire i byte esatti. I codec multimediali sono spesso con perdita: scartano dettagli impercettibili per raggiungere bitrate più bassi. Nelle immagini, il JPEG classico (DCT, quantizzazione, codifica entropica) è standardizzato in ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. Nell'audio, MP3 (MPEG-1 Layer III) e AAC (MPEG-2/4) si basano su modelli percettivi e trasformate MDCT (vedi ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7, e una panoramica MDCT qui). Con perdita e senza perdita possono coesistere (ad es. PNG per le risorse dell'interfaccia utente; codec Web per immagini/video/audio).
Teoria: Shannon 1948 · Velocità-distorsione · Codifica: Huffman 1952 · Codifica aritmetica · Codifica a intervalli · ANS. Formati: DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4 frame · Formato XZ. Stack BWT: Burrows–Wheeler (1994) · manuale bzip2. Media: JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
In conclusione: scegli un compressore che si adatti ai tuoi dati e ai tuoi vincoli, misura su input reali e non dimenticare i vantaggi derivanti dai dizionari e dal framing intelligente. Con la giusta accoppiata, puoi ottenere file più piccoli, trasferimenti più veloci e app più scattanti, senza sacrificare la correttezza o la portabilità.
La compressione dei file è un processo che riduce le dimensioni di un file o di più file, tipicamente per risparmiare spazio di archiviazione o accelerare la trasmissione su una rete.
La compressione dei file funziona identificando e rimuovendo la ridondanza nei dati. Utilizza algoritmi per codificare i dati originali in uno spazio minore.
I due principali tipi di compressione dei file sono la compressione senza perdita e la compressione con perdita. La compressione senza perdita permette di ripristinare perfettamente il file originale, mentre la compressione con perdita consente una riduzione di dimensioni più significativa a costo di una certa perdita nella qualità dei dati.
Un esempio popolare di uno strumento di compressione dei file è WinZip, che supporta più formati di compressione tra cui ZIP e RAR.
Con la compressione senza perdita, la qualità rimane inalterata. Tuttavia, con la compressione con perdita, può esserci una diminuzione notevole della qualità perché elimina dati meno importanti per ridurre più significativamente la dimensione del file.
Sì, la compressione dei file è sicura in termini di integrità dei dati, specialmente con la compressione senza perdita. Tuttavia, come qualsiasi file, i file compressi possono essere presi di mira da malware o virus, quindi è sempre importante avere in atto un software di sicurezza affidabile.
Quasi tutti i tipi di file possono essere compressi, inclusi file di testo, immagini, audio, video e software. Tuttavia, il livello di compressione ottenibile può variare significativamente tra i tipi di file.
Un file ZIP è un tipo di formato di file che utilizza la compressione senza perdita per ridurre le dimensioni di uno o più file. Più file in un file ZIP sono effettivamente raggruppati insieme in un unico file, il che facilita anche la condivisione.
Tecnicamente, sì, anche se la riduzione aggiuntiva delle dimensioni potrebbe essere minima o addirittura controproducente. Comprimere un file già compresso potrebbe a volte aumentare le sue dimensioni a causa dei metadati aggiunti dall'algoritmo di compressione.
Per decomprimere un file, di solito ti serve uno strumento di decompressione o di estrazione, come WinZip o 7-Zip. Questi strumenti possono estrarre i file originali dal formato compresso.