Zestaw pakietów Androida (APK) to standardowy format pliku pakietu używany do dystrybucji i instalowania oprogramowania aplikacji i oprogramowania pośredniczącego w systemie operacyjnym Google Android. Pliki APK to archiwa w formacie ZIP, które zawierają kod bajtowy aplikacji, zasoby, zasoby, certyfikaty i plik manifestu.
Plik APK zawiera kilka kluczowych komponentów: - AndroidManifest.xml: plik manifestu w formacie XML, który opisuje podstawowe informacje o aplikacji dla narzędzi kompilacji Androida, systemu operacyjnego i Google Play. Obejmuje to nazwę pakietu aplikacji, wersję, prawa dostępu, pliki bibliotek referencyjnych itp. - Classes.dex: klasy skompilowane w formacie pliku DEX zrozumiałym dla środowiska uruchomieniowego Androida. Zawiera skompilowany kod bajtowy Java aplikacji. - Zasoby: zasoby nieskompilowane do resources.arsc, w tym obrazy, tabele ciągów, układy interfejsu użytkownika w XML itp. - Resources.arsc: plik zawierający skompilowane zasoby, takie jak pliki XML dla wartości, rysunków, układów i innych elementów. - Zasoby: katalog zawierający zasoby aplikacji, które można pobrać za pomocą AssetManager. - Katalog META-INF: ten folder zawiera: - MANIFEST.MF: plik manifestu - CERT.RSA: certyfikat aplikacji - CERT.SF: lista zasobów i skrót SHA-1 odpowiadających wierszy w pliku MANIFEST.MF
Struktura typowego pliku APK wygląda następująco:
/AndroidManifest.xml /classes.dex /resources.arsc /res/ drawable/ layout/ values/ /assets/ /META-INF/ MANIFEST.MF CERT.RSA CERT.SF
Podczas instalacji aplikacji urządzenie generuje plik Dalvik Executable (DEX) do wykonania, wyodrębniając plik classes.dex z pobranego pliku APK. Następnie środowisko uruchomieniowe Androida (ART) używa tego pliku DEX do uruchomienia aplikacji. Kod bajtowy w pliku DEX jest oparty na rejestrach, w przeciwieństwie do kodu bajtowego opartego na stosie w plikach .class Java. Kod bajtowy DEX jest zaprojektowany tak, aby był bardziej kompaktowy i wydajny pod względem pamięci niż standardowy kod bajtowy Java.
Podczas opracowywania aplikacji moduły aplikacji Androida są kompilowane do pośrednich niepodpisanych plików APK do debugowania i testowania. Proces kompilacji obejmuje konwersję zasobów aplikacji do skompresowanej formy binarnej, konwersję kodu do formatu DEX i utworzenie ostatecznego pliku APK z skompilowanymi zasobami, kodem i plikiem manifestu Androida. Aby wydać, plik APK musi być podpisany za pomocą magazynu kluczy, który służy do ustalenia autorstwa aplikacji i umożliwia dystrybucję aktualizacji aplikacji.
Google udostępnia narzędzie do pakowania zasobów Androida (aapt) do przeglądania, tworzenia i aktualizowania archiwów zgodnych z Zip (zip, jar, apk). Może również kompilować zasoby do zasobów binarnych. Programiści mogą użyć polecenia „aapt dump”, aby uzyskać informacje o zawartości pliku APK bez wyodrębniania plików. „aapt dump badging” drukuje nazwę pakietu aplikacji, wersję i zawarte działania, podczas gdy „aapt dump permissions” pokazuje zadeklarowane uprawnienia.
Zrozumienie formatu APK jest ważne dla programistów Androida, aby prawidłowo pakować swoje aplikacje do dystrybucji. Jest również przydatny do badania zawartości i zachowania istniejących aplikacji. Badacze ds. bezpieczeństwa często analizują pliki APK, aby zidentyfikować potencjalne luki w zabezpieczeniach lub problemy z prywatnością w aplikacjach Androida.
Podsumowując, zestaw pakietów Androida (APK) to standardowy format pakietu dla aplikacji Androida, zawierający skompilowany kod bajtowy, zasoby, zasoby i metadane w archiwum opartym na ZIP o określonej strukturze. Znajomość formatu APK i narzędzi jest niezbędna do rozwoju Androida, umożliwiając programistom tworzenie, testowanie i publikowanie swoich aplikacji do dystrybucji za pośrednictwem sklepów z aplikacjami, takich jak Google Play.
Kompresja plików redukuje redundancję, dzięki czemu te same informacje wymagają mniej bitów. Górna granica jest wyznaczana przez teorię informacji: dla kompresji bezstratnej limitem jest entropia źródła (zobacz teoremę kodowania źródła Shannona source coding theorem oraz jego oryginalny artykuł z 1948 roku „A Mathematical Theory of Communication”). W kompresji stratnej kompromis między przepływnością a jakością opisuje teoria rate–distortion.
Większość kompresorów działa w dwóch etapach. Najpierw model przewiduje lub ujawnia strukturę danych. Następnie koder zamienia te przewidywania w niemal optymalne wzorce bitowe. Klasyczną rodziną modeli jest Lempel–Ziv LZ77 (1977) i LZ78 (1978) wykrywają powtarzające się podciągi i zamiast surowych bajtów emitują odwołania. Po stronie kodowania kodowanie Huffmana (zob. artykuł z 1952 r.) przypisuje krótsze kody symbolom bardziej prawdopodobnym. Kodowanie arytmetyczne i range coding są jeszcze precyzyjniejsze i zbliżają się do granicy entropii, a nowoczesne Asymmetric Numeral Systems (ANS) osiągają podobne wyniki dzięki szybkim implementacjom tablicowym.
DEFLATE (wykorzystywane przez gzip, zlib i ZIP) łączy LZ77 z kodowaniem Huffmana. Specyfikacje są publiczne: DEFLATE RFC 1951, wrapper zlib RFC 1950i format gzip RFC 1952. Gzip jest przeznaczony do strumieniowania i wprost nie oferuje dostępu losowego. Obrazy PNG standaryzują DEFLATE jako jedyną metodę kompresji (maks. okno 32 KiB) zgodnie ze specyfikacją „Compression method 0… deflate/inflate… at most 32768 bytes” oraz W3C/ISO PNG 2nd Edition.
Zstandard (zstd): nowszy uniwersalny kompresor zaprojektowany dla wysokich współczynników i bardzo szybkiej dekompresji. Format opisano w RFC 8878 (oraz lustrze HTML) i w specyfikacji referencyjnej na GitHubie. Podobnie jak gzip, podstawowa ramka nie celuje w dostęp losowy. Jednym z supermocy zstd są słowniki: niewielkie próbki z korpusu, które dramatycznie poprawiają kompresję wielu małych lub podobnych plików (zob.dokumentację słowników python-zstandard i przykład Nigela Tao). Implementacje akceptują zarówno słowniki „unstructured”, jak i „structured” (dyskusja).
Brotli: zoptymalizowane pod kątem treści webowych (np. fonty WOFF2, HTTP). Łączy statyczny słownik z jądrem LZ+entropia podobnym do DEFLATE. Specyfikacja to RFC 7932, które opisuje też okno 2WBITS−16 z WBITS w [10, 24] (1 KiB−16 B do 16 MiB−16 B) i stwierdza, że nie zapewnia dostępu losowego. Brotli często pokonuje gzip na tekstach webowych, jednocześnie szybko dekodując.
Kontener ZIP: ZIP to archiwum plików, które może przechowywać wpisy z różnymi metodami kompresji (deflate, store, zstd itd.). De facto standardem jest APPNOTE PKWARE (zob.portal APPNOTE, hostowaną kopięoraz omówienia LC ZIP File Format (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 celuje w surową szybkość przy umiarkowanych współczynnikach. Zobacz stronę projektu („extremely fast compression”) oraz opis formatu ramek. Idealne do cache w pamięci, telemetrii lub wrażliwych ścieżek, gdzie dekompresja musi być prawie tak szybka jak RAM.
XZ / LZMA goni za wysoką gęstością (świetnymi współczynnikami) kosztem wolniejszej kompresji. XZ to kontener; ciężar pracy wykonują zwykle LZMA/LZMA2 (modelowanie podobne do LZ77 + range coding). Zobacz format .xz, specyfikację LZMA (Pavlov)oraz notatki jądra Linux o XZ Embedded. XZ zwykle kompresuje lepiej niż gzip i często konkuruje z nowoczesnymi kodekami wysokiego współczynnika, ale wymaga dłuższego kodowania.
bzip2 stosuje Transformację Burrowsa–Wheelera (BWT), move-to-front, RLE i kodowanie Huffmana. Zwykle daje mniejsze pliki niż gzip, ale działa wolniej; zobacz oficjalny podręcznik oraz stronę man (Linux).
Liczy się „rozmiar okna”. Odwołania w DEFLATE mogą sięgać tylko 32 KiB wstecz (RFC 1951) oraz limitu PNG 32 KiB opisanego tutaj. Brotli ma okno od ~1 KiB do 16 MiB (RFC 7932). Zstd dostraja okno i głębokość wyszukiwania poziomami (RFC 8878). Podstawowe strumienie gzip/zstd/brotli są projektowane do sekwencyjnego dekodowania; same formaty nie gwarantują dostępu losowego, choć kontenery (np. indeksy tar, ramek chunked lub indeksy specyficzne dla formatu) mogą go dodać.
Powyższe formaty są bezstratne: odtwarzają dokładnie te same bajty. Kodeki multimedialne często są stratne: odrzucają niewidoczne szczegóły, by osiągnąć niższe bitrate’y. W obrazach klasyczny JPEG (DCT, kwantyzacja, kodowanie entropijne) jest standaryzowany w ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. W audio MP3 (MPEG-1 Layer III) i AAC (MPEG-2/4) używają modeli percepcyjnych i transformacji MDCT (zob.ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7i przegląd MDCT tutaj). Metody stratne i bezstratne mogą współistnieć (np. PNG do UI, kodeki webowe dla obrazów/wideo/audio).
Teoria Shannon 1948 · Rate–distortion · Kodowanie Huffman 1952 · Kodowanie arytmetyczne · Range coding · ANS. Format DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4 frame · Format XZ. Stos BWT Burrows–Wheeler (1994) · podręcznik bzip2. Media JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
Podsumowanie: wybierz kompresor dopasowany do danych i ograniczeń, mierz na prawdziwych próbkach i nie zapominaj o zyskach ze słowników oraz sprytnego ramek. Z odpowiednią parą uzyskasz mniejsze pliki, szybsze transfery i żwawsze aplikacje bez poświęcania poprawności czy przenośności.
Kompresja plików to proces, który zmniejsza rozmiar pliku lub plików, zazwyczaj w celu oszczędności miejsca na dysku lub przyspieszenia transmisji przez sieć.
Kompresja plików działa poprzez identyfikowanie i usuwanie nadmiarowej informacji w danych. Wykorzystuje algorytmy do kodowania oryginalnych danych w mniejszej przestrzeni.
Dwa główne typy kompresji plików to kompresja bezstratna i stratna. Kompresja bezstratna pozwala na idealne przywrócenie oryginalnego pliku, podczas gdy kompresja stratna umożliwia znaczniejsze zmniejszenie rozmiaru kosztem pewnej utraty jakości danych.
Popularnym przykładem narzędzia do kompresji plików jest WinZip, który obsługuje wiele formatów kompresji, w tym ZIP i RAR.
W przypadku kompresji bezstratnej, jakość pozostaje niezmieniona. Jednak przy kompresji stratnej może dojść do zauważalnego spadku jakości, ponieważ eliminuje ona mniej ważne dane, aby bardziej znacząco zmniejszyć rozmiar pliku.
Tak, kompresja plików jest bezpieczna pod względem integralności danych, zwłaszcza przy kompresji bezstratnej. Jednak, jak wszystkie pliki, skompresowane pliki mogą być celem dla złośliwego oprogramowania lub wirusów, dlatego zawsze ważne jest, aby mieć zainstalowane wiarygodne oprogramowanie zabezpieczające.
Prawie wszystkie typy plików można skompresować, w tym pliki tekstowe, obrazy, audio, wideo i pliki oprogramowania. Jednak poziom możliwej do osiągnięcia kompresji może znacznie różnić się w zależności od typu pliku.
Plik ZIP to typ formatu pliku, który wykorzystuje kompresję bezstratną do zmniejszenia rozmiaru jednego lub więcej plików. Wiele plików w pliku ZIP jest efektywnie grupowanych razem w jeden plik, co ułatwia również udostępnianie.
Technicznie tak, chociaż dodatkowe zmniejszenie rozmiaru może być minimalne lub nawet niekorzystne. Kompresowanie już skompresowanego pliku czasami może zwiększyć jego rozmiar z powodu metadanych dodawanych przez algorytm kompresji.
Aby rozpakować plik, zazwyczaj potrzebujesz narzędzia do dekompresji lub rozpakowywania, takiego jak WinZip czy 7-Zip. Te narzędzia mogą wyodrębnić oryginalne pliki z formatu skompresowanego.