.tar.xz 檔案格式是一種壓縮檔案格式，它結合了 tar（磁帶檔案）工具程式和 xz 壓縮演算法。它通常用於類 Unix 作業系統，用於有效儲存和分發檔案和目錄。此格式在維持資料完整性的同 時提供高壓縮比，使其成為封存大型資料集、軟體套件和系統備份的理想選擇。
.tar.xz 格式的核心包含兩個主要元件：tar 檔案和 xz 壓縮。tar 工具程式負責將多個檔案和目錄打包成單一檔案，保留原始檔案結構和元資料。它的運作方式是串接每個檔案的內容，並新增一個標頭，其中包含檔案權限、擁有權和時間戳記等資訊。產生的 tar 檔案是一個未壓縮的檔案，其副檔名為 .tar。
建立 tar 檔案後，會套用 xz 壓縮演算法進一步縮小檔案大小。xz 壓縮基於 LZMA2（Lempel-Ziv-Markov 鏈演算法 2）壓縮演算法，它以高壓縮比和高效的解壓縮速度而聞名。LZMA2 使用字典壓縮和範圍編碼技術的組合，與 gzip 或 bzip2 等其他演算法相比，可達到優異的壓縮效能。
xz 壓縮的運作方式是分析輸入資料並找出重複模式。然後，它會將這些模式替換為對字典的參照，而字典會在壓縮過程中動態建立。字典會與壓縮資料一起儲存，以便稍後有效解壓縮。LZMA2 也採用範圍編碼步驟，它會將較短的位元序列指定給出現頻率較高的符號，進一步縮小整體檔案大小。
.tar.xz 格式的主要優點之一是它能有效處理大型檔案。xz 壓縮演算法設計為能順利處理數 GB 甚至數 TB 大小的檔案。它透過將輸入資料處理成較小的區塊（通常每個 1-4 MB）並獨立壓縮它們來達成此目的。這種方法能改善記憶體管理和加快解壓縮速度，因為一次只需要將必要的區塊載入記憶體。
.tar.xz 格式的另一個好處是它在壓縮層級和設定方面的彈性。xz 工具程式提供多個預先定義的壓縮層級，範圍從 0（不壓縮）到 9（最大壓縮）。較高的壓縮層級會產生較小的檔案大小，但在壓縮過程中需要更多的運算資源和時間。使用者也可以微調各種參數，例如字典大小和要使用的 CPU 執行緒 數，以針對其特定需求最佳化壓縮程序。
.tar.xz 格式也包含完整性檢查，以確保壓縮資料的可靠性。預設情況下，xz 會將 CRC-64 校驗和新增到每個壓縮區塊，以便在儲存或傳輸過程中偵測資料損毀。此外，此格式支援整個檔案的選用完整性檢查，例如 SHA-256 或 SHA-512 校驗和，可用於驗證已下載或傳輸檔案的完整性。
若要建立 .tar.xz 檔案，通常會使用 tar 工具程式搭配 -J 或 --xz 選項，後接所需的壓縮層級（例如，-9 表示最大壓縮）。例如，指令 `tar -cJf archive.tar.xz directory/` 會建立指定目錄的壓縮檔案。若要解壓縮 .tar.xz 檔案的內容，可以使用指令 `tar -xJf archive.tar.xz`，它會自動偵測壓縮格式並解壓縮檔案。
在相容性方面，.tar.xz 格式廣泛受到不同作業系統和軟體工具的支援。大多數現代類 Unix 系統，包括 Linux 發行版和 macOS，都內建支援建立和解壓縮 .tar.xz 檔案。Windows 使用者可以使用 7-Zip 或 WinRAR 等第三方工具來處理 .tar.xz 檔案。許多熱門的壓縮函式庫，例如 libarchive 和 XZ Utils，提供 API 和命令列工具，以便以程式方式處理 .tar.xz 檔案。
.tar.xz 格式由於其優異的壓縮比和廣泛的相容性，在開源社群中獲得極高的歡迎度。它通常用於分發原始碼、軟體套件和系統映像。許多 Linux 發行版，例如 Arch Linux 和 Fedora，使用 .tar.xz 作為其預設套件格式。此格式也用於各種備份解決方案和資料封存情境。
總之，.tar.xz 檔案格式結合了用於打包檔案和目錄的 tar 工具程式，以及用於有效壓縮的 xz 壓縮演算法。它提供高壓縮比、有效處理大型檔案，以及內建完整性檢查。此格式廣泛受到不同平台的支援，並已成為在類 Unix 環境中封存和分發資料的熱門選擇。了解 .tar.xz 格式對於系統管理員、開發人員和定期使用壓縮檔案的使用者至關重要。
檔案壓縮透過減少冗餘，讓相同的資訊佔用更少的位元。可壓縮的上限受資訊理論約束：對於無失真壓縮，上界是信源熵（參見香農的信源編碼定理以及他於 1948 年發表的《通信的數學理論》）。對於有失真壓縮，碼率與感知品質之間的權衡由率失真理論描述。
多數壓縮器分兩個階段。首先，模型會預測或揭露資料中的結構。接著，編碼器把這些預測轉成近乎最優的位元型態。經典的建模家族是 Lempel–Ziv：LZ77 (1977)及 LZ78 (1978) 會偵測重複子字串並輸出參照而非原始位元組。編碼面則由霍夫曼編碼（見原始論文1952）為較常出現的符號分配更短的碼字。算術編碼與範圍編碼再進一步逼近熵極限，而現代的非對稱數值系統（ANS）則用查表方式取得相似壓縮率。
DEFLATE（被 gzip、zlib 與 ZIP 採用）把 LZ77 和霍夫曼編碼結合。其規格完全公開：DEFLATERFC 1951、zlib 封裝RFC 1950以及 gzip 檔案格式RFC 1952。Gzip 針對串流設計並明確不提供隨機存取。PNG 影像則把 DEFLATE 規範為唯一的壓縮方式（視窗最多 32 KiB），詳見 PNG 規格「Compression method 0… deflate/inflate… at most 32768 bytes」與W3C/ISO PNG 第二版。
Zstandard (zstd)： 針對高壓縮率與極快解壓而設計的通用壓縮器。格式記載於RFC 8878（以及HTML 鏡像）和 GitHub 上的參考規格文件。與 gzip 類似，基本框架並不追求隨機存取。zstd 的絕招是字典：從語料擷取的小樣本能大幅改善許多小型或相似檔案的壓縮（參閱python-zstandard 字典文件與Nigel Tao 的示例）。各實作同時支援「非結構化」與「結構化」字典（討論）。
Brotli： 為網頁內容（如 WOFF2 字體、HTTP）優化，結合靜態字典與類 DEFLATE 的 LZ+熵編碼核心。規格載於RFC 7932，文件同時指出滑動視窗為 2WBITS-16，WBITS 介於 [10, 24]（1 KiB-16 B 至 16 MiB-16 B），並且不嘗試隨機存取。Brotli 常在網頁文字上優於 gzip，解碼也相當快速。
ZIP 容器： ZIP 是一種檔案封存格式，可存放使用多種壓縮法（deflate、store、zstd 等）的項目。權威規格是 PKWARE 的 APPNOTE（參見APPNOTE 入口、托管副本以及美國國會圖書館的概覽ZIP File Format (PKWARE)/ZIP 6.3.3）。
檔案壓縮是一個減少檔案或檔案群大小的過程，通常用於節省儲存空間或加速網路傳輸。
檔案壓縮運作原理，透過識別並移除數據中的冗餘資訊。它使用演算法將原始數據編碼在較小的空間裡。
兩種主要的檔案壓縮類型是無失真及有失真壓縮。無失真壓縮可以完美地恢復原始檔案，然而有失真壓縮在一些資料品質的損失下能得到更大的壓縮程度。
一個常見的檔案壓縮工具範例是WinZip，它支援多種壓縮格式包括ZIP與RAR。
在無失真壓縮中，質量保持不變。然而，在有失真壓縮中，可能會有顯著的質量下降，因為它刪除了一些較不重要的數據以便更大程度地減少檔案大小。
是的，相對於資料的完整性來說，檔案壓縮是安全的，尤其是無失真壓縮。然而，如同所有檔案，被壓縮的檔案也可能受到惡意軟體或病毒的攻擊，所以總是需要有專業的安全軟體以保護。
幾乎所有種類的檔案都可以被壓縮，包括文字檔案、圖像、音訊、視頻和軟體檔案。然而，壓縮程度可以因檔案類型而有顯著的不同。
ZIP檔是一種使用無失真壓縮以減少一個或多個檔案大小的檔案格式。在ZIP檔中的多個檔案被有效地打包為單一的檔案，這也讓分享變得更加容易。
技術上可行，儘管額外的大小減少可能非常小或甚至適得其反。壓縮一個已經壓縮過的檔案有時可能會增加其大小，原因在於壓縮演算法所增加的metadata。
解壓壓縮的檔案，通常需要一個解壓縮或解zip的工具，像是WinZip或7-Zip。這些工具可以从壓縮格式中提取原始檔案。