java对称加密与非对称加密_java与或非加密

java对称加密与非对称加密

加密方式大致分为两种，对称加密和非对称加密。对称加密是最快速、最简单的一种加密方式，加密（encryption）与解密（decryption）用的是同样的密钥（secret key）。非对称加密为数据的加密与解密提供了一个非常安全的方法，它使用了一对密钥，公钥（public key）和私钥（private key）。私钥只能由一方安全保管，不能外泄，而公钥则可以发给任何请求它的人。因此安全性大大提高。

对称加密

所谓对称加密算法即：加密和解密使用相同密钥的算法。常见的有DES、3DES、AES、PBE等加密算法，这几种算法安全性依次是逐渐增强的。

DES加密

DES是一种对称加密算法，是一种非常简便的加密算法，但是密钥长度比较短。DES加密算法出自IBM的研究，后来被美国政府正式采用，之后开始广泛流传，但是近些年使用越来越少，因为DES使用56位密钥，以现代计算能力，24小时内即可被破解。虽然如此，在某些简单应用中，我们还是可以使用DES加密算法.简单的DES加密算法实现：

public class DESUtil {

    private static final String KEY_ALGORITHM = "DES";
    private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "DES/ECB/PKCS5Padding";//默认的加密算法

    /**
     * DES 加密操作
     *
     * @param content 待加密内容
     * @param key 加密密钥
     * @return 返回Base64转码后的加密数据
     */
    public static String encrypt(String content, String key) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);// 创建密码器

            byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");

            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getSecretKey(key));// 初始化为加密模式的密码器

            byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);// 加密

            return Base64.encodeBase64String(result);//通过Base64转码返回
        } catch (Exception ex) {
            Logger.getLogger(DESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }

        return null;
    }

    /**
     * DES 解密操作
     *
     * @param content
     * @param key
     * @return
     */
    public static String decrypt(String content, String key) {

        try {
            //实例化
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);

            //使用密钥初始化，设置为解密模式
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, getSecretKey(key));

            //执行操作
            byte[] result = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(content));

            return new String(result, "utf-8");
        } catch (Exception ex) {
            Logger.getLogger(DESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }

        return null;
    }

    /**
     * 生成加密秘钥
     *
     * @return
     */
    private static SecretKeySpec getSecretKey(final String key) {
        //返回生成指定算法密钥生成器的 KeyGenerator 对象
        KeyGenerator kg = null;

        try {
            kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            //DES 要求密钥长度为 56
            kg.init(56, new SecureRandom(key.getBytes()));

            //生成一个密钥
            SecretKey secretKey = kg.generateKey();

            return new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), KEY_ALGORITHM);// 转换为DES专用密钥
        } catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
            Logger.getLogger(DESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }

        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String content = "hello,您好";
        String key = "sde@5f98H*^hsff%dfs$r344&df8543*er";
        System.out.println("content:" + content);
        String s1 = DESUtil.encrypt(content, key);
        System.out.println("s1:" + s1);
        System.out.println("s2:"+ DESUtil.decrypt(s1, key));

    }

}
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3DES加密

3DES是一种对称加密算法，在 DES 的基础上，使用三重数据加密算法，对数据进行加密，它相当于是对每个数据块应用三次 DES 加密算法。由于计算机运算能力的增强，原版 DES 密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES 即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加 DES 的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法这样来说，破解的概率就小了很多。缺点由于使用了三重数据加密算法，可能会比较耗性能。简单的3DES加密算法实现：

public class TripDESUtil {

    private static final String KEY_ALGORITHM = "DESede";
    private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "DESede/ECB/PKCS5Padding";//默认的加密算法

    /**
     * DESede 加密操作
     *
     * @param content 待加密内容
     * @param key 加密密钥
     * @return 返回Base64转码后的加密数据
     */
    public static String encrypt(String content, String key) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);// 创建密码器

            byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");

            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getSecretKey(key));// 初始化为加密模式的密码器

            byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);// 加密

            return Base64.encodeBase64String(result);//通过Base64转码返回
        } catch (Exception ex) {
            Logger.getLogger(TripDESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }

        return null;
    }

    /**
     * DESede 解密操作
     *
     * @param content
     * @param key
     * @return
     */
    public static String decrypt(String content, String key) {

        try {
            //实例化
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);

            //使用密钥初始化，设置为解密模式
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, getSecretKey(key));

            //执行操作
            byte[] result = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(content));

            return new String(result, "utf-8");
        } catch (Exception ex) {
            Logger.getLogger(TripDESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }

        return null;
    }

    /**
     * 生成加密秘钥
     *
     * @return
     */
    private static SecretKeySpec getSecretKey(final String key) {
        //返回生成指定算法密钥生成器的 KeyGenerator 对象
        KeyGenerator kg = null;

        try {
            kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            //DESede
            kg.init(new SecureRandom(key.getBytes()));

            //生成一个密钥
            SecretKey secretKey = kg.generateKey();

            return new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), KEY_ALGORITHM);// 转换为DESede专用密钥
        } catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
            Logger.getLogger(TripDESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }

        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String content = "hello,您好";
        String key = "sde@5f98H*^hsff%dfs$r344&df8543*er";
        System.out.println("content:" + content);
        String s1 = TripDESUtil.encrypt(content, key);
        System.out.println("s1:" + s1);
        System.out.println("s2:"+ TripDESUtil.decrypt(s1, key));

    }

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AES加密

AES是一种对称加密算法，在 DES 的基础上，使用三重数据加密算法，对数据进行加密，它相当于是对每个数据块应用三次 DES 加密算法。由于计算机运算能力的增强，原版 DES 密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES 即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加 DES 的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法这样来说，破解的概率就小了很多。缺点由于使用了三重数据加密算法，可能会比较耗性能。简单的AES加密算法实现：

public class AESUtil {

    private static final String KEY_ALGORITHM = "AES";
    private static final String DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";//默认的加密算法

    /**
     * AES 加密操作
     *
     * @param content 待加密内容
     * @param key 加密密钥
     * @return 返回Base64转码后的加密数据
     */
    public static String encrypt(String content, String key) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);// 创建密码器

            byte[] byteContent = content.getBytes("utf-8");

            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getSecretKey(key));// 初始化为加密模式的密码器

            byte[] result = cipher.doFinal(byteContent);// 加密

            return Base64.encodeBase64String(result);//通过Base64转码返回
        } catch (Exception ex) {
            Logger.getLogger(AESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }

        return null;
    }

    /**
     * AES 解密操作
     *
     * @param content
     * @param key
     * @return
     */
    public static String decrypt(String content, String key) {

        try {
            //实例化
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(DEFAULT_CIPHER_ALGORITHM);

            //使用密钥初始化，设置为解密模式
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, getSecretKey(key));

            //执行操作
            byte[] result = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(content));

            return new String(result, "utf-8");
        } catch (Exception ex) {
            Logger.getLogger(AESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }

        return null;
    }

    /**
     * 生成加密秘钥
     *
     * @return
     */
    private static SecretKeySpec getSecretKey(final String key) {
        //返回生成指定算法密钥生成器的 KeyGenerator 对象
        KeyGenerator kg = null;

        try {
            kg = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);

            //AES 要求密钥长度为 128
            kg.init(128, new SecureRandom(key.getBytes()));

            //生成一个密钥
            SecretKey secretKey = kg.generateKey();

            return new SecretKeySpec(secretKey.getEncoded(), KEY_ALGORITHM);// 转换为AES专用密钥
        } catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
            Logger.getLogger(AESUtil.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
        }

        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String content = "hello,您好";
        String key = "sde@5f98H*^hsff%dfs$r344&df8543*er";
        System.out.println("content:" + content);
        String s1 = AESUtil.encrypt(content, key);
        System.out.println("s1:" + s1);
        System.out.println("s2:"+AESUtil.decrypt(s1, key));

    }

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非对称加密

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。一般公钥是公开的，私钥是自己保存。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。安全性相对对称加密来说更高，是一种高级加密方式。

RSA加密

RSA是一种非对称加密算法.RSA有两个密钥，一个是公开的，称为公开密钥；一个是私密的，称为私密密钥。公开密钥是对大众公开的，私密密钥是服务器私有的，两者不能互推得出。用公开密钥对数据进行加密，私密密钥可解密；私密密钥对数据加密，公开密钥可解密。速度较对称加密慢。简单的RSA加密算法实现：

/**
 * <p>
 * RSA公钥/私钥/签名工具包
 * </p>
 * <p>
 * 罗纳德·李维斯特（Ron [R]ivest）、阿迪·萨莫尔（Adi [S]hamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard [A]dleman）
 * </p>
 * <p>
 * 字符串格式的密钥在未在特殊说明情况下都为BASE64编码格式<br/>
 * 由于非对称加密速度极其缓慢，一般文件不使用它来加密而是使用对称加密，<br/>
 * 非对称加密算法可以用来对对称加密的密钥加密，这样保证密钥的安全也就保证了数据的安全
 * </p>
 *
 * @author IceWee
 * @date 2012-4-26
 * @version 1.0
 */
public class RSAUtils {

    /**
     * 加密算法RSA
     */
    public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";

    /**
     * 签名算法
     */
    public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";

    /**
     * 获取公钥的key
     */
    private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";

    /**
     * 获取私钥的key
     */
    private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";

    /**
     * RSA最大加密明文大小
     */
    private static final int MAX_ENCRYPT_BLOCK = 117;

    /**
     * RSA最大解密密文大小
     */
    private static final int MAX_DECRYPT_BLOCK = 128;

    /**
     * <p>
     * 生成密钥对(公钥和私钥)
     * </p>
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Map<String, Object> genKeyPair() throws Exception {
        KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        keyPairGen.initialize(1024);
        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);
        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
        return keyMap;
    }

    /**
     * <p>
     * 用私钥对信息生成数字签名
     * </p>
     *
     * @param data 已加密数据
     * @param privateKey 私钥(BASE64编码)
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {
        byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(privateKey);
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        PrivateKey privateK = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
        signature.initSign(privateK);
        signature.update(data);
        return Base64Utils.encode(signature.sign());
    }

    /**
     * <p>
     * 校验数字签名
     * </p>
     *
     * @param data 已加密数据
     * @param publicKey 公钥(BASE64编码)
     * @param sign 数字签名
     *
     * @return
     * @throws Exception
     *
     */
    public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)
            throws Exception {
        byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(publicKey);
        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        PublicKey publicK = keyFactory.generatePublic(keySpec);
        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
        signature.initVerify(publicK);
        signature.update(data);
        return signature.verify(Base64Utils.decode(sign));
    }

    /**
     * <P>
     * 私钥解密
     * </p>
     *
     * @param encryptedData 已加密数据
     * @param privateKey 私钥(BASE64编码)
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] encryptedData, String privateKey)
            throws Exception {
        byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(privateKey);
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        Key privateK = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateK);
        int inputLen = encryptedData.length;
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        int offSet = 0;
        byte[] cache;
        int i = 0;
        // 对数据分段解密
        while (inputLen - offSet > 0) {
            if (inputLen - offSet > MAX_DECRYPT_BLOCK) {
                cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, MAX_DECRYPT_BLOCK);
            } else {
                cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, inputLen - offSet);
            }
            out.write(cache, 0, cache.length);
            i++;
            offSet = i * MAX_DECRYPT_BLOCK;
        }
        byte[] decryptedData = out.toByteArray();
        out.close();
        return decryptedData;
    }

    /**
     * <p>
     * 公钥解密
     * </p>
     *
     * @param encryptedData 已加密数据
     * @param publicKey 公钥(BASE64编码)
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] encryptedData, String publicKey)
            throws Exception {
        byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(publicKey);
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        Key publicK = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicK);
        int inputLen = encryptedData.length;
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        int offSet = 0;
        byte[] cache;
        int i = 0;
        // 对数据分段解密
        while (inputLen - offSet > 0) {
            if (inputLen - offSet > MAX_DECRYPT_BLOCK) {
                cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, MAX_DECRYPT_BLOCK);
            } else {
                cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, inputLen - offSet);
            }
            out.write(cache, 0, cache.length);
            i++;
            offSet = i * MAX_DECRYPT_BLOCK;
        }
        byte[] decryptedData = out.toByteArray();
        out.close();
        return decryptedData;
    }

    /**
     * <p>
     * 公钥加密
     * </p>
     *
     * @param data 源数据
     * @param publicKey 公钥(BASE64编码)
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String publicKey)
            throws Exception {
        byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(publicKey);
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        Key publicK = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
        // 对数据加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicK);
        int inputLen = data.length;
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        int offSet = 0;
        byte[] cache;
        int i = 0;
        // 对数据分段加密
        while (inputLen - offSet > 0) {
            if (inputLen - offSet > MAX_ENCRYPT_BLOCK) {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, MAX_ENCRYPT_BLOCK);
            } else {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
            }
            out.write(cache, 0, cache.length);
            i++;
            offSet = i * MAX_ENCRYPT_BLOCK;
        }
        byte[] encryptedData = out.toByteArray();
        out.close();
        return encryptedData;
    }

    /**
     * <p>
     * 私钥加密
     * </p>
     *
     * @param data 源数据
     * @param privateKey 私钥(BASE64编码)
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String privateKey)
            throws Exception {
        byte[] keyBytes = Base64Utils.decode(privateKey);
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        Key privateK = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateK);
        int inputLen = data.length;
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        int offSet = 0;
        byte[] cache;
        int i = 0;
        // 对数据分段加密
        while (inputLen - offSet > 0) {
            if (inputLen - offSet > MAX_ENCRYPT_BLOCK) {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, MAX_ENCRYPT_BLOCK);
            } else {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
            }
            out.write(cache, 0, cache.length);
            i++;
            offSet = i * MAX_ENCRYPT_BLOCK;
        }
        byte[] encryptedData = out.toByteArray();
        out.close();
        return encryptedData;
    }

    /**
     * <p>
     * 获取私钥
     * </p>
     *
     * @param keyMap 密钥对
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
        return Base64Utils.encode(key.getEncoded());
    }

    /**
     * <p>
     * 获取公钥
     * </p>
     *
     * @param keyMap 密钥对
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPublicKey(Map<String, Object> keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
        return Base64Utils.encode(key.getEncoded());
    }

}
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public class Base64Utils {

    /**
     * 文件读取缓冲区大小
     */
    private static final int CACHE_SIZE = 1024;

    /**
     * <p>
     * BASE64字符串解码为二进制数据
     * </p>
     *
     * @param base64
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decode(String base64) throws Exception {
        return Base64.decode(base64.getBytes());
    }

    /**
     * <p>
     * 二进制数据编码为BASE64字符串
     * </p>
     *
     * @param bytes
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String encode(byte[] bytes) throws Exception {
        return new String(Base64.encode(bytes));
    }

    /**
     * <p>
     * 将文件编码为BASE64字符串
     * </p>
     * <p>
     * 大文件慎用，可能会导致内存溢出
     * </p>
     *
     * @param filePath
     *            文件绝对路径
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String encodeFile(String filePath) throws Exception {
        byte[] bytes = fileToByte(filePath);
        return encode(bytes);
    }

    /**
     * <p>
     * BASE64字符串转回文件
     * </p>
     *
     * @param filePath
     *            文件绝对路径
     * @param base64
     *            编码字符串
     * @throws Exception
     */
    public static void decodeToFile(String filePath, String base64) throws Exception {
        byte[] bytes = decode(base64);
        byteArrayToFile(bytes, filePath);
    }

    /**
     * <p>
     * 文件转换为二进制数组
     * </p>
     *
     * @param filePath
     *            文件路径
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] fileToByte(String filePath) throws Exception {
        byte[] data = new byte[0];
        File file = new File(filePath);
        if (file.exists()) {
            FileInputStream in = new FileInputStream(file);
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(2048);
            byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
            int nRead = 0;
            while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
                out.write(cache, 0, nRead);
                out.flush();
            }
            out.close();
            in.close();
            data = out.toByteArray();
        }
        return data;
    }

    /**
     * <p>
     * 二进制数据写文件
     * </p>
     *
     * @param bytes
     *            二进制数据
     * @param filePath
     *            文件生成目录
     */
    public static void byteArrayToFile(byte[] bytes, String filePath) throws Exception {
        InputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);
        File destFile = new File(filePath);
        if (!destFile.getParentFile().exists()) {
            destFile.getParentFile().mkdirs();
        }
        destFile.createNewFile();
        OutputStream out = new FileOutputStream(destFile);
        byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
        int nRead = 0;
        while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
            out.write(cache, 0, nRead);
            out.flush();
        }
        out.close();
        in.close();
    }

}
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