Java 实现高效 MP3 音频合并：摆脱 FFmpeg 的纯本地方案

在 Java 音频处理中，MP3 格式的合并一直是一项技术难点。
大多数开发者默认使用 FFmpeg 命令行来完成任务，但这带来了：

• ⚠️ 高 CPU 占用率
• ⚠️ 外部二进制依赖
• ⚠️ 不适合云端或沙箱环境

本文将介绍一种 纯 Java 实现的 MP3 合并方法，基于 javax.sound.sampled 与 MP3SPI 解码库，无需 FFmpeg、无需转码命令，实现低 CPU 占用的音频拼接。

一、为什么要摆脱 FFmpeg

常见合并命令如下：

ffmpeg -i "concat:1.mp3|2.mp3|3.mp3" -acodec copy output.mp3

虽然简单，但存在严重的性能问题：

👉 因此我们选择了更“纯净”的方案：仅使用 Java 音频 API 与 SPI 解码器。

二、方案概述：MP3 → PCM → 合并 → 输出

由于 MP3 文件帧头和 ID3 信息独立，直接拼接会导致破音或卡顿。
安全的做法是：

MP3 → PCM(WAV) → 拼接 → 输出统一文件

实现流程如下：

1. 解码：将每个 MP3 文件转为标准 PCM 格式；
2. 拼接：基于流式读写实现多个音频文件连续拼接；
3. 输出：保存为 WAV 或重新编码为 MP3。

该方案完全在 JVM 内完成，不依赖外部命令。

三、核心代码逻辑拆解（仅展示关键片段）

1️⃣ MP3 → PCM 解码

利用 MP3SPI 让 Java 自动识别 MP3 文件：

AudioInputStream mp3Stream = AudioSystem.getAudioInputStream(mp3File);
AudioFormat decodedFormat = new AudioFormat(
    AudioFormat.Encoding.PCM_SIGNED,
    baseFormat.getSampleRate(),
    16,
    baseFormat.getChannels(),
    baseFormat.getChannels() * 2,
    baseFormat.getSampleRate(),
    false
);
AudioInputStream decodedStream = AudioSystem.getAudioInputStream(decodedFormat, mp3Stream);

✅ 解码后可使用 Java I/O 流直接处理，不需要加载到内存。

2️⃣ 流式拼接多个音频文件

定义一个继承自 AudioInputStream 的类，顺序读取多个音频文件：

public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
    int bytesRead = currentStream.read(b, off, len);
    if (bytesRead == -1) switchToNextFile();
    return bytesRead;
}

通过这种方式，可以 边读边写，无需临时缓存全部音频数据。

3️⃣ 输出阶段

使用 AudioSystem.write() 将合并结果输出为 WAV：

AudioSystem.write(outputStream, AudioFileFormat.Type.WAVE, outputFile);

如需输出 MP3，可再通过 LAME4J 等纯 Java 编码器进行后处理。

四、依赖配置（Maven）

<dependency>
    <groupId>javazoom</groupId>
    <artifactId>jlayer</artifactId>
    <version>1.0.1</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.googlecode.soundlibs</groupId>
    <artifactId>mp3spi</artifactId>
    <version>1.9.5.4</version>
</dependency>

可选依赖：

• commons-compress：用于底层文件操作；
• lame4j：若需重新编码为 MP3。

五、性能实测：低 CPU、高兼容

在服务器环境下，合并 3 个 5MB 的 MP3 文件仅需 2 秒左右。

六、项目结构与使用示例

主要文件结构：

src
 ├── main/java/com/example/audio/
 │    ├── AudioMp3Merger.java     # 主工具类
 │    └── ConcatenatedAudioInputStream.java  # 拼接流
 └── resources/
      └── logback.xml

示例调用：

List<File> files = List.of(
    new File("input/1.mp3"),
    new File("input/2.mp3")
);
AudioMp3Merger.mergeMp3("output/merged.wav", files);

七、方案亮点总结

八、进阶方向

1. 使用 Java NIO 通道 提升合并速度；
2. 引入 并行拼接 与多线程读写；
3. 支持 在线音频流合并（HTTP InputStream）；
4. 加入 断点续合 与中断恢复机制。

结语

本文展示了一个纯 Java 实现的 MP3 合并工具，它抛弃 FFmpeg 的高负载做法，通过流式 PCM 拼接实现高效、轻量的音频处理方案。
无论是桌面应用还是云端微服务，都能轻松集成这一组件。

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