Java實現(xiàn)瀏覽器端大文件分片上傳
背景介紹
Breakpoint-http，是不是覺得這個名字有點low，break point斷點。這是一個大文件上傳的一種實現(xiàn)。因為本來很久沒寫過前端了，本來想自己好好寫一番js，可惜因為種種原因而作罷了。該項目是基于一款百度開源的前端上傳控件：WebUploader（百度開源的東西文檔一如既往的差，哈哈?；蛘呤俏依斫饽芰Σ睿?。
Breakpoint-http，當(dāng)初想實現(xiàn)這一塊web大文件上傳，是因為有一天同時詢問我這方面的知識，我發(fā)現(xiàn)好像在實戰(zhàn)中沒寫過這類的代碼啊。既然知道了自己不足那肯定要狠狠補一下。所以才有了這個項目。
對了這個項目是gradle+Spring Boot可能有部分人還沒接觸過這兩個東西，這里就不進行講解了，畢竟這不是重點，把gradle當(dāng)成maven吧，雖然它還有更出色的功能。Spring Boot用來簡化Spring應(yīng)用的初始搭建以及開發(fā)過程，一個約定大于規(guī)范的框架。
項目介紹
Breakpoint-http 是一個基于大文件上傳，并參考網(wǎng)盤上傳文件，而基于web的大文件上傳實現(xiàn)項目。web中上傳大文件沒有桌面軟件那么容易，還好現(xiàn)在是身處于一個html5的時代。我們web端上傳文件常用的做法就是用表單上傳了，一旦上傳的文件大小較大，一旦帶寬跟不上，那用戶只能在哪里一直等著，不能做刷新頁面的操作，并且一旦產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)波動，那么用戶所做的一切就白費了。
Breakpoint-http就是為了保證在web端上傳大文件能達到基本的可靠性的一種方案，方法多種，可能的方案會更出色，歡迎討論。要讓大文件上傳能達到可用性，我們需要做到怎么樣的程度呢？
* 斷點續(xù)傳 最主要的功能之一，在斷網(wǎng)或者在暫停的情況下，能夠在上傳斷點中繼續(xù)上傳。
* 分塊上傳 也是斷點續(xù)傳的基礎(chǔ)之一，把大文件通過前端分塊，然后后臺在組在一起。
* 文件妙傳 這個相信大家在網(wǎng)盤中見過不少了，就是服務(wù)中已經(jīng)有人上傳過得文件，其他人再上傳這個文件就秒上傳到服務(wù)中去。
* 其他功能 把下面這些功能歸類到其他，是因為它們基本都是通過WebUploader(http://fex.baidu.com/webuploader)來實現(xiàn)的，很簡單。
- 多線程上傳 多個線程上傳不同的塊文件。
- 文件進度顯示 顯示文件的上傳完成情況。
- UI等等。
需要知識點
- 基于spring boot開發(fā)的。
- WebUploader，WebUploader是由Baidu WebFE(FEX)團隊開發(fā)的一個簡單的以HTML5為主，F(xiàn)LASH為輔的現(xiàn)代文件上傳組件。
- redis,key-value存儲系統(tǒng)，在這里我把redis用作存儲文件路徑來使用。
- Gradle，Gradle是一個基于JVM的構(gòu)建工具。這里我用Gradle頂替了Maven。嗯，多學(xué)點東西。
啟動項目
main方法直接運行：
(1)找到App啟動類（win.pangniu.learn包下）
(2)執(zhí)行main方法。
(3)然后用瀏覽器訪問：http://localhost:9090
tomcat運行：
(1)執(zhí)行命令gradle war。
(2)在out目錄下找到bphttp.war包。
(3)拷貝到tomcat，然后運行tomcat。
(4)然后用瀏覽器訪問：http://localhost:9090
項目示范
上傳完后的頁面
妙傳功能演示頁面
核心講解
核心原理
該項目核心就是文件分塊上傳。前后端要高度配合，需要雙方約定好一些數(shù)據(jù)，才能完成大文件分塊，我們在項目中要重點解決的以下問題。
* 如何分片；
* 如何合成一個文件；
* 中斷了從哪個分片開始。
如何分，利用強大的js庫，來減輕我們的工作，市場上已經(jīng)能有關(guān)于大文件分塊的輪子，雖然程序員的天性曾迫使我重新造輪子。但是因為時間的關(guān)系還有工作的關(guān)系，我只能罷休了。最后我選擇了百度的WebUploader來實現(xiàn)前端所需。
如何合，在合之前，我們還得先解決一個問題，我們?nèi)绾螀^(qū)分分塊所屬那個文件的。剛開始的時候，我是采用了前端生成了唯一uuid來做文件的標(biāo)志，在每個分片請求上帶上。不過后來在做秒傳的時候我放棄了，采用了Md5來維護分塊和文件關(guān)系。
在服務(wù)端合并文件，和記錄分塊的問題，在這方面其實行業(yè)已經(jīng)給了很好的解決方案了。參考迅雷，你會發(fā)現(xiàn)，每次下載中的時候，都會有兩個文件，一個文件主體，另外一個就是文件臨時文件，臨時文件存儲著每個分塊對應(yīng)字節(jié)位的狀態(tài)。
這些都是需要前后端密切聯(lián)系才能做好，前端需要根據(jù)固定大小對文件進行分片，并且請求中要帶上分片序號和大小。前端發(fā)送請求順利到達后臺后，服務(wù)器只需要按照請求數(shù)據(jù)中給的分片序號和每片分塊大小（分片大小是固定且一樣的）算出開始位置，與讀取到的文件片段數(shù)據(jù)，寫入文件即可。
功能分析
分塊上傳
分塊上傳可以說是我們整個項目的基礎(chǔ)，像斷點續(xù)傳、暫停這些都是需要用到分塊。
分塊這塊相對來說比較簡單。前端是采用了webuploader，分塊等基礎(chǔ)功能已經(jīng)封裝起來，使用方便。
借助webUpload提供給我們的文件API,前端就顯得異常簡單。
// 實例化wu
var uploader = WebUploader.create({
pick: {
id: '#picker',
label: '點擊選擇文件'
},
formData: {
uid: 0,
md5: '',
chunkSize: chunkSize
},
//dnd: '#dndArea',
//paste: '#uploader',
swf: 'js/Uploader.swf',
chunked: true,
chunkSize: chunkSize, // 字節(jié) 1M分塊
threads: 3,
server: 'index/fileUpload',
auto: false,
// 禁掉全局的拖拽功能。這樣不會出現(xiàn)圖片拖進頁面的時候，把圖片打開。
disableGlobalDnd: true,
fileNumLimit: 1024,
fileSizeLimit: 1024 * 1024 * 1024, // 200 M
fileSingleSizeLimit: 1024 * 1024 * 1024 // 50 M
});
分則必合。把大文件分片了，但是分片了就沒有原本文件功能，所以我們要把分片合成為原本的文件。我們只需要把分片按原本位置寫入到文件中去。因為前面原理那一部我們已經(jīng)講到了，我們知道分塊大小和分塊序號，我就可以知道該分塊在文件中的起始位置。所以這里使用RandomAccessFile是明智的，RandomAccessFile能在文件里面前后移動。但是在andomAccessFile的絕大多數(shù)功能，已經(jīng)被JDK1.4的NIO的“內(nèi)存映射文件(memory-mapped files)”取代了。我在該項目中分別寫了使用RandomAccessFile與MappedByteBuffer來合成文件。分別對應(yīng)的方法是uploadFileRandomAccessFile和uploadFileByMappedByteBuffer。兩個方法代碼如下。
public void uploadFileRandomAccessFile(MultipartFileParam param) throws IOException {
String fileName = param.getName();
String tempDirPath = finalDirPath + param.getMd5();
String tempFileName = fileName + "_tmp";
File tmpDir = new File(tempDirPath);
File tmpFile = new File(tempDirPath, tempFileName);
if (!tmpDir.exists()) {
tmpDir.mkdirs();
}
RandomAccessFile accessTmpFile = new RandomAccessFile(tmpFile, "rw");
long offset = CHUNK_SIZE * param.getChunk();
//定位到該分片的偏移量
accessTmpFile.seek(offset);
//寫入該分片數(shù)據(jù)
accessTmpFile.write(param.getFile().getBytes());
// 釋放
accessTmpFile.close();
boolean isOk = checkAndSetUploadProgress(param, tempDirPath);
if (isOk) {
boolean flag = renameFile(tmpFile, fileName);
System.out.println("upload complete !!" + flag + " name=" + fileName);
}
}
public void uploadFileByMappedByteBuffer(MultipartFileParam param) throws IOException {
String fileName = param.getName();
String uploadDirPath = finalDirPath + param.getMd5();
String tempFileName = fileName + "_tmp";
File tmpDir = new File(uploadDirPath);
File tmpFile = new File(uploadDirPath, tempFileName);
if (!tmpDir.exists()) {
tmpDir.mkdirs();
}
RandomAccessFile tempRaf = new RandomAccessFile(tmpFile, "rw");
FileChannel fileChannel = tempRaf.getChannel();
//寫入該分片數(shù)據(jù)
long offset = CHUNK_SIZE * param.getChunk();
byte[] fileData = param.getFile().getBytes();
MappedByteBuffer mappedByteBuffer = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, offset, fileData.length);
mappedByteBuffer.put(fileData);
// 釋放
FileMD5Util.freedMappedByteBuffer(mappedByteBuffer);
fileChannel.close();
boolean isOk = checkAndSetUploadProgress(param, uploadDirPath);
if (isOk) {
boolean flag = renameFile(tmpFile, fileName);
System.out.println("upload complete !!" + flag + " name=" + fileName);
}
}
秒傳功能
秒傳功能，相信大家都體現(xiàn)過了，網(wǎng)盤上傳的時候，發(fā)現(xiàn)上傳的文件秒傳了。其實原理稍微有研究過的同學(xué)應(yīng)該知道，其實就是檢驗文件MD5，記錄下上傳到系統(tǒng)的文件的MD5,在一個文件上傳前先獲取文件內(nèi)容MD5值或者部分取值MD5，然后在匹配系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)。
Breakpoint-http實現(xiàn)秒傳原理，客戶端選擇文件之后，點擊上傳的時候觸發(fā)獲取文件MD5值，獲取MD5后調(diào)用系統(tǒng)一個接口（/index/checkFileMd5），查詢該MD5是否已經(jīng)存在（我在該項目中用redis來存儲數(shù)據(jù)，用文件MD5值來作key，value是文件存儲的地址。）接口返回檢查狀態(tài)，然后再進行下一步的操作。相信大家看代碼就能明白了。
嗯，前端的MD5取值也是用了webuploader自帶的功能，這還是個不錯的工具。
斷點續(xù)傳
斷點續(xù)傳，就是在文件上傳的過程中發(fā)生了中斷，人為因素（暫停）或者不可抗力（斷網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)差）導(dǎo)致了文件上傳到一半失敗了。然后在環(huán)境恢復(fù)的時候，重新上傳該文件，而不至于是從新開始上傳的。
前面也已經(jīng)講過，斷點續(xù)傳的功能是基于分塊上傳來實現(xiàn)的，把一個大文件分成很多個小塊，服務(wù)端能夠把每個上傳成功的分塊都落地下來，客戶端在上傳文件開始時調(diào)用接口快速驗證，條件選擇跳過某個分塊。
實現(xiàn)原理，就是在每個文件上傳前，就獲取到文件MD5取值，在上傳文件前調(diào)用接口（/index/checkFileMd5，沒錯也是秒傳的檢驗接口）如果獲取的文件狀態(tài)是未完成，則返回所有的還沒上傳的分塊的編號，然后前端進行條件篩算出哪些沒上傳的分塊，然后進行上傳。
/**
* 秒傳判斷，斷點判斷
*
* @return
*/
@RequestMapping(value = "checkFileMd5", method = RequestMethod.POST)
@ResponseBody
public Object checkFileMd5(String md5) throws IOException {
Object processingObj = stringRedisTemplate.opsForHash().get(Constants.FILE_UPLOAD_STATUS, md5);
if (processingObj == null) {
return new ResultVo(ResultStatus.NO_HAVE);
}
String processingStr = processingObj.toString();
boolean processing = Boolean.parseBoolean(processingStr);
String value = stringRedisTemplate.opsForValue().get(Constants.FILE_MD5_KEY + md5);
if (processing) {
return new ResultVo(ResultStatus.IS_HAVE, value);
} else {
File confFile = new File(value);
byte[] completeList = FileUtils.readFileToByteArray(confFile);
List<String> missChunkList = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < completeList.length; i++) {
if (completeList[i] != Byte.MAX_VALUE) {
missChunkList.add(i + "");
}
}
return new ResultVo<>(ResultStatus.ING_HAVE, missChunkList);
}
}
總結(jié)
身為一個具有拖延癥的程序猿，寫個文檔及其不容易，這方面還是優(yōu)待加強，寫代碼時間都還沒寫這個文檔長，并且寫了那么久還那么爛的文檔。實在抱歉，望諒解。
獲取代碼
GitHub:https://github.com/Fourwenwen/Breakpoint-http.git
OSChina項目主頁: https://git.oschina.net/Fourwenwen/breakpoint-http.git
參考文獻
[1]http://fex.baidu.com/webuploader/
[2]http://www.zuidaima.com/blog/2819949848316928.htm
[3]https://my.oschina.net/feichexia/blog/212318
到此這篇關(guān)于Java實現(xiàn)瀏覽器端大文件分片上傳的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 大文件分片上傳內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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