Java如何實現瀏覽器端大文件分片上傳

小編給大家分享一下Java如何實現瀏覽器端大文件分片上傳，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

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。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。或者是我理解能力差）。

??Breakpoint-http，當初想實現這一塊web大文件上傳，是因為有一天同時詢問我這方面的知識，我發現好像在實戰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當成maven吧，雖然它還有更出色的功能。Spring Boot用來簡化Spring應用的初始搭建以及開發過程，一個約定大于規范的框架。

項目介紹

??Breakpoint-http 是一個基于大文件上傳，并參考網盤上傳文件，而基于web的大文件上傳實現項目。web中上傳大文件沒有桌面軟件那么容易，還好現在是身處于一個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，并且一旦產生網絡波動，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？
??* 斷點續傳 最主要的功能之一，在斷網或者在暫停的情況下，能夠在上傳斷點中繼續上傳。
??* 分塊上傳 也是斷點續傳的基礎之一，把大文件通過前端分塊，然后后臺在組在一起。
??* 文件妙傳 這個相信大家在網盤中見過不少了，就是服務中已經有人上傳過得文件，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開發的。

• WebUploader，WebUploader是由Baidu WebFE(FEX)團隊開發的一個簡單的以HTML5為主，FLASH為輔的現代文件上傳組件。

• redis,key-value存儲系統，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的構建工具。這里我用Gradle頂替了Maven。嗯，多學點東西。

啟動項目

main方法直接運行：
(1)找到App啟動類（win.pangniu.learn包下）
(2)執行main方法。
(3)然后用瀏覽器訪問：http://localhost:9090

tomcat運行：
(1)執行命令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據，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，市場上已經能有關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。但是因為時間的關系還有工作的關系，我只能罷休了。最后我選擇了百度的WebUploader來實現前端所需。
如何合，在合之前，我們還得先解決一個問題，我們如何區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系。
在服務端合并文件，和記錄分塊的問題，在這方面其實行業已經給了很好的解決方案了。參考迅雷，你會發現，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字節位的狀態。
這些都是需要前后端密切聯系才能做好，前端需要根據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。前端發送請求順利到達后臺后，服務器只需要按照請求數據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據，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，像斷點續傳、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，分塊等基礎功能已經封裝起來，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 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的絕大多數功能，已經被JDK1.4的NIO的“內存映射文件(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);
        //寫入該分片數據
        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();

            //寫入該分片數據
            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，相信大家都體現過了，網盤上傳的時候，發現上傳的文件秒傳了。其實原理稍微有研究過的同學應該知道，其實就是檢驗文件MD5，記錄下上傳到系統的文件的MD5,在一個文件上傳前先獲取文件內容MD5值或者部分取值MD5，然后在匹配系統上的數據。
Breakpoint-http實現秒傳原理，客戶端選擇文件之后，點擊上傳的時候觸發獲取文件MD5值，獲取MD5后調用系統一個接口（/index/checkFileMd5），查詢該MD5是否已經存在（我在該項目中用redis來存儲數據，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，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。

斷點續傳

斷點續傳，就是在文件上傳的過程中發生了中斷，人為因素（暫停）或者不可抗力（斷網或者網絡差）導致了文件上傳到一半失敗了。然后在環境恢復的時候，重新上傳該文件，而不至于是從新開始上傳的。
 前面也已經講過，斷點續傳的功能是基于分塊上傳來實現的，把一個大文件分成很多個小塊，服務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用接口快速驗證，條件選擇跳過某個分塊。
 實現原理，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);
        }
    }

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