聊一聊 15.5K 的 FileSaver，是如何工作的？

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阿宝哥发布于 2020-12-08

FileSaver.js 是在客户端保存文件的解决方案，非常适合在客户端上生成文件的 Web 应用程序。它简单易用且兼容大多数浏览器，被作为项目依赖应用在 6.3 万的项目中。在近期的项目中，阿宝哥再一次使用到了它，所以就想写篇文章来聊一聊这个优秀的开源项目。

一、FileSaver.js 简介

FileSaver.js 是 HTML5 的 saveAs() FileSaver 实现。它支持大多数主流的浏览器，其兼容性如下图所示：

（图片来源：https://github.com/eligrey/Fi...）

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1.1 saveAs API
```
FileSaver saveAs(Blob/File/Url, optional DOMString filename, optional Object { autoBom })
```
saveAs 方法支持三个参数，第一个参数表示它支持 Blob/File/Url 三种类型，第二个参数表示文件名（可选），而第三个参数表示配置对象（可选）。如果你需要 FlieSaver.js 自动提供 Unicode 文本编码提示（参考：字节顺序标记），则需要设置 { autoBom: true}。

1.2 保存文本
```
let blob = new Blob(["大家好，我是阿宝哥!"], { type: "text/plain;charset=utf-8" });
FileSaver.saveAs(blob, "hello.txt");
```
1.3 保存线上资源
```
FileSaver.saveAs("https://httpbin.org/image", "image.jpg");
```
如果下载的 URL 地址与当前站点是同域的，则将使用 a[download] 方式下载。否则，会先使用同步的 HEAD 请求来判断是否支持 CORS 机制，若支持的话，将进行数据下载并使用 Blob URL 实现文件下载。如果不支持 CORS 机制的话，将会尝试使用 a[download] 方式下载。

标准的 W3C File API Blob 接口并非在所有浏览器中都可用，对于这个问题，你可以考虑使用 Blob.js 来解决兼容性问题。

（图片来源：https://caniuse.com/?search=blob）

1.4 保存 Canvas 画布内容
```
let canvas = document.getElementById("my-canvas");
canvas.toBlob(function(blob) {
  saveAs(blob, "abao.png");
});
```
需要注意的是 canvas.toBlob() 方法并非在所有浏览器中都可用，对于这个问题，你可以考虑使用 canvas-toBlob.js 来解决兼容性问题。

（图片来源：https://caniuse.com/?search=t...）

在以上的示例中，我们多次见到 Blob 的身影，因此在介绍 FileSaver.js 源码时，阿宝哥先来简单介绍一下 Blob 的相关知识。

二、Blob 简介

Blob（Binary Large Object）表示二进制类型的大对象。在数据库管理系统中，将二进制数据存储为一个单一个体的集合。Blob 通常是影像、声音或多媒体文件。在 JavaScript 中 Blob 类型的对象表示不可变的类似文件对象的原始数据。

2.1 Blob 构造函数

Blob 由一个可选的字符串 type（通常是 MIME 类型）和 blobParts 组成：

MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions）多用途互联网邮件扩展类型，是设定某种扩展名的文件用一种应用程序来打开的方式类型，当该扩展名文件被访问的时候，浏览器会自动使用指定应用程序来打开。多用于指定一些客户端自定义的文件名，以及一些媒体文件打开方式。
常见的 MIME 类型有：超文本标记语言文本 .html text/html、PNG 图像 .png image/png、普通文本 .txt text/plain 等。

在 JavaScript 中我们可以通过 Blob 的构造函数来创建 Blob 对象，Blob 构造函数的语法如下：
```
var aBlob = new Blob(blobParts, options);
```
相关的参数说明如下：
- blobParts：它是一个由 ArrayBuffer，ArrayBufferView，Blob，DOMString 等对象构成的数组。DOMStrings 会被编码为 UTF-8。
- options：一个可选的对象，包含以下两个属性：
  - type —— 默认值为 ""，它代表了将会被放入到 blob 中的数组内容的 MIME 类型。
  - endings —— 默认值为 "transparent"，用于指定包含行结束符 \n 的字符串如何被写入。它是以下两个值中的一个： "native"，代表行结束符会被更改为适合宿主操作系统文件系统的换行符，或者 "transparent"，代表会保持 blob 中保存的结束符不变。
介绍完 Blob 之后，我们再来介绍一下 Blob URL。

2.2 Blob URL

Blob URL/Object URL 是一种伪协议，允许 Blob 和 File 对象用作图像，下载二进制数据链接等的 URL 源。在浏览器中，我们使用 URL.createObjectURL 方法来创建 Blob URL，该方法接收一个 Blob 对象，并为其创建一个唯一的 URL，其形式为 blob:<origin>/<uuid>，对应的示例如下：
```
blob:https://example.org/40a5fb5a-d56d-4a33-b4e2-0acf6a8e5f641
```
浏览器内部为每个通过 URL.createObjectURL 生成的 URL 存储了一个 URL → Blob 映射。因此，此类 URL 较短，但可以访问 Blob。生成的 URL 仅在当前文档打开的状态下才有效。它允许引用 <img>、<a> 中的 Blob，但如果你访问的 Blob URL 不再存在，则会从浏览器中收到 404 错误。

上述的 Blob URL 看似很不错，但实际上它也有副作用。虽然存储了 URL → Blob 的映射，但 Blob 本身仍驻留在内存中，浏览器无法释放它。映射在文档卸载时自动清除，因此 Blob 对象随后被释放。但是，如果应用程序寿命很长，那不会很快发生。因此，如果我们创建一个 Blob URL，即使不再需要该 Blob，它也会存在内存中。

针对这个问题，我们可以调用 URL.revokeObjectURL(url) 方法，从内部映射中删除引用，从而允许删除 Blob（如果没有其他引用），并释放内存。

好的，现在我们已经介绍了 Blob 和 Blob URL。如果你还意犹未尽，想深入理解 Blob 的话，可以阅读你不知道的 Blob 这篇文章，接下来我们开始分析 FileSaver.js 的源码。

如果你想了解阅读源码的思路与技巧，可以阅读使用这些思路与技巧，我读懂了多个优秀的开源项目这篇文章。

三、FileSaver.js 源码解析

在 FileSaver.js 内部提供了三种方案来实现文件保存，因此接下来我们将分别来介绍这三种方案。

3.1 方案一

当 FileSaver.js 在保存文件时，如果当前平台中 a 标签支持 download 属性且非 MacOS WebView 环境，则会优先使用 a[download] 来实现文件保存。在具体使用过程中，我们是通过调用 saveAs 方法来保存文件，该方法的定义如下：
```
FileSaver saveAs(Blob/File/Url, optional DOMString filename, optional Object { autoBom })
```
通过观察 saveAs 方法的签名，我们可知该方法支持字符串和 Blob 两种类型的参数，因此在 saveAs 方法内部需要分别处理这两种类型的参数，下面我们先来分析字符串参数的情形。

3.1.1 字符串类型参数

在前面的示例中，我们演示了如何利用 saveAs 方法来保存线上的图片：
```
FileSaver.saveAs("https://httpbin.org/image", "image.jpg");
```
在方案一中，saveAs 方法的处理逻辑如下所示：
```
// Use download attribute first if possible (#193 Lumia mobile) unless this is a macOS WebView
function saveAs(blob, name, opts) {
  var URL = _global.URL || _global.webkitURL;
  var a = document.createElement("a");
  name = name || blob.name || "download";

  a.download = name;
  a.rel = "noopener";

  if (typeof blob === "string") {
    a.href = blob;
    if (a.origin !== location.origin) { // (1)
      corsEnabled(a.href)
        ? download(blob, name, opts)
        : click(a, (a.target = "_blank"));
    } else { // (2)
      click(a);
    }
  } else {
    // 省略处理Blob类型参数
  }
}
```
在以上代码中，如果发现下载资源的 URL 地址与当前站点是非同域的，则会先使用同步的 HEAD 请求来判断是否支持 CORS 机制，若支持的话，就会调用 download 方法进行文件下载。首先我们先来分析 corsEnabled 方法：
```
function corsEnabled(url) {
  var xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open("HEAD", url, false);
  try {
    xhr.send();
  } catch (e) {}
  return xhr.status >= 200 && xhr.status <= 299;
}
```
corsEnabled 方法的实现很简单，就是通过 XMLHttpRequest API 发起一个同步的 HEAD 请求，然后判断返回的状态码是否在 [200 ~ 299] 的范围内。接着我们来看一下 download 方法的具体实现：
```
function download(url, name, opts) {
  var xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open("GET", url);
  xhr.responseType = "blob";
  xhr.onload = function () {
    saveAs(xhr.response, name, opts);
  };
  xhr.onerror = function () {
    console.error("could not download file");
  };
  xhr.send();
}
```
同样 download 方法的实现也很简单，也是通过 XMLHttpRequest API 来发起 HTTP 请求，与大家熟悉的 JSON 格式不同的是，我们需要设置 responseType 的类型为 blob。此外，因为返回的结果是 blob 类型的数据，所以在成功回调函数内部会继续调用 saveAs 方法来实现文件保存。

而对于不支持 CORS 机制或同域的情形，它会调用内部的 click 方法来完成下载功能，该方法的具体实现如下：
```
// `a.click()` doesn't work for all browsers (#465)
function click(node) {
  try {
    node.dispatchEvent(new MouseEvent("click"));
  } catch (e) {
    var evt = document.createEvent("MouseEvents");
    evt.initMouseEvent(
      "click", true, true, window, 0, 0, 0, 80, 20, 
      false, false, false, false, 0, null
    );
    node.dispatchEvent(evt);
  }
}
```
在 click 方法内部，会优先调用 node 对象上的 dispatchEvent 方法来派发 click 事件。当出现异常的时候，会在 catch 语句进行相应的异常处理，catch 语句中的 MouseEvent.initMouseEvent() 方法用于初始化鼠标事件的值。但需要注意的是，该特性已经从 Web 标准中删除，虽然一些浏览器目前仍然支持它，但也许会在未来的某个时间停止支持，请尽量不要使用该特性。

3.1.2 blob 类型参数

同样，在前面的示例中，我们演示了如何利用 saveAs 方法来保存 Blob 类型数据：
```
let blob = new Blob(["大家好，我是阿宝哥!"], { type: "text/plain;charset=utf-8" });
FileSaver.saveAs(blob, "hello.txt");
```
blob 类型参数的处理逻辑，被定义在 saveAs 方法体的 else 分支中：
```
// Use download attribute first if possible (#193 Lumia mobile) unless this is a macOS WebView
function saveAs(blob, name, opts) {
  var URL = _global.URL || _global.webkitURL;
  var a = document.createElement("a");
  name = name || blob.name || "download";

  a.download = name;
  a.rel = "noopener";

  if (typeof blob === "string") {
     // 省略处理字符串类型参数
  } else {
    a.href = URL.createObjectURL(blob);
    setTimeout(function () {
      URL.revokeObjectURL(a.href);
    }, 4e4); // 40s
    setTimeout(function () {
      click(a);
    }, 0);
  }
}
```
对于 blob 类型的参数，首先会通过 createObjectURL 方法来创建 Object URL，然后在通过 click 方法执行文件保存。为了能及时释放内存，在 else 处理分支中，会启动一个定时器来执行清理操作。此时，方案一我们已经介绍完了，接下去要介绍的方案二主要是为了兼容 IE 浏览器。

3.2 方案二

在 Internet Explorer 10 浏览器中，msSaveBlob 和 msSaveOrOpenBlob 方法允许用户在客户端上保存文件，其中 msSaveBlob 方法只提供一个保存按钮，而 msSaveOrOpenBlob 方法提供了保存和打开按钮，对应的使用方式如下所示：
```
window.navigator.msSaveBlob(blobObject, 'msSaveBlob_hello.txt');
window.navigator.msSaveOrOpenBlob(blobObject, 'msSaveBlobOrOpenBlob_hello.txt');
```
了解完上述的知识和方案一中介绍的 corsEnabled、download 和 click 方法后，再来看方案二的代码，就很清晰明了。在满足 "msSaveOrOpenBlob" in navigator 条件时， FileSaver.js 会使用方案二来实现文件保存。跟前面一样，我们先来分析字符串类型参数的处理逻辑。

3.2.1 字符串类型参数
```
// Use msSaveOrOpenBlob as a second approach
function saveAs(blob, name, opts) {
  name = name || blob.name || "download";
  if (typeof blob === "string") {
    if (corsEnabled(blob)) { // 判断是否支持CORS
      download(blob, name, opts);
    } else {
      var a = document.createElement("a");
      a.href = blob;
      a.target = "_blank";
      setTimeout(function () {
        click(a);
      });
    }
  } else {
    // 省略处理Blob类型参数
  }
}
```
3.2.2 blob 类型参数
```
// Use msSaveOrOpenBlob as a second approach
function saveAs(blob, name, opts) {
  name = name || blob.name || "download";
  if (typeof blob === "string") {
    // 省略处理字符串类型参数
  } else {
    navigator.msSaveOrOpenBlob(bom(blob, opts), name); // 提供了保存和打开按钮
  }
}
```
3.3 方案三

如果方案一和方案二都不支持的话，FileSaver.js 就会降级使用 FileReader API 和 open API 新开窗口来实现文件保存。

3.3.1 字符串类型参数
```
// Fallback to using FileReader and a popup
function saveAs(blob, name, opts, popup) {
  // Open a popup immediately do go around popup blocker
  // Mostly only available on user interaction and the fileReader is async so...
  popup = popup || open("", "_blank");
  if (popup) {
    popup.document.title = popup.document.body.innerText = "downloading...";
  }

  if (typeof blob === "string") return download(blob, name, opts);
    // 处理Blob类型参数
}
```
3.3.2 blob 类型参数

对于 blob 类型的参数来说，在 saveAs 方法内部会根据不同的环境选用不同的方案，比如在 Safari 浏览器环境中，它会利用 FileReader API 先把 Blob 对象转换为 Data URL，然后再把该 Data URL 地址赋值给新开的窗口或当前窗口的 location 对象，具体的代码如下：
```
// Fallback to using FileReader and a popup
function saveAs(blob, name, opts, popup) {
  // Open a popup immediately do go around popup blocker
  // Mostly only available on user interaction and the fileReader is async so...
  popup = popup || open("", "_blank");
  if (popup) { // 设置新开窗口的标题
    popup.document.title = popup.document.body.innerText = "downloading...";
  }

  if (typeof blob === "string") return download(blob, name, opts);

  var force = blob.type === "application/octet-stream"; // 二进制流数据
  var isSafari = /constructor/i.test(_global.HTMLElement) || _global.safari;
  var isChromeIOS = /CriOS\/[\d]+/.test(navigator.userAgent);

  if (
    (isChromeIOS || (force && isSafari) || isMacOSWebView) &&
    typeof FileReader !== "undefined"
  ) {
    // Safari doesn't allow downloading of blob URLs
    var reader = new FileReader();
    reader.onloadend = function () {
      var url = reader.result;
      url = isChromeIOS
        ? url
        : url.replace(/^data:[^;]*;/, "data:attachment/file;"); // 处理成附件的形式
      if (popup) popup.location.href = url;
      else location = url;
      popup = null; // reverse-tabnabbing #460
    };
    reader.readAsDataURL(blob);
  } else {
    // 省略Object URL的处理逻辑
  }
}
```
其实对于 FileReader API 来说，除了支持把 File/Blob 对象转换为 Data URL 之外，它还提供了 readAsArrayBuffer() 和 readAsText() 方法，用于把 File/Blob 对象转换为其它的数据格式。在玩转前端二进制文章中，阿宝哥详细介绍了 FileReader API 在前端图片处理场景中的应用，阅读完该文章之后，你们将能轻松看懂以下转换关系图：

最后我们再来看一下 else 分支的代码：
```
function saveAs(blob, name, opts, popup) {
  popup = popup || open("", "_blank");
  if (popup) {
    popup.document.title = popup.document.body.innerText = "downloading...";
  }

  // 处理字符串类型参数
  if (typeof blob === "string") return download(blob, name, opts);

  if (
    (isChromeIOS || (force && isSafari) || isMacOSWebView) &&
    typeof FileReader !== "undefined"
  ) {
    // 省略FileReader API处理逻辑
  } else {
    var URL = _global.URL || _global.webkitURL;
    var url = URL.createObjectURL(blob);
    if (popup) popup.location = url;
    else location.href = url;
    popup = null; // reverse-tabnabbing #460
    setTimeout(function () {
      URL.revokeObjectURL(url);
    }, 4e4); // 40s
  }
}
```
到这里 FileSaver.js 这个库的源码已经分析完成了，跟着阿宝哥阅读上述源码之后，是不是觉得写一个兼容性好、简单易用的第三方库是多么不容易。在实际项目中，如果你需要保存超过 blob 大小限制的超大文件，或者没有足够的内存空间，你可以考虑使用更高级的 StreamSaver.js 库来实现文件保存功能。

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四、参考资源
前端 javascript 文件下载

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一、FileSaver.js 简介

1.1 saveAs API

1.2 保存文本

1.3 保存线上资源

1.4 保存 Canvas 画布内容

二、Blob 简介

2.1 Blob 构造函数

2.2 Blob URL

三、FileSaver.js 源码解析

3.1 方案一

3.1.1 字符串类型参数

3.1.2 blob 类型参数

3.2 方案二

3.2.1 字符串类型参数

3.2.2 blob 类型参数

3.3 方案三

3.3.1 字符串类型参数

3.3.2 blob 类型参数

四、参考资源