• HTML5实现大文件分片上传实例


    一、 功能性需求与非功能性需求

    要求操作便利,一次选择多个文件和文件夹进行上传;
    支持PC端全平台操作系统,Windows,Linux,Mac

    支持文件和文件夹的批量下载,断点续传。刷新页面后继续传输。关闭浏览器后保留进度信息。

    支持文件夹批量上传下载,服务器端保留文件夹层级结构,服务器端文件夹层级结构与本地相同。

    支持大文件批量上传(20G)和下载,同时需要保证上传期间用户电脑不出现卡死等体验;
    支持文件夹上传,文件夹中的文件数量达到1万个以上,且包含层级结构。

    支持断点续传,关闭浏览器或刷新浏览器后仍然能够保留进度。

    支持文件夹结构管理,支持新建文件夹,支持文件夹目录导航

    交互友好,能够及时反馈上传的进度;

    服务端的安全性,不因上传文件功能导致JVM内存溢出影响其他功能使用;

    最大限度利用网络上行带宽,提高上传速度;


    二、 设计分析

    对于大文件的处理,无论是用户端还是服务端,如果一次性进行读取发送、接收都是不可取,很容易导致内存问题。所以对于大文件上传,采用切块分段上传

    从上传的效率来看,利用多线程并发上传能够达到最大效率。


    三、解决方案:

    文件上传页面的前端可以选择使用一些比较好用的上传组件,例如百度的开源组件WebUploader,泽优软件的up6,这些组件基本能满足文件上传的一些日常所需功能,如异步上传文件,文件夹,拖拽式上传,黏贴上传,上传进度监控,文件缩略图,甚至是大文件断点续传,大文件秒传。 

    在web项目中上传文件夹现在已经成为了一个主流的需求。在OA,或者企业ERP系统中都有类似的需求。上传文件夹并且保留层级结构能够对用户行成很好的引导,用户使用起来也更方便。能够提供更高级的应用支撑。

    文件夹数据表结构

    CREATE TABLE IF NOT EXISTS `up6_folders` (

      `f_id`               char(32) NOT NULL ,

      `f_nameLoc`               varchar(255) default '',

      `f_pid`                   char(32) default '',

      `f_uid`                   int(11) default '0',

      `f_lenLoc`           bigint(19) default '0',

      `f_sizeLoc`               varchar(50) default '0',

      `f_pathLoc`               varchar(255) default '',

      `f_pathSvr`               varchar(255) default '',

      `f_pathRel`               varchar(255) default '',

      `f_folders`               int(11) default '0',

      `f_fileCount`        int(11) default '0',

      `f_filesComplete`    int(11) default '0',

      `f_complete`              tinyint(1) default '0',

      `f_deleted`               tinyint(1) default '0',

      `f_time`                  timestamp NULL default CURRENT_TIMESTAMP on update CURRENT_TIMESTAMP,

      `f_pidRoot`               char(32) default '',

      PRIMARY KEY  (`f_id`)

    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 AUTO_INCREMENT=1 ;

    文件数据表结构

    CREATE TABLE IF NOT EXISTS `up6_files` (

      `f_id`               char(32) NOT NULL,

      `f_pid`                   char(32) default '',        /*父级文件夹ID*/

      `f_pidRoot`               char(32) default '',        /*根级文件夹ID*/

      `f_fdTask`           tinyint(1) default '0',     /*是否是一条文件夹信息*/

      `f_fdChild`               tinyint(1) default '0',     /*是否是文件夹中的文件*/

      `f_uid`                   int(11) default '0',

      `f_nameLoc`               varchar(255) default '',    /*文件在本地的名称(原始文件名称)*/

      `f_nameSvr`               varchar(255) default '',    /*文件在服务器的名称*/

      `f_pathLoc`               varchar(512) default '',    /*文件在本地的路径*/

      `f_pathSvr`               varchar(512) default '',    /*文件在远程服务器中的位置*/

      `f_pathRel`               varchar(512) default '',

      `f_md5`                   varchar(40) default '',     /*文件MD5*/

      `f_lenLoc`           bigint(19) default '0',     /*文件大小*/

      `f_sizeLoc`               varchar(10) default '0',    /*文件大小(格式化的)*/

      `f_pos`                   bigint(19) default '0',     /*续传位置*/

      `f_lenSvr`           bigint(19) default '0',     /*已上传大小*/

      `f_perSvr`           varchar(7) default '0%',    /*已上传百分比*/

      `f_complete`              tinyint(1) default '0',     /*是否已上传完毕*/

      `f_time`                  timestamp NULL default CURRENT_TIMESTAMP on update CURRENT_TIMESTAMP,

      `f_deleted`               tinyint(1) default '0',

      `f_scan`                  tinyint(1) default '0',

      PRIMARY KEY  (`f_id`)

    ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 AUTO_INCREMENT=1 ;

    该项目核心就是文件分块上传。前后端要高度配合,需要双方约定好一些数据,才能完成大文件分块,我们在项目中要重点解决的以下问题。

    * 如何分片;

    * 如何合成一个文件;

    * 中断了从哪个分片开始。

    如何分,利用强大的js库,来减轻我们的工作,市场上已经能有关于大文件分块的轮子,虽然程序员的天性曾迫使我重新造轮子。但是因为时间的关系还有工作的关系,我只能罢休了。最后我选择了百度的WebUploader来实现前端所需。

    如何合,在合之前,我们还得先解决一个问题,我们如何区分分块所属那个文件的。刚开始的时候,我是采用了前端生成了唯一uuid来做文件的标志,在每个分片请求上带上。不过后来在做秒传的时候我放弃了,采用了Md5来维护分块和文件关系。

    在服务端合并文件,和记录分块的问题,在这方面其实行业已经给了很好的解决方案了。参考迅雷,你会发现,每次下载中的时候,都会有两个文件,一个文件主体,另外一个就是文件临时文件,临时文件存储着每个分块对应字节位的状态。

    这些都是需要前后端密切联系才能做好,前端需要根据固定大小对文件进行分片,并且请求中要带上分片序号和大小。前端发送请求顺利到达后台后,服务器只需要按照请求数据中给的分片序号和每片分块大小(分片大小是固定且一样的)算出开始位置,与读取到的文件片段数据,写入文件即可。

    为了便于开发,我 将服务端的业务逻辑进行了如下划分,分成初始化,块处理,文件上传完毕等。

    服务端的业务逻辑模块如下

    功能分析:

    文件夹生成模块

    文件夹上传完毕后由服务端进行扫描代码如下

    public class fd_scan

    {

        DbHelper db;

        Connection con;

        PreparedStatement cmd_add_f = null;

        PreparedStatement cmd_add_fd = null;

        public FileInf root = null;//根节点

       

        public fd_scan()

        {

            this.db = new DbHelper();

            this.con = this.db.GetCon();       

        }

       

        public void makeCmdF()

        {

            StringBuilder sb = new StringBuilder();

            sb.append("insert into up6_files (");

            sb.append(" f_id");//1

            sb.append(",f_pid");//2

            sb.append(",f_pidRoot");//3

            sb.append(",f_fdTask");//4

            sb.append(",f_fdChild");//5

            sb.append(",f_uid");//6

            sb.append(",f_nameLoc");//7

            sb.append(",f_nameSvr");//8

            sb.append(",f_pathLoc");//9

            sb.append(",f_pathSvr");//10

            sb.append(",f_pathRel");//11

            sb.append(",f_md5");//12

            sb.append(",f_lenLoc");//13

            sb.append(",f_sizeLoc");//14

            sb.append(",f_lenSvr");//15

            sb.append(",f_perSvr");//16

            sb.append(",f_complete");//17

           

            sb.append(") values(");

           

            sb.append(" ?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(")");

            try {

                this.cmd_add_f = this.con.prepareStatement(sb.toString());

                this.cmd_add_f.setString(1, "");//id

                this.cmd_add_f.setString(2, "");//pid

                this.cmd_add_f.setString(3, "");//pidRoot

                this.cmd_add_f.setBoolean(4, true);//fdTask

                this.cmd_add_f.setBoolean(5, false);//f_fdChild

                this.cmd_add_f.setInt(6, 0);//f_uid

                this.cmd_add_f.setString(7, "");//f_nameLoc

                this.cmd_add_f.setString(8, "");//f_nameSvr

                this.cmd_add_f.setString(9, "");//f_pathLoc

                this.cmd_add_f.setString(10, "");//f_pathSvr

                this.cmd_add_f.setString(11, "");//f_pathRel

                this.cmd_add_f.setString(12, "");//f_md5

                this.cmd_add_f.setLong(13, 0);//f_lenLoc

                this.cmd_add_f.setString(14, "");//f_sizeLoc

                this.cmd_add_f.setLong(15, 0);//f_lenSvr            

                this.cmd_add_f.setString(16, "");//f_perSvr

                this.cmd_add_f.setBoolean(17, true);//f_complete

            } catch (SQLException e) {

                // TODO Auto-generated catch block

                e.printStackTrace();

            }

        }

       

        public void makeCmdFD()

        {

            StringBuilder sb = new StringBuilder();

            sb.append("insert into up6_folders (");

            sb.append(" f_id");//1

            sb.append(",f_pid");//2

            sb.append(",f_pidRoot");//3

            sb.append(",f_nameLoc");//4

            sb.append(",f_uid");//5

            sb.append(",f_pathLoc");//6

            sb.append(",f_pathSvr");//7

            sb.append(",f_pathRel");//8

            sb.append(",f_complete");//9

            sb.append(") values(");//

            sb.append(" ?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(",?");

            sb.append(")");

            try {

                this.cmd_add_fd = this.con.prepareStatement(sb.toString());

                this.cmd_add_fd.setString(1, "");//id

                this.cmd_add_fd.setString(2, "");//pid

                this.cmd_add_fd.setString(3, "");//pidRoot

                this.cmd_add_fd.setString(4, "");//name

                this.cmd_add_fd.setInt(5, 0);//f_uid

                this.cmd_add_fd.setString(6, "");//pathLoc

                this.cmd_add_fd.setString(7, "");//pathSvr

                this.cmd_add_fd.setString(8, "");//pathRel

                this.cmd_add_fd.setBoolean(9, true);//complete

            } catch (SQLException e) {

                // TODO Auto-generated catch block

                e.printStackTrace();

            }

        }

       

        protected void GetAllFiles(FileInf inf,String root)

        {

            File dir = new File(inf.pathSvr);

            File [] allFile = dir.listFiles();

            for(int i = 0; i < allFile.length; i++)

            {

                if(allFile[i].isDirectory())

                {

                    FileInf fd = new FileInf();

                    String uuid = UUID.randomUUID().toString();

                    uuid = uuid.replace("-", "");

                    fd.id = uuid;

                    fd.pid = inf.id;

                    fd.pidRoot = this.root.id;

                    fd.nameSvr = allFile[i].getName();

                    fd.nameLoc = fd.nameSvr;

                    fd.pathSvr = allFile[i].getPath();

                    fd.pathSvr = fd.pathSvr.replace("\", "/");

                    fd.pathRel = fd.pathSvr.substring(root.length() + 1);

                    fd.perSvr = "100%";

                    fd.complete = true;

                    this.save_folder(fd);

                   

                    this.GetAllFiles(fd, root);

                }

                else

                {

                    FileInf fl = new FileInf();

                    String uuid = UUID.randomUUID().toString();

                    uuid = uuid.replace("-", "");

                    fl.id = uuid;

                    fl.pid = inf.id;

                    fl.pidRoot = this.root.id;

                    fl.nameSvr = allFile[i].getName();

                    fl.nameLoc = fl.nameSvr;

                    fl.pathSvr = allFile[i].getPath();

                    fl.pathSvr = fl.pathSvr.replace("\", "/");

                    fl.pathRel = fl.pathSvr.substring(root.length() + 1);

                    fl.lenSvr = allFile[i].length();

                    fl.lenLoc = fl.lenSvr;

                    fl.perSvr = "100%";

                    fl.complete = true;

                    this.save_file(fl);

                }

            }

        }

       

        protected void save_file(FileInf f)

        {      

            try {

                this.cmd_add_f.setString(1, f.id);//id

                this.cmd_add_f.setString(2, f.pid);//pid

                this.cmd_add_f.setString(3, f.pidRoot);//pidRoot

                this.cmd_add_f.setBoolean(4, f.fdTask);//fdTask

                this.cmd_add_f.setBoolean(5, true);//f_fdChild

                this.cmd_add_f.setInt(6, f.uid);//f_uid

                this.cmd_add_f.setString(7, f.nameLoc);//f_nameLoc

                this.cmd_add_f.setString(8, f.nameSvr);//f_nameSvr

                this.cmd_add_f.setString(9, f.pathLoc);//f_pathLoc

                this.cmd_add_f.setString(10, f.pathSvr);//f_pathSvr

                this.cmd_add_f.setString(11, f.pathRel);//f_pathRel

                this.cmd_add_f.setString(12, f.md5);//f_md5

                this.cmd_add_f.setLong(13, f.lenLoc);//f_lenLoc

                this.cmd_add_f.setString(14, f.sizeLoc);//f_sizeLoc

                this.cmd_add_f.setLong(15, f.lenSvr);//f_lenSvr        

                this.cmd_add_f.setString(16, f.perSvr);//f_perSvr

                this.cmd_add_f.setBoolean(17, f.complete);//f_complete

                this.cmd_add_f.executeUpdate();

            } catch (SQLException e) {

                // TODO Auto-generated catch block

                e.printStackTrace();

            }//

        }

       

        protected void save_folder(FileInf f)

        {

            try {

                this.cmd_add_fd.setString(1, f.id);//id

                this.cmd_add_fd.setString(2, f.pid);//pid

                this.cmd_add_fd.setString(3, f.pidRoot);//pidRoot

                this.cmd_add_fd.setString(4, f.nameSvr);//name

                this.cmd_add_fd.setInt(5, f.uid);//f_uid

                this.cmd_add_fd.setString(6, f.pathLoc);//pathLoc

                this.cmd_add_fd.setString(7, f.pathSvr);//pathSvr

                this.cmd_add_fd.setString(8, f.pathRel);//pathRel

                this.cmd_add_fd.setBoolean(9, f.complete);//complete

                this.cmd_add_fd.executeUpdate();

            } catch (SQLException e) {

                // TODO Auto-generated catch block

                e.printStackTrace();

            }

        }

       

        public void scan(FileInf inf, String root) throws IOException, SQLException

        {

            this.makeCmdF();

            this.makeCmdFD();

            this.GetAllFiles(inf, root);

            this.cmd_add_f.close();

            this.cmd_add_fd.close();

            this.con.close();

        }

    }

    分块上传,分块处理逻辑应该是最简单的逻辑了,up6已经将文件进行了分块,并且对每个分块数据进行了标识,这些标识包括文件块的索引,大小,偏移,文件MD5,文件块MD5(需要开启)等信息,服务端在接收这些信息后便可以非常方便的进行处理了。比如将块数据保存到分布式存储系统中

    分块上传可以说是我们整个项目的基础,像断点续传、暂停这些都是需要用到分块。

    分块这块相对来说比较简单。前端是采用了webuploader,分块等基础功能已经封装起来,使用方便。

    借助webUpload提供给我们的文件API,前端就显得异常简单。

    前台HTML模板

    this.GetHtmlFiles = function()

    {

         var acx = "";

         acx += '<div class="file-item" id="tmpFile" name="fileItem">

                    <div class="img-box"><img name="file" src="js/file.png"/></div>

                       <div class="area-l">

                           <div class="file-head">

                                <div name="fileName" class="name">HttpUploader程序开发.pdf</div>

                                <div name="percent" class="percent">(35%)</div>

                                <div name="fileSize" class="size" child="1">1000.23MB</div>

                        </div>

                           <div class="process-border"><div name="process" class="process"></div></div>

                           <div name="msg" class="msg top-space">15.3MB 20KB/S 10:02:00</div>

                       </div>

                       <div class="area-r">

                        <span class="btn-box" name="cancel" title="取消"><img name="stop" src="js/stop.png"/><div>取消</div></span>

                        <span class="btn-box hide" name="post" title="继续"><img name="post" src="js/post.png"/><div>继续</div></span>

                           <span class="btn-box hide" name="stop" title="停止"><img name="stop" src="js/stop.png"/><div>停止</div></span>

                           <span class="btn-box hide" name="del" title="删除"><img name="del" src="js/del.png"/><div>删除</div></span>

                       </div>';

         acx += '</div>';

         acx += '<div class="file-item" name="folderItem">

                       <div class="img-box"><img name="folder" src="js/folder.png"/></div>

                       <div class="area-l">

                           <div class="file-head">

                                <div name="fileName" class="name">HttpUploader程序开发.pdf</div>

                                <div name="percent" class="percent">(35%)</div>

                                <div name="fileSize" class="size" child="1">1000.23MB</div>

                        </div>

                           <div class="process-border top-space"><div name="process" class="process"></div></div>

                           <div name="msg" class="msg top-space">15.3MB 20KB/S 10:02:00</div>

                       </div>

                       <div class="area-r">

                        <span class="btn-box" name="cancel" title="取消"><img name="stop" src="js/stop.png"/><div>取消</div></span>

                        <span class="btn-box hide" name="post" title="继续"><img name="post" src="js/post.png"/><div>继续</div></span>

                           <span class="btn-box hide" name="stop" title="停止"><img name="stop" src="js/stop.png"/><div>停止</div></span>

                           <span class="btn-box hide" name="del" title="删除"><img name="del" src="js/del.png"/><div>删除</div></span>

                       </div>';

         acx += '</div>';

         acx += '<div class="files-panel" name="post_panel">

                       <div name="post_head" class="toolbar">

                           <span class="btn" name="btnAddFiles">选择多个文件</span>

                           <span class="btn" name="btnAddFolder">选择文件夹</span>

                           <span class="btn" name="btnPasteFile">粘贴文件和目录</span>

                           <span class="btn" name="btnSetup">安装控件</span>

                       </div>

                       <div class="content" name="post_content">

                           <div name="post_body" class="file-post-view"></div>

                       </div>

                       <div class="footer" name="post_footer">

                           <span class="btn-footer" name="btnClear">清除已完成文件</span>

                       </div>

                  </div>';

         return acx;

    };

    分则必合。把大文件分片了,但是分片了就没有原本文件功能,所以我们要把分片合成为原本的文件。我们只需要把分片按原本位置写入到文件中去。因为前面原理那一部我们已经讲到了,我们知道分块大小和分块序号,我就可以知道该分块在文件中的起始位置。所以这里使用RandomAccessFile是明智的,RandomAccessFile能在文件里面前后移动。但是在andomAccessFile的绝大多数功能,已经被JDK1.4的NIO的“内存映射文件(memory-mapped files)”取代了。我在该项目中分别写了使用RandomAccessFile与MappedByteBuffer来合成文件。分别对应的方法是uploadFileRandomAccessFile和uploadFileByMappedByteBuffer。两个方法代码如下。

    秒传功能

    服务端逻辑

    秒传功能,相信大家都体现过了,网盘上传的时候,发现上传的文件秒传了。其实原理稍微有研究过的同学应该知道,其实就是检验文件MD5,记录下上传到系统的文件的MD5,在一个文件上传前先获取文件内容MD5值或者部分取值MD5,然后在匹配系统上的数据。

    Breakpoint-http实现秒传原理,客户端选择文件之后,点击上传的时候触发获取文件MD5值,获取MD5后调用系统一个接口(/index/checkFileMd5),查询该MD5是否已经存在(我在该项目中用redis来存储数据,用文件MD5值来作key,value是文件存储的地址。)接口返回检查状态,然后再进行下一步的操作。相信大家看代码就能明白了。

    嗯,前端的MD5取值也是用了webuploader自带的功能,这还是个不错的工具。

    控件计算完文件MD5后会触发md5_complete事件,并传值md5,开发者只需要处理这个事件即可,

    断点续传

    up6已经自动对断点续传进行了处理,不需要开发都再进行单独的处理。

    在f_post.jsp中接收这些参数,并进行处理,开发者只需要关注业务逻辑,不需要关注其它的方面。

    断点续传,就是在文件上传的过程中发生了中断,人为因素(暂停)或者不可抗力(断网或者网络差)导致了文件上传到一半失败了。然后在环境恢复的时候,重新上传该文件,而不至于是从新开始上传的。

    前面也已经讲过,断点续传的功能是基于分块上传来实现的,把一个大文件分成很多个小块,服务端能够把每个上传成功的分块都落地下来,客户端在上传文件开始时调用接口快速验证,条件选择跳过某个分块。

    实现原理,就是在每个文件上传前,就获取到文件MD5取值,在上传文件前调用接口(/index/checkFileMd5,没错也是秒传的检验接口)如果获取的文件状态是未完成,则返回所有的还没上传的分块的编号,然后前端进行条件筛算出哪些没上传的分块,然后进行上传。

    当接收到文件块后就可以直接写入到服务器的文件中

    这是文件夹上传完后的效果

    这是文件夹上传完后在服务端的存储结构

    参考文章:http://blog.ncmem.com/wordpress/2019/08/12/java-http%E5%A4%A7%E6%96%87%E4%BB%B6%E6%96%AD%E7%82%B9%E7%BB%AD%E4%BC%A0%E4%B8%8A%E4%BC%A0/

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