1. 概述
在Web应用程序中，文件上传是比较常见的功能。但是，如果要上传大文件，则可能会出现上传时间过长、网络中断等问题，因此需要实现文件分片上传和断点续传功能。本文将介绍如何使用Java语言实现文件分片上传和断点续传功能。
2. 实现思路
实现文件分片上传和断点续传功能需要解决以下问题：
- 将文件分成若干个数据块。
- 将每个数据块上传到服务器。
- 保存已上传的数据块的状态，以便下次上传时可以跳过已上传的数据块。
- 在上传过程中，发生网络中断等错误时，可以恢复上传，并继续从上次中断的地方继续上传。
为了解决以上问题，我们可以使用以下技术：
- 文件切割：使用RandomAccessFile类读取文件，并将文件切割成若干个数据块。
- 多线程上传：使用Java的线程池技术，将每个数据块分配到单独的线程中进行上传。
- 断点续传：使用数据库保存已上传的数据块的状态，并在上传前查询数据库，以便跳过已上传的数据块，并在上传过程中定期更新上传状态，以便在上传失败后，可以继续上传。
- 错误处理：在上传过程中，捕获各种异常，并根据错误类型进行相应的处理，例如网络中断时，可以重新连接服务器并恢复上传。
3. 实现步骤
3.1 文件切割
使用RandomAccessFile类读取文件，并将文件切割成若干个数据块。可以使用以下代码实现文件切割：
// 创建RandomAccessFile对象
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "r");
// 计算数据块大小
long blockSize = file.length() / numThreads;
if (file.length() % numThreads != 0) {
blockSize++;
}
// 切割文件并保存到磁盘
for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
long start = i * blockSize;
long end = Math.min(start + blockSize, file.length());
byte[] buff = new byte[(int) (end - start)];
raf.seek(start);
raf.read(buff);
String path = savePath + File.separator + i + ".part";
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path)) {
fos.write(buff);
}
}
在上面的代码中，我们创建了一个RandomAccessFile对象，并计算每个数据块的大小。然后，我们循环执行切割文件的操作，并将每个数据块保存到磁盘上。
3.2 多线程上传
使用Java的线程池技术，将每个数据块分配到单独的线程中进行上传。可以使用以下代码实现多线程上传：
// 创建线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numThreads);
// 启动上传线程
for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
String path = savePath + File.separator + i + ".part";
File file = new File(path);
if (!file.exists()) {
continue;
}
// 获取文件上传状态
UploadStatus status = getStatus(i);
// 跳过已上传的数据块
if (status.getTotal() == file.length()) {
continue;
}
// 创建上传任务
UploadTask task = new UploadTask(i, url, file, status, this);
// 提交任务到线程池
executor.execute(task);
}
// 关闭线程池
executor.shutdown();
在上面的代码中，我们创建了一个线程池，并循环执行上传操作，将每个数据块分配给单独的线程进行上传。其中，我们使用getStatus方法获取数据库中已上传的状态，并在上传前跳过已上传的数据块。同时，我们创建了一个UploadTask类，用于执行上传任务，并将上传状态传递给UploadTask对象。
3.3 断点续传
使用数据库保存已上传的数据块的状态，并在上传前查询数据库，以便跳过已上传的数据块，并在上传过程中定期更新上传状态，以便在上传失败后，可以继续上传。可以使用以下代码实现断点续传功能：
// 初始化数据库
public void initDatabase() {
// 创建表
String sql = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS upload (" +
"id INT PRIMARY KEY, " +
"total LONG, " +
"uploaded LONG)";
jdbcTemplate.execute(sql);
// 初始化数据
for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
String sql2 = "INSERT INTO upload (id, total, uploaded) VALUES (?, ?, ?)";
jdbcTemplate.update(sql2, i, 0L, 0L);
}
}
// 获取上传状态
public UploadStatus getStatus(int id) {
String sql = "SELECT * FROM upload WHERE id = ?";
Map<String, Object> map = jdbcTemplate.queryForMap(sql, id);
long total = (long) map.get("total");
long uploaded = (long) map.get("uploaded");
return new UploadStatus(total, uploaded);
}
// 更新上传状态
public void updateStatus(int id, long uploaded) {
String sql = "UPDATE upload SET uploaded = ? WHERE id = ?";
jdbcTemplate.update(sql, uploaded, id);
}
在上面的代码中，我们使用了Spring JDBC技术来操作数据库。首先，我们创建了一个upload表，用于保存文件上传状态。然后，我们循环执行初始化数据的操作，并定义了获取上传状态和更新上传状态的方法。在上传过程中，每上传一个数据块，我们就调用updateStatus方法更新相应的上传状态。
3.4 错误处理
在上传过程中，捕获各种异常，并根据错误类型进行相应的处理，例如网络中断时，可以重新连接服务器并恢复上传。可以使用以下代码实现错误处理：
// 上传数据块
private void uploadPart(int id, File file, long start, long end) throws IOException {
int retry = 0;
while (true) {
try {
// 创建HTTP连接
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setConnectTimeout(10000);
conn.setRequestMethod("POST");
conn.setRequestProperty("Content-Type", "application/octet-stream");
conn.setRequestProperty("Range", "bytes=" + start + "-" + end);
// 上传数据
try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "r")) {
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
long progress = start;
raf.seek(start);
InputStream input = conn.getInputStream();
OutputStream output = conn.getOutputStream();
while ((len = raf.read(buffer)) != -1) {
output.write(buffer, 0, len);
progress += len;
updateStatus(id, progress);
}
// 更新上传状态
updateStatus(id, end + 1);
// 关闭流
input.close();
output.close();
}
// 关闭连接
conn.disconnect();
break;
} catch (IOException ex) {
retry++;
if (retry > MAX_RETRY) {
throw ex;
}
}
}
}
在上面的代码中，我们捕获了IOException异常，并根据错误类型进行相应的处理。例如，在网络中断时，我们会重新连接服务器并恢复上传。另外，我们使用一个retry变量来记录重试次数，并在连续失败多次后，抛出异常。
4. 总结
本文介绍了如何使用Java语言实现文件分片上传和断点续传功能。通过使用RandomAccessFile类、线程池技术、Spring JDBC技术和错误处理机制，我们可以实现高效稳定的文件上传功能。
