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HTTP方式文件分片断点下载
作者：xcbeyond
疯狂源自梦想，技术成就辉煌！微信公众号：《程序猿技术大咖》号主，专注后端开发多年，拥有丰富的研发经验，乐于技术输出、分享，现阶段从事微服务架构项目的研发工作，涉及架构设计、技术选型、业务研发等工作。对于Java、微服务、数据库、Docker有深入了解，并有大量的调优经验。
前言
在进行大文件或网络带宽不是很好的情况下，分片断点下载就会显得很有必要，目前各大下载工具，如：迅雷，都是很好的支持分片断点下载功能的。本文就通过http方式进行文件分片断点下载，进行实战说明。
HTTP之Range
在开始之前有必要了解一下相关概念及原理，即：HTTP之Range，才能更好的理解分片断点下载的原理。
什么是Range
Range是一个HTTP请求头，告知服务器要返回文件的哪一部分，即：哪个区间范围(字节)的数据，在 Range 中，可以一次性请求多个部分，服务器会以 multipart 文件的形式将其返回。如果服务器返回的是范围响应，需要使用 206 Partial Content 状态码。假如所请求的范围不合法，那么服务器会返回 416 Range Not Satisfiable 状态码，表示客户端错误。服务器允许忽略 Range 头，从而返回整个文件，状态码用 200 。
因为有了HTTP中Range请求头的存在，分片断点下载，便简单了许多。
当你正在看大片时，网络断了，你需要继续看的时候，文件服务器不支持断点的话，则你需要重新等待下载这个大片，才能继续观看。而Range支持的话，客户端就会记录了之前已经看过的视频文件范围，网络恢复之后，则向服务器发送读取剩余Range的请求，服务端只需要发送客户端请求的那部分内容，而不用整个视频文件发送回客户端，以此节省网络带宽。
Range规范
Range: <unit>=<range-start>-
Range: <unit>=<range-start>-<range-end>
Range: <unit>=<range-start>-<range-end>, <range-start>-<range-end>
Range: <unit>=<range-start>-<range-end>,
<range-start>-<range-end>,
<range-start>-<range-end>
<unit>：范围所采用的单位，通常是字节（bytes）
<range-start>：一个整数，表示在特定单位下，范围的起始值
<range-end>：一个整数，表示在特定单位下，范围的结束值。这个值是可选的，如果不存在，表示此范围一直延伸到文档结束。
Range: bytes=1024-2048
分片断点下载之实现
以Java Spring Boot的方式来实现，核心代码如下：
serivce层
package com.xcbeyond.common.file.chunk.service.impl;
import com.xcbeyond.common.file.chunk.service.FileService;
import org.springframework.stereotype.Service;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
/**
* 文件分片操作Service
* @Auther: xcbeyond
* @Date: 2019/5/9 23:02
*/
@Service
public class FileServiceImpl implements FileService {
/**
* 文件分片下载
* @param range http请求头Range，用于表示请求指定部分的内容。
* 格式为：Range: bytes=start-end [start,end]表示，即是包含请求头的start及end字节的内容
* @param request
* @param response
*/
public void fileChunkDownload(String range, HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
//要下载的文件，此处以项目pom.xml文件举例说明。实际项目请根据实际业务场景获取
File file = new File(System.getProperty("user.dir") + "\\pom.xml");
//开始下载位置
long startByte = 0;
//结束下载位置
long endByte = file.length() - 1;
//有range的话
if (range != null && range.contains("bytes=") && range.contains("-")) {
range = range.substring(range.lastIndexOf("=") + 1).trim();
String ranges[] = range.split("-");
try {
//根据range解析下载分片的位置区间
if (ranges.length == 1) {
//情况1，如：bytes=-1024 从开始字节到第1024个字节的数据
if (range.startsWith("-")) {
endByte = Long.parseLong(ranges[0]);
}
//情况2，如：bytes=1024- 第1024个字节到最后字节的数据
else if (range.endsWith("-")) {
startByte = Long.parseLong(ranges[0]);
}
}
//情况3，如：bytes=1024-2048 第1024个字节到2048个字节的数据
else if (ranges.length == 2) {
startByte = Long.parseLong(ranges[0]);
endByte = Long.parseLong(ranges[1]);
}
} catch (NumberFormatException e) {
startByte = 0;
endByte = file.length() - 1;
}
}
//要下载的长度
long contentLength = endByte - startByte + 1;
//文件名
String fileName = file.getName();
//文件类型
String contentType = request.getServletContext().getMimeType(fileName);
//响应头设置
//https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTTP/Headers/Accept-Ranges
response.setHeader("Accept-Ranges", "bytes");
//Content-Type 表示资源类型，如：文件类型
response.setHeader("Content-Type", contentType);
//Content-Disposition 表示响应内容以何种形式展示，是以内联的形式（即网页或者页面的一部分），还是以附件的形式下载并保存到本地。
// 这里文件名换成下载后你想要的文件名，inline表示内联的形式，即：浏览器直接下载
response.setHeader("Content-Disposition", "inline;filename=pom.xml");
//Content-Length 表示资源内容长度，即：文件大小
response.setHeader("Content-Length", String.valueOf(contentLength));
//Content-Range 表示响应了多少数据，格式为：[要下载的开始位置]-[结束位置]/[文件总大小]
response.setHeader("Content-Range", "bytes " + startByte + "-" + endByte + "/" + file.length());
response.setStatus(response.SC_OK);
response.setContentType(contentType);
BufferedOutputStream outputStream = null;
RandomAccessFile randomAccessFile = null;
//已传送数据大小
long transmitted = 0;
try {
randomAccessFile = new RandomAccessFile(file, "r");
outputStream = new BufferedOutputStream(response.getOutputStream());
byte[] buff = new byte[2048];
int len = 0;
randomAccessFile.seek(startByte);
//判断是否到了最后不足2048（buff的length）个byte
while ((transmitted + len) <= contentLength && (len = randomAccessFile.read(buff)) != -1) {
outputStream.write(buff, 0, len);
transmitted += len;
}
//处理不足buff.length部分
if (transmitted < contentLength) {
len = randomAccessFile.read(buff, 0, (int) (contentLength - transmitted));
outputStream.write(buff, 0, len);
transmitted += len;
}
outputStream.flush();
response.flushBuffer();
randomAccessFile.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (randomAccessFile != null) {
randomAccessFile.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
controller层
package com.xcbeyond.common.file.chunk.controller;
import com.xcbeyond.common.file.chunk.service.FileService;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestHeader;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import javax.annotation.Resource;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
/**
* 文件分片操作Controller
* @Auther: xcbeyond
* @Date: 2019/5/9 22:56
*/
@RestController
public class FileController {
@Resource
private FileService fileService;
/**
* 文件分片下载
* @param range http请求头Range，用于表示请求指定部分的内容。
* 格式为：Range: bytes=start-end [start,end]表示，即是包含请求头的start及end字节的内容
* @param request http请求
* @param response http响应
*/
@RequestMapping(value = "/file/chunk/download", method = RequestMethod.GET)
public void fileChunkDownload(@RequestHeader(value = "Range") String range,
HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
fileService.fileChunkDownload(range,request,response);
}
}
通过postman进行测试验证，启动Spring Boot后，如：下载文件前1024个字节的数据(Range:bytes=0-1023)，如下：
注：此处 实现中没有提供客户端，客户端可循环调用本例中下载接口，每次调用指定实际的下载偏移区间range。
请注意响应头Accept-Ranges、Content-Range
Accept-Ranges： 表示响应标识支持范围请求，字段的具体值用于定义范围请求的单位，如：bytes。当发现Accept-Range
头时，可以尝试继续之前中断的下载，而不是重新开始。
Content-Range： 表示响应了多少数据，格式为：[要下载的开始位置]-[结束位置]/[文件总大小]，如：bytes 0-1023/2185
源码：https://github.com/xcbeyond/common-utils/tree/master/src/main/java/com/xcbeyond/common/file/chunk
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