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用Java实现断点续传 (HTTP)

java 来源:Mlib 3次浏览

断点续传的原理

其实断点续传的原理很简单,就是在 Http 的请求上和一般的下载有所不同而已。
打个比方,浏览器请求服务器上的一个文时,所发出的请求如下:
假设服务器域名为 http://www.sjtu.edu.cn,文件名为 down.zip。

GET /down.zip HTTP/1.1 
Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, application/vnd.ms- 
excel, application/msword, application/vnd.ms-powerpoint, */* Accept-Language: zh-cn Accept-Encoding: gzip, deflate User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.01; Windows NT 5.0) Connection: Keep-Alive

服务器收到请求后,按要求寻找请求的文件,提取文件的信息,然后返回给浏览器,返回信息如下:

200 
Content-Length=106786028 
Accept-Ranges=bytes 
Date=Mon, 30 Apr 2001 12:56:11 GMT 
ETag=W/"02ca57e173c11:95b" 
Content-Type=application/octet-stream 
Server=Microsoft-IIS/5.0 
Last-Modified=Mon, 30 Apr 2001 12:56:11 GMT

所谓断点续传,也就是要从文件已经下载的地方开始继续下载。所以在客户端浏览器传给 Web 服务器的时候要多加一条信息 – 从哪里开始。
下面是用自己编的一个”浏览器”来传递请求信息给 Web 服务器,要求从 2000070 字节开始。

GET /down.zip HTTP/1.0 
User-Agent: NetFox 
RANGE: bytes=2000070- 
Accept: text/html, image/gif, image/jpeg, *; q=.2, */*; q=.2

仔细看一下就会发现多了一行 RANGE: bytes=2000070-
这一行的意思就是告诉服务器 down.zip 这个文件从 2000070 字节开始传,前面的字节不用传了。
服务器收到这个请求以后,返回的信息如下:

206 
Content-Length=106786028 
Content-Range=bytes 2000070-106786027/106786028 
Date=Mon, 30 Apr 2001 12:55:20 GMT 
ETag=W/"02ca57e173c11:95b" 
Content-Type=application/octet-stream 
Server=Microsoft-IIS/5.0 
Last-Modified=Mon, 30 Apr 2001 12:55:20 GMT

和前面服务器返回的信息比较一下,就会发现增加了一行: Content-Range=bytes 2000070-106786027/106786028,返回的代码也改为 206 了,而不再是 200 了。

知道了以上原理,就可以进行断点续传的编程了。

Java 实现断点续传的关键几点

1、 用什么方法实现提交RANGE: bytes=2000070-

当然用最原始的 Socket 是肯定能完成的,不过那样太费事了,其实 Java 的 net 包中提供了这种功能。代码如下:

URL url = new URL("http://www.sjtu.edu.cn/down.zip");

HttpURLConnection httpConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection();

// 设置 User-Agent
httpConnection.setRequestProperty("User-Agent","NetFox");

// 设置断点续传的开始位置
httpConnection.setRequestProperty("RANGE","bytes=2000070");

// 获得输入流
InputStream input = httpConnection.getInputStream();

从输入流中取出的字节流就是 down.zip 文件从 2000070 开始的字节流。 大家看,其实断点续传用 Java 实现起来还是很简单的吧。 接下来要做的事就是怎么保存获得的流到文件中去了。

2、 保存文件采用的方法
我采用的是 IO 包中的 RandAccessFile 类。
操作相当简单,假设从 2000070 处开始保存文件,代码如下:

RandomAccess oSavedFile = new RandomAccessFile("down.zip","rw"); 
long nPos = 2000070; 

// 定位文件指针到 nPos 位置 
oSavedFile.seek(nPos); 
byte[] b = new byte[1024]; 
int nRead; 

// 从输入流中读入字节流,然后写到文件中 
while((nRead=input.read(b,0,1024)) > 0) { 
    oSavedFile.write(b,0,nRead); 
}

怎么样,也很简单吧。 接下来要做的就是整合成一个完整的程序了。包括一系列的线程控制等等。

断点续传内核的实现

主要用了 6 个类,包括一个测试类。

  • SiteFileFetch.java 负责整个文件的抓取,控制内部线程 (FileSplitterFetch 类 )。
  • FileSplitterFetch.java 负责部分文件的抓取。
  • FileAccess.java 负责文件的存储。
  • SiteInfoBean.java 要抓取的文件的信息,如文件保存的目录,名字,抓取文件的 URL 等。
  • Utility.java 工具类,放一些简单的方法。
  • TestMethod.java 测试类。

我们来分别看看代码:

1、 SiteFileFetch.java

/** * SiteFileFetch.java */
package NetFox;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class SiteFileFetch extends Thread { 
    SiteInfoBean siteInfoBean = null; // 文件信息 Bean 
    long[] nStartPos; // 开始位置
    long[] nEndPos; // 结束位置
    FileSplitterFetch[] fileSplitterFetch; // 子线程对象
    long nFileLength; // 文件长度
    boolean bFirst = true; // 是否第一次取文件
    boolean bStop = false; // 停止标志
    File tmpFile; // 文件下载的临时信息
    DataOutputStream output; // 输出到文件的输出流
    public SiteFileFetch(SiteInfoBean bean) throws IOException {
        siteInfoBean = bean;
        //tmpFile = File.createTempFile ("zhong","1111",new File(bean.getSFilePath())); 
        tmpFile = new File(bean.getSFilePath()+File.separator + bean.getSFileName()+".info");
        if(tmpFile.exists ())
        {
            bFirst = false;
            read_nPos();
        }
        else
        {
            nStartPos = new long[bean.getNSplitter()];
            nEndPos = new long[bean.getNSplitter()];
        }
    }
    public void run() {
        // 获得文件长度
        // 分割文件
        // 实例 FileSplitterFetch 
        // 启动 FileSplitterFetch 线程
        // 等待子线程返回
        try{
            if(bFirst){
                nFileLength = getFileSize();
                if(nFileLength == -1){
                    System.err.println("File Length is not known!");
                }else if(nFileLength == -2){
                    System.err.println("File is not access!");
                }else{
                    for(int i=0;i<nStartPos.length;i++){
                        nStartPos[i] = (long)(i*(nFileLength/nStartPos.length));
                    }
                    for(int i=0;i<nEndPos.length-1;i++){
                        nEndPos[i] = nStartPos[i+1];
                    }
                    nEndPos[nEndPos.length-1] = nFileLength;
                }
            }
            // 启动子线程
            fileSplitterFetch = new FileSplitterFetch[nStartPos.length];
            for(int i=0;i<nStartPos.length;i++){
                fileSplitterFetch[i] = new FileSplitterFetch(siteInfoBean.getSSiteURL(),
                        siteInfoBean.getSFilePath() + File.separator + siteInfoBean.getSFileName(),
                        nStartPos[i],nEndPos[i],i);
                Utility.log("Thread " + i + " , nStartPos = " + nStartPos[i] + ", nEndPos = "
                        + nEndPos[i]);
                fileSplitterFetch[i].start();
            }
            // fileSplitterFetch[nPos.length-1] = new FileSplitterFetch(siteInfoBean.getSSiteURL(),
            siteInfoBean.getSFilePath() + File.separator
                    + siteInfoBean.getSFileName(),nPos[nPos.length-1],nFileLength,nPos.length-1);
            // Utility.log("Thread " +(nPos.length-1) + ",nStartPos = "+nPos[nPos.length-1]+", nEndPos = " + nFileLength); 
            // fileSplitterFetch[nPos.length-1].start(); 
            // 等待子线程结束
            //int count = 0; 
            // 是否结束 while 循环
            boolean breakWhile = false;
            while(!bStop){
                write_nPos();
                Utility.sleep(500);
                breakWhile = true;
                for(int i=0;i<nStartPos.length;i++){
                    if(!fileSplitterFetch[i].bDownOver){
                        breakWhile = false;
                        break;
                    }
                }
                if(breakWhile)
                    break;
                //count++; 
                //if(count>4) 
                // siteStop(); 
            }
            System.err.println("文件下载结束!");
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace ();
        }
    }
    // 获得文件长度
    public long getFileSize(){
        int nFileLength = -1;
        try{
            URL url = new URL(siteInfoBean.getSSiteURL());
            HttpURLConnection httpConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection ();
            httpConnection.setRequestProperty("User-Agent","NetFox");
            int responseCode=httpConnection.getResponseCode();
            if(responseCode>=400){
                processErrorCode(responseCode);
                return -2; //-2 represent access is error 
            }
            String sHeader;
            for(int i=1;;i++){
                //DataInputStream in = new DataInputStream(httpConnection.getInputStream ()); 
                //Utility.log(in.readLine()); 
                sHeader=httpConnection.getHeaderFieldKey(i);
                if(sHeader!=null){
                    if(sHeader.equals("Content-Length")){
                        nFileLength = Integer.parseInt(httpConnection.getHeaderField(sHeader));
                        break;
                    }
                }
                else
                    break;
            }
        }
        catch(IOException e){e.printStackTrace ();}
        catch(Exception e){e.printStackTrace ();}
        Utility.log(nFileLength);
        return nFileLength;
    }
    // 保存下载信息(文件指针位置)
    private void write_nPos(){
        try{
            output = new DataOutputStream(new FileOutputStream(tmpFile));
            output.writeInt(nStartPos.length);
            for(int i=0;i<nStartPos.length;i++){
                // output.writeLong(nPos[i]); 
                output.writeLong(fileSplitterFetch[i].nStartPos);
                output.writeLong(fileSplitterFetch[i].nEndPos);
            }
            output.close();
        }
        catch(IOException e){e.printStackTrace ();}
        catch(Exception e){e.printStackTrace ();}
    }
    // 读取保存的下载信息(文件指针位置)
    private void read_nPos(){
        try{
            DataInputStream input = new DataInputStream(new FileInputStream(tmpFile));
            int nCount = input.readInt();
            nStartPos = new long[nCount];
            nEndPos = new long[nCount];
            for(int i=0;i<nStartPos.length;i++){
                nStartPos[i] = input.readLong();
                nEndPos[i] = input.readLong();
            }
            input.close();
        }
        catch(IOException e){e.printStackTrace ();}
        catch(Exception e){e.printStackTrace ();}
    }
    private void processErrorCode(int nErrorCode){
        System.err.println("Error Code : " + nErrorCode);
    }
    // 停止文件下载
    public void siteStop(){
        bStop = true;
        for(int i=0;i<nStartPos.length;i++)
            fileSplitterFetch[i].splitterStop();
    }
}

2、 FileSplitterFetch.java

/** *FileSplitterFetch.java */
package NetFox;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class FileSplitterFetch extends Thread { 
    String sURL; //File URL 
    long nStartPos; //File Snippet Start Position 
    long nEndPos; //File Snippet End Position 
    int nThreadID; //Thread's ID 
    boolean bDownOver = false; //Downing is over 
    boolean bStop = false; //Stop identical 
    FileAccessI fileAccessI = null; //File Access interface 
    public FileSplitterFetch(String sURL,String sName,long nStart,long nEnd,int id)
            throws IOException {
        this.sURL = sURL;
        this.nStartPos = nStart;
        this.nEndPos = nEnd;
        nThreadID = id;
        fileAccessI = new FileAccessI(sName,nStartPos);
    }
    public void run(){
        while(nStartPos < nEndPos && !bStop){
            try{
                URL url = new URL(sURL);
                HttpURLConnection httpConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection ();
                httpConnection.setRequestProperty("User-Agent","NetFox");
                String sProperty = "bytes="+nStartPos+"-";
                httpConnection.setRequestProperty("RANGE",sProperty);
                Utility.log(sProperty);
                InputStream input = httpConnection.getInputStream();
                //logResponseHead(httpConnection); 
                byte[] b = new byte[1024];
                int nRead;
                while((nRead=input.read(b,0,1024)) > 0 && nStartPos < nEndPos
                        && !bStop) {
                    nStartPos += fileAccessI.write(b,0,nRead);
                    //if(nThreadID == 1)
                    // Utility.log("nStartPos = " + nStartPos + ", nEndPos = " + nEndPos); 
                }
                Utility.log("Thread " + nThreadID + " is over!");
                bDownOver = true;
                //nPos = fileAccessI.write (b,0,nRead); 
            }
            catch(Exception e){e.printStackTrace ();}
        }
    }
    // 打印回应的头信息
    public void logResponseHead(HttpURLConnection con)
    {
        for(int i=1;;i++){
            String header=con.getHeaderFieldKey(i);
            if(header!=null)
                //responseHeaders.put(header,httpConnection.getHeaderField(header)); 
                Utility.log(header+" : "+con.getHeaderField(header));
            else
                break;
        }
    }
    public void splitterStop(){
        bStop = true;
    }
} 

3、 FileAccess.java

/** *FileAccess.java */
package NetFox;
import java.io.*;
public class FileAccessI implements Serializable{ 
    RandomAccessFile oSavedFile;
    long nPos;
    public FileAccessI() throws IOException{
        this("",0);
    }
    public FileAccessI(String sName,long nPos) throws IOException{
        oSavedFile = new RandomAccessFile(sName,"rw");
        this.nPos = nPos;
        oSavedFile.seek(nPos);
    }
    public synchronized int write(byte[] b,int nStart,int nLen){
        int n = -1;
        try{
            oSavedFile.write(b,nStart,nLen);
            n = nLen;
        }catch(IOException e){
            e.printStackTrace ();
        }
        return n;
    }
} 

4、 SiteInfoBean.java

/** *SiteInfoBean.java */
package NetFox;
public class SiteInfoBean { 
    private String sSiteURL; //Site's URL
    private String sFilePath; //Saved File's Path
    private String sFileName; //Saved File's Name
    private int nSplitter; //Count of Splited Downloading File
    public SiteInfoBean() {
        //default value of nSplitter is 5
        this("","","",5);
    }
    public SiteInfoBean(String sURL,String sPath,String sName,int nSpiltter) {
        sSiteURL= sURL;
        sFilePath = sPath;
        sFileName = sName;
        this.nSplitter = nSpiltter;
    }
    public String getSSiteURL() {
        return sSiteURL;
    }
    public void setSSiteURL(String value) {
        sSiteURL = value;
    }
    public String getSFilePath() {
        return sFilePath;
    }
    public void setSFilePath(String value) {
        sFilePath = value;
    }
    public String getSFileName() {
        return sFileName;
    }
    public void setSFileName(String value) {
        sFileName = value;
    }
    public int getNSplitter() {
        return nSplitter;
    }
    public void setNSplitter(int nCount) {
        nSplitter = nCount;
    }
}

5、 Utility.java

/** *Utility.java */
package NetFox;
public class Utility { 
    public Utility() {}

    public static void sleep(int nSecond) {
        try{
            Thread.sleep(nSecond);
        }
        catch(Exception e) {
            e.printStackTrace ();
        }
    }
    public static void log(String sMsg) {
        System.err.println(sMsg);
    }
    public static void log(int sMsg) {
        System.err.println(sMsg);
    }
}

6、 TestMethod.java

/** *TestMethod.java */
package NetFox;
public class TestMethod { 
    public TestMethod() {    ///xx/weblogic60b2_win.exe
        try{
            SiteInfoBean bean = new SiteInfoBean("http://localhost/xx/weblogic60b2_win.exe",
                    "L:\\temp","weblogic60b2_win.exe",5);
            //SiteInfoBean bean = new SiteInfoBean("http://localhost:8080/down.zip","L:\\temp",
            "weblogic60b2_win.exe",5);
            SiteFileFetch fileFetch = new SiteFileFetch(bean);
            fileFetch.start();
        } catch(Exception e) {
            e.printStackTrace ();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new TestMethod();
    }
}

参考资料


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