Java多线程文件分片下载实现

分片下载

所谓分片下载就是要利用多线程的优势，将要下载的文件一块一块的分配到各个线程中去下载，这样就极大的提高了下载速度。

技术难点

并不能说是什么难点，只能说没接触过不知道罢了。

1、如何请求才能拿到数据的特定部分，而非全部？

可以在HTTP请求头中加入Range来标识数据的请求范围/区间，从HTTP/1.1开始可用。

基本用法：

Range: bytes=10-：取第10个字节及后所有数据。

Range: bytes=40-100：取第40个字节到第100个字节之间的数据。

这样我们就能拿到特定部分的数据了，断点续传也可以用这个来实现。

PS：0为开始点。

2、分片后某线程下载时如何写出？

思路1：等所有下载完成后进行统一汇总整理然后再一次性写出。

这简直是最笨的思路了，如果文件过大全部拉到内存中，岂不凉凉。

思路2：下载采用多线程，写出时采取数据前后顺序排队写出。

也就是说多线程下载，单线程输出，某种程度解决了内存占用问题，不过效率基本不理想。

思路3：要说还是API香，老大哥Java给我们提供了一个类叫做RandomAccessFile。

这个类可以进行随机文件读写，其中有一个seek函数，可以将指针指向任意位置，然后进行读写。什么意思呢，举个栗子：假如我们开了30个线程，首先第一个下载完成的是线程X，它下载的数据范围是4000-9000，那么这时我们调用seek函数将指针拨动到4000，然后调用它的write函数将byte写出，这时4000之前都是NULL，4000之后就是我们插入的数据。这样就可以实现多线程下载和本地写入了。

具体实现

一个分片下载类，我们需要创建多个对象来进行下载。

public class UnitDownloader implements Runnable {
    private int from;
    private int to;
    private File target;
    private String uri;
    private int id;

    public UnitDownloader(int from, int to, File target, String uri, int id) {
        this.from = from;
        this.to = to;
        this.target = target;
        this.uri = uri;
        this.id = id;
    }

    public int getFrom() {
        return from;
    }

    public int getTo() {
        return to;
    }

    @Override
    public void run() {
        //download and save data
        try {
            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) new URL(uri).openConnection();
            connection.setRequestProperty("Range", "bytes=" + from + "-" + to);
            connection.connect();
            int totalSize = connection.getContentLength();
            InputStream inputStream = connection.getInputStream();
            RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile(target, "rw");
            randomAccessFile.seek(from);
            byte[] buffer = new byte[1024 * 1024];
            int readCount = inputStream.read(buffer, 0, buffer.length);
            while (readCount > 0) {
                totalSize -= readCount;
                System.out.println("分片：" + this.id + "的剩余：" + totalSize);
                randomAccessFile.write(buffer, 0, readCount);
                readCount = inputStream.read(buffer, 0, buffer.length);
            }
            inputStream.close();
            randomAccessFile.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

分片下载管理器，主要就是拿到内容的总大小，将其分配给每一个UnitDownloader。这里的threadCount函数可以再考虑优化一下。

public class MultipleThreadDownloadManager implements Runnable {
    private String uri;
    private File target;

    public MultipleThreadDownloadManager(String uri, File target) {
        this.target = target;
        this.uri = uri;
    }

    /**
     * 开始下载
     */
    public void start() {
        if (target.exists() == false) {
            try {
                target.createNewFile();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        new Thread(this).start();
    }


    /**
     * 根据文件总大小计算线程数量
     *
     * @param totalSize
     * @return
     */
    public int threadCount(int totalSize) {
//        if (totalSize < 30 * 2014 * 1024) {
//            return 1;
//        }
        return 30;
    }


    @Override
    public void run() {
        //获取文件总大小
        int totalSize = 0;
        try {
            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) new URL(uri).openConnection();
            connection.connect();
            int contentLength = connection.getContentLength();
            totalSize = contentLength;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //将文件分片并分开下载
        int threadCount = threadCount(totalSize);
        int perThreadSize = totalSize / threadCount;//每一个线程分到的任务下载量
        int id = 0;
        int from = 0, to = 0;
        while (totalSize > 0) {
            id++;
            //计算分片
            to = totalSize;
            from = totalSize - perThreadSize;
            if (from < 0) {
                from = 0;
            }
            totalSize -= perThreadSize;
            //开始下载
            UnitDownloader downloader = new UnitDownloader(from, to, target, uri, id);
            new Thread(downloader).start();
        }
    }
}

参考文献

1、https://emacsist.github.io/2015/12/29/http-%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E4%B8%AD%E7%9A%84range%E8%AF%B7%E6%B1%82%E5%A4%B4%E4%BE%8B%E5%AD%90/

2、https://blog.csdn.net/lyt_7cs1dn9/article/details/75105266