很簡單的Java斷點續傳實現原理_java

原理解析

在開發當中，“斷點續傳”這種功能很實用和常見，聽上去也是比較有“逼格”的感覺。所以通常我們都有興趣去研究研究這種功能是如何?的？
以Java來說，網路上也能找到不少關於實作類別似功能的資料。但是呢，大多數都是舉個Demo然後貼出源碼，真正對其實現原理有詳細的說明很少。
於是我們在最初接觸的時候，很可能就是直接Crtl + C/V代碼，然後搗鼓搗鼓，然而最終也能把效果弄出來。但初學時這樣做其實很顯然是有好有壞的。
好處在於，源碼很多，解釋很少；如果我們肯下功夫，針對於別人貼出的代碼裡那些自己不明白的東西去查資料，去鑽研。最終多半會收穫頗豐。
壞處也很明顯：作為初學者，面對一大堆的源碼，感覺好多東西都很陌生，就很容易望而生畏。即使最終大致瞭解了用法，但也不一定明白實現原理。

我們今天就一起從最基本的角度切入，來看看所謂的“斷點續傳”這個東西是不是真的如此“高逼格”。
其實在接觸一件新的“事物”的時候，將它擬化成一些我們本身比較熟悉的事物，來參照和對比著學習。通常會事半功倍。
如果我們剛接觸“斷點續傳”這個概念，肯定很難說清楚個一二三。那麼，“玩遊戲”我們肯定不會陌生。

OK，那就假設我們現在有一款“通關制的RPG遊戲”。想想我們在玩這類遊戲時通常會怎麼做？
很明顯，第一天我們浴血奮戰，大殺四方，假設終於來到了第四關。雖然激戰正酣，但一看牆上的時鐘，已經淩晨12點，該睡覺了。
這個時候就很尷尬了，為了能夠在下一次玩的時候，順利接軌上我們本次遊戲的進度，我們應該怎麼辦呢？
很簡單，我們不關掉遊戲，直接去睡覺，第二天再接著玩唄。這樣是可以，但似乎總覺著有哪裡讓人不爽。
那麼，這個時候，如果這個遊戲有一個功能叫做“存檔”，就很關鍵了。我們直接選擇存檔，輸入存檔名“第四關”，然後就可以關閉遊戲了。
等到下次進行遊戲時，我們直接找到“第四關”這個存檔，然後進行讀檔，就可以接著進行遊戲了。

這個時候，所謂的“斷點續傳”就很好理解了。我們順著我們之前“玩遊戲”的思路來理一下：
假設，現在有一個檔案需要我們進行下載，當我們下載了一部分的時候，出現情況了，比如：電腦死機、沒電、網路中斷等等。
其實這就好比我們之前玩遊戲玩著玩著，突然12點需要去睡覺休息了是一個道理。OK，那麼這個時候的情況是：

 • 如果遊戲不能存檔，那麼則意味著我們下次遊戲的時候，這次已經通過的4關的進度將會丟失，無法接檔。
 • 對應的，如果“下載”的行為無法記錄本次下載的一個進度。那麼，當我們再次下載這個檔案也就只能從頭來過。
 話到這裡，其實我們已經發現了，對於我們以上所說的行為，關鍵就在於一個字“續”！
而我們要實現讓一種斷開的行為“續”起來的目的，關鍵就在於要有“介質”能夠記錄和讀取行為出現”中斷”的這個節點的資訊。

轉化到編程世界

實際上這就是“斷點續傳”最最基礎的原理，用大白話說就是：我們要在下載行為出現中斷的時候，記錄下中斷的位置資訊，然後在下次行為中讀取。
有了這個位置資訊之後，想想我們該怎麼做。是的，很簡單，在新的下載行為開始的時候，直接從屬記錄的這個位置開始下載內容，而不再從頭開始。
好吧，我們用大白話掰扯了這麼久的原理，開始覺得無聊了。那麼我們現在最後總結一下，然後就來看看我們應該怎麼把原理轉換到編程世界中去。

 • 當“上傳(下載)的行為”出現中斷，我們需要記錄本次上傳(下載)的位置(position)。
 • 當“續”這一行為開始，我們直接跳轉到postion處繼續上傳(下載)的行為。 

顯然問題的關鍵就在於所謂的“position”，以我們舉的“通關遊戲來說”，可以用“第幾關”來作為這個position的單位。
那麼轉換到所謂的“斷點續傳”，我們該使用什麼來衡量“position”呢？很顯然，迴歸二進位，因為這裡的本質無非就是檔案的讀寫。

那麼剩下的工作就很簡單了，先是記錄position，這似乎都沒什麼值得說的，因為只是資料的持久化而已(記憶體，檔案，資料庫)，我們有很多方式。

另一個關鍵在於當“續傳”的行為開始，我們需要需要從上次記錄的position位置開始讀寫操作，所以我們需要一個類似於“指標”功能的東西。
我們當然也可以自己想辦法去實現這樣一個“指標”，但高興地是，Java已經為我們提供了這樣的一個類，那就是RandomAccessFile。
這個類的功能從名字就很直觀的體現了，能夠隨機的去訪問檔案。我們看一下API文檔中對該類的說明：

此類的執行個體支援對隨機訪問檔案的讀取和寫入。隨機訪問檔案的行為類似儲存在檔案系統中的一個大型 byte 數組。

如果隨機訪問檔案以讀取/寫入模式建立，則輸出操作也可用；輸出操作從檔案指標開始寫入位元組，並隨著對位元組的寫入而前移此檔案指標。

寫入隱含數組的當前末尾之後的輸出操作導致該數組擴充。該檔案指標可以通過 getFilePointer 方法讀取，並通過 seek 方法設定。 

看完API說明，我們笑了，是的，這不正是我們要的嗎？那好吧，我們磨刀磨了這麼久了，還不去砍砍柴嗎？

執行個體示範

既然是針對於檔案的“斷點續傳”，那麼很明顯，我們先搞一個檔案出來。也許音頻檔案，影像檔什麼的看上去會更上檔次一點。
但我們已經說了，在電腦大兄弟眼中，它們最終都將迴歸“二進位”。所以我們這裡就建立一個簡單的”txt”檔案，因為txt更利於理解。

我們在D盤的根目錄下建立一個名為”test.txt”的檔案，檔案內容很簡單，如圖所示：

沒錯，我們輸入的內容就是簡單的6個英語字母。然後我們右鍵→屬性：

我們看到，檔案現在的大小是6個位元組。這也就是為什麼我們說，所有的東西到最後還是離不開“二進位”。
是的，我們都明白，因為我們輸入了6個英文字母，而1個英文字母將佔據的儲存空間是1個位元組(即8個位元位)。
目前為止，我們看到的都很無聊，因為這基本等於廢話，稍微有電腦常識的人都知道這些知識。別著急，我們繼續。

在Java中對一個檔案進行讀寫操作很簡單。假設現在的需求如果是“把D盤的這個檔案寫入到E盤”，那麼我們會提起鍵盤，啪啪啪啪，搞定！
但其實所謂的檔案的“上傳(下載)”不是也沒什麼不同嗎？區別就僅僅在於行為由“僅僅在本機之間”轉變成了”本機與伺服器之間”的檔案讀寫。
這時我們會說，“別逼逼了，這些誰都知道，‘斷點續傳'呢？“，其實到了這裡也已經很簡單了，我們再次明確，斷點續傳要做的無非就是：
前一次讀寫行為如果出現中斷，請記錄下此次讀寫完成的檔案內容的位置資訊；當“續傳開始”則直接將指標移到此處，開始繼續讀寫操作。

反覆的強調原理，實際上是因為只要弄明白了原理，剩下的就只是招式而已了。這就就像武俠小說裡的“九九歸一”大法一樣，最高境界就是迴歸本源。
任何複雜的事物，只要明白其原理，我們就能將其剝離，還原為一個個簡單的事物。同理，一系列簡單的事物，經過邏輯組合，就形成了複雜的事物。

下面，我們馬上就將迴歸混沌，以最基本的形式類比一次“斷點續傳”。在這裡我們連伺服器的代碼都不去寫了，直接通過一個本地測試類別搞定。
我們要實現的效果很簡單：將在D盤的”test.txt”檔案寫入到E盤當中，但中途我們會類比一次”中斷”行為，然後在重新繼續上傳，最終完成整個過程。
也就是說，我們這裡將會把“D盤”視作一台電腦，並且直接將”E盤”視作一台伺服器。那麼這樣我們甚至都不再與http協議扯上半毛錢關係了，（當然實際開發我們肯定是還是得與它扯上關係的 ^<^)，從而只關心最基本的檔案讀寫的”斷”和”續”的原理是怎麼樣的。

為了通過對比加深理解，我們先來寫一段正常的代碼，即正常讀寫，不發生中斷：

public class Test { public static void main(String[] args) {  // 源檔案與目標檔案  File sourceFile = new File("D:/", "test.txt");  File targetFile = new File("E:/", "test.txt");  // 輸入輸出資料流  FileInputStream fis = null;  FileOutputStream fos = null;  // 資料緩衝區  byte[] buf = new byte[1];  try {   fis = new FileInputStream(sourceFile);   fos = new FileOutputStream(targetFile);   // 資料讀寫   while (fis.read(buf) != -1) {    System.out.println("write data...");    fos.write(buf);   }  } catch (FileNotFoundException e) {   System.out.println("指定檔案不存在");  } catch (IOException e) {   // TODO: handle exception  } finally {   try {    // 關閉輸入輸出資料流    if (fis != null)     fis.close();    if (fos != null)     fos.close();   } catch (IOException e) {    e.printStackTrace();   }  } }}

該段代碼運行，我們就會發現在E盤中已經成功拷貝了一份“test.txt”。這段代碼很簡單，唯一稍微說一下就是:
我們看到我們將buf，即緩衝區 設定的大小是1，這其實就代表我們每次read，是讀取一個位元組的資料(即1個英文字母)。

現在，我們就來類比這個讀寫中斷的行為，我們將之前的代碼完善如下：

import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileNotFoundException;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.RandomAccessFile;public class Test { private static int position = -1; public static void main(String[] args) {  // 源檔案與目標檔案  File sourceFile = new File("D:/", "test.txt");  File targetFile = new File("E:/", "test.txt");  // 輸入輸出資料流  FileInputStream fis = null;  FileOutputStream fos = null;  // 資料緩衝區  byte[] buf = new byte[1];  try {   fis = new FileInputStream(sourceFile);   fos = new FileOutputStream(targetFile);   // 資料讀寫   while (fis.read(buf) != -1) {    fos.write(buf);    // 當已經上傳了3位元組的檔案內容時，網路中斷了，拋出異常    if (targetFile.length() == 3) {     position = 3;     throw new FileAccessException();    }   }  } catch (FileAccessException e) {   keepGoing(sourceFile,targetFile, position);  } catch (FileNotFoundException e) {   System.out.println("指定檔案不存在");  } catch (IOException e) {   // TODO: handle exception  } finally {   try {    // 關閉輸入輸出資料流    if (fis != null)     fis.close();    if (fos != null)     fos.close();   } catch (IOException e) {    e.printStackTrace();   }  } } private static void keepGoing(File source,File target, int position) {  try {   Thread.sleep(10000);  } catch (InterruptedException e) {   // TODO Auto-generated catch block   e.printStackTrace();  }  try {   RandomAccessFile readFile = new RandomAccessFile(source, "rw");   RandomAccessFile writeFile = new RandomAccessFile(target, "rw");   readFile.seek(position);   writeFile.seek(position);   // 資料緩衝區   byte[] buf = new byte[1];   // 資料讀寫   while (readFile.read(buf) != -1) {    writeFile.write(buf);   }  } catch (FileNotFoundException e) {   // TODO Auto-generated catch block   e.printStackTrace();  } catch (IOException e) {   // TODO Auto-generated catch block   e.printStackTrace();  } }}class FileAccessException extends Exception {}

總結一下，我們在這次改動當中都做了什麼工作：

 • 首先，我們定義了一個變數position，記錄在發生中斷的時候，已完成讀寫的位置。（這是為了方便，實際來說肯定應該講這個值存到檔案或者資料庫等進行持久化）
 • 然後在檔案讀寫的while迴圈中，我們去類比一個中斷行為的發生。這裡是當targetFile的檔案長度為3個位元組則類比拋出一個我們自訂的異常。(我們可以想象為實際下載中，已經上傳(下載)了”x”個位元組的內容，這個時候網路中斷了，那麼我們就在網路中斷拋出的異常中將”x”記錄下來)。
 • 剩下的就如果我們之前說的一樣，在“續傳”行為開始後，通過RandomAccessFile類來封裝我們的檔案，然後通過seek將指標指定到之前發生中斷的位置進行讀寫就搞定了。
（實際的檔案下載上傳，我們當然需要將儲存的中斷值上傳給伺服器，這個方式通常為httpConnection.setRequestProperty(“RANGE”,”bytes=x”);）

在我們這段代碼，開啟”續傳“行為，即keepGoing方法中：我們起頭讓線程休眠10秒鐘，這正是為了讓我們運行程式看到效果。
現在我們運行程式，那麼檔案就會開啟“由D盤上傳到E盤的過程”，我們首先點開E盤，會發現的確多了一個test.txt檔案，開啟它發現內容如下：

沒錯，這個時候我們發現內容只有“abc”。這是在我們預料以內的，因為我們的程式類比在檔案上傳了3個位元組的時候發生了中斷。

Ok，我們靜靜的等待10秒鐘過去，然後再點開該檔案，看看是否能夠成功：

通過截圖我們發現內容的確已經變成了“abc”，由此也就完成了續傳。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所協助，也希望大家多多支援雲棲社區。