[场景设计]断点续传

要实现大文件的断点续传，通常的实现方式是将文件分块上传（切割文件）并记录每个块的状态，以便在中断后可以从上次上传完成的块继续上传。你可以基于以下几个步骤来实现这个功能，主要涉及字节流操作、文件分块、状态记录和续传的逻辑。

1. 文件分块

将大文件切割成多个小块进行上传，这样在上传过程中，如果某个块上传失败，可以从该块重新开始，而不需要重新上传整个文件。

切割的方式：

• 使用字节流（InputStream）读取文件，将文件按指定的大小进行分块，例如每块 1 MB 或 10 MB。
• 通过字节偏移量（offset）来确定每一块的位置和大小。

public static byte[] readFileChunk(String filePath, long offset, int chunkSize) throws IOException {
    RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(filePath, "r");
    file.seek(offset); // 移动到指定偏移量
    byte[] chunk = new byte[chunkSize];
    int bytesRead = file.read(chunk); // 读取块数据
    file.close();
    
    // 如果未读取完整块，可能需要调整数组大小
    if (bytesRead < chunkSize) {
        byte[] actualChunk = Arrays.copyOf(chunk, bytesRead);
        return actualChunk;
    }
    return chunk;
}

2. 记录上传状态

为了实现断点续传，需要记录每个块的上传状态，包括块的起始位置（偏移量）以及哪些块已经成功上传。这些状态可以保存在本地文件、数据库或 Redis 等持久化存储中。

状态管理：

• 记录每个块的起始位置、大小和上传状态（成功或失败）。
• 如果中断或者失败，读取状态，跳过已经成功上传的块，从失败的块重新上传。

// 示例状态记录
public class UploadStatus {
    private long offset;
    private boolean isUploaded;
    // 可以扩展其他信息，如块大小、上传时间等
}

3. 实现断点续传逻辑

• 检测中断位置：每次开始上传之前，先检查记录的状态文件，确定最后上传成功的块。
• 从指定偏移继续上传：如果中断了，从上次成功的偏移量继续读取字节并上传。
• 续传时的逻辑：
  • 通过判断记录中的上传状态，继续上传未完成的块。
  • 上传成功后，更新块的状态。

public void uploadFile(String filePath, long fileSize, int chunkSize) {
    long offset = getLastUploadedOffset(); // 获取上次上传到的偏移量
    while (offset < fileSize) {
        try {
            byte[] chunk = readFileChunk(filePath, offset, chunkSize);
            boolean success = uploadChunk(chunk, offset); // 上传逻辑
            if (success) {
                offset += chunk.length; // 成功上传，偏移量前进
                updateUploadStatus(offset, true); // 更新上传状态
            } else {
                // 上传失败，可以重试或者暂停
                break;
            }
        } catch (IOException e) {
            // 处理异常
            e.printStackTrace();
            break;
        }
    }
}

4. 上传接口的设计

上传的服务端接口需要支持断点续传的功能。通常采用 RESTful 风格的 API 设计，客户端会通过 HTTP 请求上传每个文件块，附带块的偏移量等元信息。

基本 API:

• POST /upload: 上传一个文件块，请求中包含块的偏移量、大小、校验信息等。
• GET /upload/status: 查询服务器上该文件的上传状态，判断哪些块已经上传。

public boolean uploadChunk(byte[] chunk, long offset) {
    // 将chunk和offset通过HTTP POST请求发送到服务器
    // 服务器验证offset是否正确，接收并保存该文件块
    return true; // 假设上传成功
}

5. 校验与完整性检查

为了确保文件上传的完整性，通常会在每个块上传完成后计算校验和（如 MD5、SHA-256），并在上传时将校验和传递给服务器，服务器可以根据校验和判断块是否正确上传。

• 每个块的校验：在上传每个块时生成块的哈希值，传递给服务器以确保数据完整性。
• 最终文件的校验：在所有块上传完成后，服务器端进行文件的完整性校验，例如计算整个文件的 MD5 值，确保文件未损坏。

6. 实现流程总结

• 客户端流程：

  1. 检查上次上传的状态，确定未完成的块。
  2. 从上次上传完成的偏移量开始读取文件块并上传。
  3. 每上传一块后，更新记录的上传状态。
  4. 上传完成后，验证文件的完整性。

• 服务器端流程：

  1. 接收客户端上传的块，检查块的偏移量和校验信息。
  2. 存储块数据，并更新服务器的上传进度。
  3. 所有块上传完成后，合并文件，进行完整性校验。

7. 进阶优化

• 多线程并行上传：可以通过多线程或异步方式同时上传多个文件块，提高上传速度。
• 分布式文件存储：对于大文件上传，可能会采用分布式存储，如将不同块存储在不同的节点中，提高可用性和上传速度。
• 网络传输优化：使用网络传输优化技术，如 TCP 或 HTTP 的传输优化，减少断点续传中的网络开销。

总结

断点续传的核心是将文件分块，通过字节流方式读取文件的部分内容，并且在上传时记录每个块的上传状态。中断时，可以根据记录的状态，从中断的地方继续上传。通过结合文件分块、状态记录、校验机制以及服务器支持，可以实现稳定高效的断点续传。