Java多线程文件分片下载实现的示例代码

多线程下载介绍

多线程下载技术是很常见的一种下载方案，这种方式充分利用了多线程的优势，在同一时间段内通过多个线程发起下载请求，将需要下载的数据分割成多个部分，每一个线程只负责下载其中一个部分，然后将下载后的数据组装成完整的数据文件，这样便大大加快了下载效率。常见的下载器，迅雷，QQ旋风等都采用了这种技术。

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;
    if (target.exists() == false) {
      try {
        target.createNewFile();
      } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }

  /**
   * 开始下载
   */
  public void start() {
    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
      if (totalSize < perThreadSize) {
        from = 0;
        to = totalSize;
      } else {
        from = totalSize;
        to = from + 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

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