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流式上传与分片上传的原理与实现

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🚀 博主介绍:大家好,我是无休居士!一枚任职于一线Top3互联网大厂的Java开发工程师! 🚀

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目录标题

  • 1. 背景
  • 2. 引言
  • 3. 流式上传
    • 3.1 原理解析
      • 3.1.1 实现步骤
      • 3.1.2 示例代码
        • 客户端(JavaScript)
        • 服务器端(Node.js + Express)
  • 4. 分片上传
    • 4.1 原理解析
      • 4.1.1 实现步骤
      • 4.1.2 示例代码
        • 客户端(JavaScript)
        • 服务器端(Node.js + Express)
  • 5. 断点续传💡
    • 5.1 原理解析
      • 5.1.1 实现步骤
      • 5.1.2 示例代码
        • 客户端(JavaScript)
        • 服务器端(Node.js + Express)
  • 6. 总结
  • 7. 附录
    • 7.1 流程图
      • 7.1.1 流式上传流程图
      • 7.1.2 分片上传流程图
      • 7.1.3 断点续传流程图
  • 8. 参考资料


1. 背景

在现代互联网应用中,文件上传是一个常见的需求,尤其是在处理大文件时。流式上传和分片上传是两种重要的文件上传技术。流式上传通过一次请求直接将文件上传到服务器,适用于小文件或网络环境稳定的场景。分片上传则是将大文件切成多个小的分片,每个分片单独上传,可以提高上传的可靠性和效率,特别适合网络环境不稳定或文件较大的情况。理解这两种技术的原理和实现,不仅能帮助开发者优化文件上传的性能,还能在面试中展示深厚的技术功底。

2. 引言

在互联网大厂的面试中,文件上传是一个常见的技术考点。特别是在处理大文件上传时,流式上传和分片上传是两个非常重要的技术手段。本文将详细介绍这两种上传方式的原理、实现细节以及如何实现断点续传,帮助你在面试中脱颖而出。🚀


3. 流式上传

3.1 原理解析

流式上传(Stream Upload)是指通过一次请求将文件直接上传到服务器。这种方式适用于小文件上传,因为小文件的传输时间较短,网络波动对其影响较小。然而,对于大文件,直接上传可能会因为网络中断、超时等原因导致上传失败。因此,流式上传更适合小文件或网络环境稳定的场景。🌟

3.1.1 实现步骤

  1. 客户端准备

    • 读取文件内容,将其转换为二进制数据。
    • 使用HTTP POST请求将文件数据发送到服务器。
  2. 服务器端处理

    • 接收客户端发送的文件数据。
    • 将接收到的数据保存到指定的文件路径。

3.1.2 示例代码

客户端(JavaScript)
const fileInput = document.querySelector('input[type="file"]');
const file = fileInput.files[0];
const formData = new FormData();
formData.append('file', file);fetch('/upload', {method: 'POST',body: formData
})
.then(response => response.json())
.then(data => console.log(data))
.catch(error => console.error('Error:', error));
服务器端(Node.js + Express)
const express = require('express');
const app = express();
const multer = require('multer');const storage = multer.diskStorage({destination: function (req, file, cb) {cb(null, 'uploads/');},filename: function (req, file, cb) {cb(null, Date.now() + '-' + file.originalname);}
});const upload = multer({ storage: storage });app.post('/upload', upload.single('file'), (req, res) => {res.send('File uploaded successfully');
});app.listen(3000, () => {console.log('Server is running on port 3000');
});

4. 分片上传

4.1 原理解析

分片上传(Chunked Upload)是将大文件切成多个小的分片,每个分片单独上传到服务器。这种方式可以提高上传的可靠性和效率,特别是在网络环境不稳定的情况下。分片上传的关键在于如何处理分片的合并和断点续传。🌐

4.1.1 实现步骤

  1. 客户端准备

    • 读取文件内容,将其切成多个分片。
    • 为每个分片生成唯一的标识(如索引)。
    • 使用HTTP POST请求将每个分片单独上传到服务器。
  2. 服务器端处理

    • 接收客户端发送的分片数据。
    • 将接收到的分片数据保存到临时文件夹。
    • 当所有分片上传完成后,将分片合并成完整的文件。

4.1.2 示例代码

客户端(JavaScript)
const fileInput = document.querySelector('input[type="file"]');
const file = fileInput.files[0];
const chunkSize = 1024 * 1024; // 1MB
const chunks = Math.ceil(file.size / chunkSize);for (let i = 0; i < chunks; i++) {const start = i * chunkSize;const end = Math.min(start + chunkSize, file.size);const chunk = file.slice(start, end);const formData = new FormData();formData.append('file', chunk);formData.append('index', i);formData.append('totalChunks', chunks);fetch('/upload-chunk', {method: 'POST',body: formData}).then(response => response.json()).then(data => console.log(data)).catch(error => console.error('Error:', error));
}
服务器端(Node.js + Express)
const express = require('express');
const app = express();
const multer = require('multer');
const fs = require('fs');
const path = require('path');const storage = multer.diskStorage({destination: function (req, file, cb) {cb(null, 'uploads/temp/');},filename: function (req, file, cb) {cb(null, `${req.body.index}-${Date.now()}-${file.originalname}`);}
});const upload = multer({ storage: storage });app.post('/upload-chunk', upload.single('file'), (req, res) => {const { index, totalChunks } = req.body;const filePath = path.join(__dirname, 'uploads/temp', `${index}-${Date.now()}-${req.file.originalname}`);if (parseInt(index) === parseInt(totalChunks) - 1) {mergeChunks(totalChunks, req.file.originalname);}res.send('Chunk uploaded successfully');
});function mergeChunks(totalChunks, fileName) {const tempDir = path.join(__dirname, 'uploads/temp');const targetPath = path.join(__dirname, 'uploads', fileName);const writeStream = fs.createWriteStream(targetPath);for (let i = 0; i < totalChunks; i++) {const chunkPath = path.join(tempDir, `${i}-${Date.now()}-${fileName}`);const readStream = fs.createReadStream(chunkPath);readStream.pipe(writeStream, { end: false });readStream.on('end', () => {fs.unlinkSync(chunkPath);});}writeStream.end();
}app.listen(3000, () => {console.log('Server is running on port 3000');
});

5. 断点续传💡

5.1 原理解析

断点续传是指在文件上传过程中,如果发生中断,可以从断点继续上传,而不是从头开始。这对于大文件上传尤为重要,因为它可以节省时间和带宽,提高上传的可靠性。

5.1.1 实现步骤

  1. 客户端准备

    • 读取文件内容,将其切成多个分片
    • 为每个分片生成唯一的标识(如索引)
    • 记录已上传的分片信息(如已上传的分片索引)
    • 使用HTTP POST请求将每个分片单独上传到服务器
  2. 服务器端处理

    • 接收客户端发送的分片数据。
    • 将接收到的分片数据保存到临时文件夹
    • 当所有分片上传完成后,将分片合并成完整的文件
    • 如果上传中断,客户端可以查询已上传的分片信息,从断点继续上传。

5.1.2 示例代码

客户端(JavaScript)
const fileInput = document.querySelector('input[type="file"]');
const file = fileInput.files[0];
const chunkSize = 1024 * 1024; // 1MB
const chunks = Math.ceil(file.size / chunkSize);let uploadedChunks = [];// 查询已上传的分片
fetch('/uploaded-chunks', {method: 'GET',headers: {'Content-Type': 'application/json'}
})
.then(response => response.json())
.then(data => {uploadedChunks = data.uploadedChunks;uploadChunks();
})
.catch(error => console.error('Error:', error));function uploadChunks() {for (let i = 0; i < chunks; i++) {if (!uploadedChunks.includes(i)) {const start = i * chunkSize;const end = Math.min(start + chunkSize, file.size);const chunk = file.slice(start, end);const formData = new FormData();formData.append('file', chunk);formData.append('index', i);formData.append('totalChunks', chunks);fetch('/upload-chunk', {method: 'POST',body: formData}).then(response => response.json()).then(data => {console.log(data);uploadedChunks.push(i);if (uploadedChunks.length === chunks) {console.log('All chunks uploaded successfully');} else {uploadChunks();}}).catch(error => console.error('Error:', error));}}
}
服务器端(Node.js + Express)
const express = require('express');
const app = express();
const multer = require('multer');
const fs = require('fs');
const path = require('path');const storage = multer.diskStorage({destination: function (req, file, cb) {cb(null, 'uploads/temp/');},filename: function (req, file, cb) {cb(null, `${req.body.index}-${Date.now()}-${file.originalname}`);}
});const upload = multer({ storage: storage });app.post('/upload-chunk', upload.single('file'), (req, res) => {const { index, totalChunks } = req.body;const filePath = path.join(__dirname, 'uploads/temp', `${index}-${Date.now()}-${req.file.originalname}`);if (parseInt(index) === parseInt(totalChunks) - 1) {mergeChunks(totalChunks, req.file.originalname);}res.send('Chunk uploaded successfully');
});app.get('/uploaded-chunks', (req, res) => {const tempDir = path.join(__dirname, 'uploads/temp');const files = fs.readdirSync(tempDir);const uploadedChunks = files.map(file => parseInt(file.split('-')[0]));res.json({ uploadedChunks });
});function mergeChunks(totalChunks, fileName) {const tempDir = path.join(__dirname, 'uploads/temp');const targetPath = path.join(__dirname, 'uploads', fileName);const writeStream = fs.createWriteStream(targetPath);for (let i = 0; i < totalChunks; i++) {const chunkPath = path.join(tempDir, `${i}-${Date.now()}-${fileName}`);const readStream = fs.createReadStream(chunkPath);readStream.pipe(writeStream, { end: false });readStream.on('end', () => {fs.unlinkSync(chunkPath);});}writeStream.end();
}app.listen(3000, () => {console.log('Server is running on port 3000');
});

6. 总结

通过本文的详细讲解,相信你已经对流式上传和分片上传有了全面的理解。流式上传适用于小文件或网络环境稳定的场景,而分片上传则更适合大文件上传,特别是需要处理网络中断的情况。断点续传是分片上传的一个重要特性,可以大大提高上传的可靠性和效率。希望本文能帮助你在面试中顺利过关,祝你好运!🎉


7. 附录

7.1 流程图

7.1.1 流式上传流程图

客户端读取文件
生成二进制数据
发送HTTP POST请求
服务器接收文件数据
保存文件到指定路径

7.1.2 分片上传流程图

客户端读取文件
切分成多个分片
生成分片标识
发送每个分片
服务器接收分片
保存分片到临时文件夹
合并分片成完整文件

7.1.3 断点续传流程图

客户端查询已上传分片
读取文件并切分成多个分片
生成分片标识
发送每个分片
服务器接收分片
保存分片到临时文件夹
合并分片成完整文件
客户端记录已上传分片

8. 参考资料

  • MDN Web Docs - Fetch API
  • Express.js - Node.js web application framework
  • Multer - Node.js middleware for handling multipart/form-data

乐于分享和输出干货的WXGZG:JavaPersons

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在编程世界中&#xff0c;Java语言以其跨平台、面向对象、丰富的类库等特点&#xff0c;成为了众多开发者和企业的首选编程语言。而Java SE与Java EE&#xff0c;作为Java平台的两个重要组成部分&#xff0c;各自承载着不同的使命&#xff0c;同时又紧密相连&#xff0c;共同构…...

PH热榜 | 2024-11-24

DevNow 是一个精简的开源技术博客项目模版&#xff0c;支持 Vercel 一键部署&#xff0c;支持评论、搜索等功能&#xff0c;欢迎大家体验。 在线预览 1. AutoFlow Studio 标语&#xff1a;借助简化的AI质检&#xff0c;更快发布产品&#xff0c;更聪明地进行测试。 介绍&…...

LLM 系列学习教程

LLM101 检查 Tokenizer 词表大小与 LLM 的 Embedding 和 LM_head 输入大小是否匹配对 SBert 进行训练、预测、评估使其进行相似度计算对 BERT 进行训练、预测、评估使其进行文本分类使用 CLIP 模型进行文本图像匹配对 JoinBERT 进行训练、预测使其进行对话意图和槽位联合识别对…...

基于yolov8、yolov5的茶叶等级检测识别系统(含UI界面、训练好的模型、Python代码、数据集)

摘要&#xff1a;茶叶等级检测在茶叶生产、质量控制和市场销售中起着至关重要的作用&#xff0c;不仅能帮助相关部门实时监测茶叶质量&#xff0c;还为智能化检测系统提供了可靠的数据支撑。本文介绍了一款基于YOLOv8、YOLOv5等深度学习框架的茶叶等级检测模型&#xff0c;该模…...

Excel求和如何过滤错误值

一、问题的提出 平时&#xff0c;我们在使用Excel时&#xff0c;最常用的功能就是求和了&#xff0c;一说到求和你可能想到用sum函数&#xff0c;但是如果sum的求和区域有#value #Div等错误值怎么办&#xff1f;如下图&#xff0c;记算C列中工资的总和。 直接用肯定会报错&…...