Java SE 文件上传和文件下载的底层原理

涛声依旧在  金牌会员 | 2024-7-27 15:46:45 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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1. Java SE 文件上传和文件下载的底层原理

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2. 文件上传


  • 文件的上传和下载，是常见的功能。阐明：这里我们的文件上传仅仅只是对于小文件上的上传 。如果是传输大文件，一样平常用专门工具或者插件。
文件上传下载必要使用到如下两个包，必要导入。同时记得要进行导入加载到项目当中去。


文件上传原理示意图：


文件上传的解读：

  • 文件上传照旧使用的是表单 的方式提交
  • 其中 action 照旧按照从前规定来指定
  • method 指定为 post ，因为文件上传是比力大的文件， get 无法发送较大的文件。
  • enctype:encodetype 编码类型，要设置为：multipart/form-data ，表示进行二进制文件的提交，multipart/form-data: 表示表单提交的数据是有多个部分构成，也就是可以提交二进制数据和文本数据，两者都行。


  • 留意：enctype:encodetype 默认是：enctype="application/x-www-form-urlencoded" 即为 URL 编码，这种编码方式不适合对二进制文件数据的提交，一样平常适用于文本数据的提交。
操纵上传文件流程：

  • 判断是不是一个文件表单
  • 判断表单提交的各个表单项是什么类型
  • 如果是一个普通的表单项，就按照文本的方式来处理。
  • 如果是一个文件表单项(二进制数据)，使用 IO技术进行处理。
  • 把表单提交的文件数据，保存到你指定的服务端的某个目录。
2.1 文件上传应用实例


对应文件上传的前端页面代码 ： jsp
  1. <%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
  2. <!DOCTYPE html>
  3. <html lang="en">
  4. <head>
  5.     <meta charset="UTF-8">
  6.     <title>Title</title>
  7.     <base href="<%=request.getContextPath()+"/"%>>">
  8.    
  9.    
  10. </head>
  11. <body>
  13. <form action="fileUploadServlet" method="post" enctype="multipart/form-data">
  14.     家居图: <img src="https://www.cnblogs.com/2.jpg" alt="" width="200" height="200" id="prevView"> <input type="file" name="pic" id=""
  15.                                                                                 value="2xxx.jpg" onchange="prev(this)"/>
  16.     家居名: <input type="text" name="name"><br/> <input type="submit" value="上传"/>
  17. </form>
  18. </body>
  19. </html>
复制代码
对应文件上传的Servlet 的编写。
  1. package com.rainbowsea.servlet;
  4. import com.rainbowsea.utils.WebUtils;
  5. import org.apache.commons.fileupload.FileItem;
  6. import org.apache.commons.fileupload.FileUploadException;
  7. import org.apache.commons.fileupload.disk.DiskFileItemFactory;
  8. import org.apache.commons.fileupload.servlet.ServletFileUpload;
  11. import javax.servlet.ServletException;
  12. import javax.servlet.http.HttpServlet;
  13. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
  14. import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
  15. import java.io.File;
  16. import java.io.IOException;
  18. import java.nio.file.attribute.FileTime;
  19. import java.util.List;
  20. import java.util.UUID;
  22. public class FileUploadServlet extends HttpServlet {
  24.     /*
  25.     1. 判断是不是一个文件传单
  26.     2. 判断表单提交的各个表单项是什么类型
  27.     3. 如果是一个普通的表单项，就按照文本的方式来处理
  28.     4. 如果是一个文件表单项(二进制数据)，使用 IO技术进行处理
  29.     5. 把表单提交的文件数据，保存到你指定的服务端的某个目录
  30.      */
  31.     @Override
  32.     protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException,
  33.             IOException {
  34.         //System.out.println("被调用了");
  37.         // 1. 判断是不是 文件表单(enctype="multipart/form-data")
  38.         if (ServletFileUpload.isMultipartContent(request)) {
  39.             //System.out.println("OK");
  40.             // 2. 创建 DiskFileItemFactory 对象，用于构建一个解析上传数据的工具对象
  41.             DiskFileItemFactory diskFileItemFactory = new DiskFileItemFactory();
  42.             // 3. 创建一个解析上传数据的工具对象
  43.             ServletFileUpload servletFileUpload = new ServletFileUpload(diskFileItemFactory);
  45.             // 4. 关键的地方 servletFileUpload 对象可以把表单提交的数据 text/ 文件
  46.             // 将其封装到 FileItem 文件项中
  47.             // 韩老师的编程心得体会：如果我们不知道一个对象是什么结构
  48.             // 可以：1.输出该对象，2 debug 测试
  49.             try {
  50.                 List<FileItem> list = servletFileUpload.parseRequest(request);
  51.                 //System.out.println("List ==>" + list);
  52.                 // 遍历，并分别处理=> 自然思路
  53.                 for (FileItem fileItem : list) {
  54.                     // java.lang.ClassCastException: org.apache.commons.fileupload.disk.DiskFileItem cannot be cast to java.nio.file.attribute.FileTime
  55.                     //System.out.println("fileItem == >" + fileItem);
  56.                     if (fileItem.isFormField()) { // 如果是 true 就是文本 input text
  57.                         String name = fileItem.getString("utf-8");
  58.                         System.out.println("图片名称: " + name);
  60.                     } else { // 是一个文件
  61.                         // 获取上传的文件的名字:
  62.                         String name = fileItem.getName();
  63.                         System.out.println("上传的文件名: " + name);
  65.                         // 把这个上传到服务器的 temp 下的文件保存到你指定的目录
  66.                         // 1. 指定一个目录，就是我们网站工作目录下
  67.                         String filePath = "/upload/";
  69.                         // 2. 获取到完整目录[io/servlet基础]
  70.                         String fileRealPath = request.getServletContext().getRealPath(filePath);
  72.                         System.out.println("fileRealpath = " + fileRealPath);
  74.                         // 3. 创建这个上传的目录=> 创建目录 => Java对象
  75.                         // 为了防止大量的目录创建，可以更加日期时间进行创建多个目录
  76.                         File fileRealPathDirectory = new File(fileRealPath + WebUtils.getYearMonthDay());
  77.                         if (!fileRealPathDirectory.exists()) {  // 不存在创建
  78.                             fileRealPathDirectory.mkdirs(); // 创建
  80.                         }
  82.                         // 解决接收到文件名是中文乱码问题
  83.                         servletFileUpload.setHeaderEncoding("utf-8");
  84.                         // 4. 将文件拷贝到 fileRealPathDirectory 目录
  85.                         // 构建一个上传文件的完整路径：目录 + 文件名
  86.                         // 有时-》上传失败了，可能是目录的问题 ，加上 “/”
  87.                         // 文本被替换覆盖的问题，我们也一个工具类，让文件名不重复
  88.                         // 对上传的文件名进行处理，前面增加一个前缀，保证是唯一即可
  89.                         name = UUID.randomUUID().toString() + "_" + System.currentTimeMillis() + "_" + name;
  90.                         String fileFullPath = fileRealPathDirectory + "/" + name;
  91.                         fileItem.write(new File(fileFullPath));
  93.                         // 提示信息
  94.                         response.setContentType("text/html;charset=utf-8");
  95.                         response.getWriter().write("上传成功");
  97.                     }
  98.                 }
  99.             } catch (FileUploadException e) {
  100.                 throw new RuntimeException(e);
  101.             } catch (Exception e) {
  102.                 throw new RuntimeException(e);
  103.             }
  104.         } else {
  105.             System.out.println("不是文件表单...");
  106.         }
  107.     }
  109. }
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上传文件操纵的 Servlet 补充阐明解说：
有时-》上传失败了，可能是目录的问题 ，加上 “/”
为了防止大量的目录创建，可以增加日期时间进行创建多个目录，这样以日期天数进行创建目录的话，一年最多也就是  365个目录而已。

  1. File fileRealPathDirectory = new File(fileRealPath+ WebUtils.getYearMonthDay());
  2. String fileFullPath =  fileRealPathDirectory +"/"+ WebUtils.getYearMonthDay();
  4.     public static String  getYearMonthDay() {
  5.         // 如何得到当前的日期-》Java基础 日期，三代类
  6.         LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
  7.         int year = localDateTime.getYear();
  8.         int monthValue = localDateTime.getMonthValue();
  9.         int dayOfMonth = localDateTime.getDayOfMonth();
  10.         String yearMonthDay = year + "-" + monthValue + "-" + dayOfMonth;
  12.         return yearMonthDay;
  13.     }
复制代码
文本被更换覆盖的问题，我们也一个工具类，让文件名不重复
// UUID.randomUUID().toString() 哈希不重复值
// System.currentTimeMillis() 获取当当前系统时间毫秒级别的
// 对上传的文件名进行处理，前面增加一个前缀，保证是唯一即可
// 同时使用特定的 "_" 符号进行分割，用于后续可能必要拿到文件名，最方便使用
  1. name = UUID.randomUUID().toString() + "_" + System.currentTimeMillis() + "_" + name;
  2. String fileFullPath = fileRealPathDirectory + "/" + name;
复制代码

运行测试：看看文件是否能够上传成功



2.2 文件上传留意事项和细节


  • 如果将文件都上传到一个目录下，当上传文件很多时，会造成访问文件速度变慢，因此 可以将文件上传到不同目录 比如 一天上传的文件，同一放到一个文件夹 年月日, 比如：2024-7-1 ，21001010 文件夹 。
  • 一个完美的文件上传，要思量的因素很多，比如断点续传、控制图片巨细，尺寸，分片 上 传 ， 防 止 恶 意 上 传 等 ， 在 项 目 中 ， 可 以 考 虑 使 用 WebUploader 组 件 ( 百 度 开 发 ) http://fex.baidu.com/webuploader/doc/index.html  

  • 文件上传功能，在项目中发起有限制的使用，一样平常用在头像、证明、条约、产物展示等， 如果不加限制，会造成服务器空间被大量占用 [比如 b 站批评，就不能传图片，微信发 1 次朋友圈最多 9 张图等..]
  • 文件上传，创建 web/upload 的文件夹，在 tomcat 启动时，没有在 out 目录下 创建 对 应的 upload 文件夹, 原因是 tomcat 对应空目录是不会在 out 下创建相应目录的，所以，只 需在 upload 目录下，放一个文件即可, 这个是 Idea + Tomcat 的问题, 现实开发不会存 在
3. 文件下载

文件下载的原理分析图：

文件下载相应头阐明：

  • Content-Disposition: 表示下载的数据的展示方式，比如是内联形式（网页形式或者网页一部分）或者是文件下载方式 attachment
  • Content-Type: 指定返回数据的类型 MIME  ————》http 协议的内容
文件下载相应体阐明：

  • 在网络传输时是图片的原生数据（按照浏览器下载的编码）
  • 这个图片时下载后检察到的，也就是浏览器自己做了解析

3.1 文件下载应用实例

对应文件上传的前端页面代码 ： jsp
  1. <%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
  2. <!DOCTYPE html>
  3. <html lang="en">
  4. <head>
  5.     <meta charset="UTF-8">
  6.     <title>文件下载</title>
  7.     <base href="<%=request.getContextPath()+"/"%>>">
  8. </head>
  9. <body>
  10. <h1>文件下载</h1>
  11. <a target="_blank" href="https://www.cnblogs.com/fileDownLoadServlet?name=java.png">点击下载Java图片</a><br/><br/>
  12. <a target="_blank" href="https://www.cnblogs.com/fileDownLoadServlet?name=13-第十二章网络编程.pptx">点击下载 13-第十二章 网络编程.pptx</a><br/><br/>
  13. </body>
  14. </html>
复制代码
留意：我们下载是，客户端从服务器端下载内容的了，所以我们必要模拟服务器，在服务器上添加上，我们客户端可以下载到的内容文件（这里：我们在 web 目录下，创建一个 download 目录，用于存放我们客户端(浏览器)可以下载到的文件）。

留意：创建好目录，添加好文件之后，要重新启动一下 Tomcat 服务器，让 这个我们添加的 download 资源目录，添加到 out 工作目录当中去。

如果你重启了 Tomcat 服务器，也没有看到你创建的 download在工作目录 out下，则点击 rebuild project -> restart project

一个小细节：如果 web目录下创建的 目录是一个空文件夹/空目录，就是目录下没有东西的话，就算重启了 Tomcat 服务器也是不会添加到 out 目录下的。所以，只 需在 upload 目录下，放一个文件即可, 这个是 Idea + Tomcat 的问题, 现实开发不会存在
对应文件下载的Servlet 的编写。
  1. package com.rainbowsea.servlet;
  3. import org.apache.commons.io.IOUtils;
  4. import sun.misc.BASE64Encoder;
  6. import javax.servlet.ServletContext;
  7. import javax.servlet.ServletException;
  8. import javax.servlet.ServletOutputStream;
  9. import javax.servlet.http.HttpServlet;
  10. import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
  11. import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
  12. import java.io.IOException;
  13. import java.io.InputStream;
  14. import java.net.URLEncoder;
  16. public class FileDownLoadServlet extends HttpServlet {
  17.     @Override
  18.     protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
  20.         System.out.println("被调用");
  22.         // 1. 先准备要下载的文件（假定这些文件时公共的资源）
  23.         // 重要: 保证当我们的 tomcat 启动后，在工作目录下 有 out 有 download 文件夹，并且
  24.         // 有可供下载的文件！！
  25.         // 再次说明：如果你没有看到你创建的 download在工作目录 out下 rebuild project -> restart proj
  27.         // 2. 获取到要下载的文件的名字
  28.         request.setCharacterEncoding("utf-8");
  29.         String downLoadFileName = request.getParameter("name");
  30.         System.out.println("downLoadFileName = " + downLoadFileName);
  32.         // 3. 给 http 响应，设置响应头 Content-Type,就是文件的MIME
  33.         // 通过 servletContext 来获取
  34.         ServletContext servletContext = request.getServletContext();
  35.         String downLoadPath = "/download/";  // 服务器资源图片，存放路径
  36.         String downLoadFileFullPath = downLoadPath + downLoadFileName;
  37.         String mimeType = servletContext.getMimeType(downLoadFileFullPath);
  38.         System.out.println("mimeType = " + mimeType);
  39.         response.setContentType(mimeType);
  41.         // 4. 给http响应，设置响应头Content-Dispostion
  42.         // 这里考虑的细节比较多，比如不同的浏览器写法不一样，考虑编码
  43.         // ff 是文件名中文需要 base64, 而 ie/chrome 是 URL编码
  44.         // 这里我们不需要同学门机制，只需知道原理
  45.         if(request.getHeader("User-Agent").contains("Firefox")) {
  46.             // 火狐浏览器的设置 为 Base64编码
  47.             response.setHeader("Content-Disposition","attachment; filename==?UTF-8?B?" +
  48.                     new BASE64Encoder().encode(downLoadFileName.getBytes("UTF-8")));
  49.         } else {
  50.             // 其他(主流ie/chrome) 使用 URL编码操作
  51.             response.setHeader("Content-Disposition","attachment; filename=" +
  52.                     URLEncoder.encode(downLoadFileName,"UTF-8"));
  53.         }
  55.         // 5. 读取下面的文件数据，返回给客户端
  56.         // (1)创建一个和要下载的文件，关联的输入流
  57.         InputStream resourceAsStream = servletContext.getResourceAsStream(downLoadFileFullPath);
  59.         // (2) 得到返回数据的输出流{因为返回文件大多数是二进制(字节)，IO Java基础}
  60.         ServletOutputStream outputStream = response.getOutputStream();
  62.         // (3) 使用工具类，将输入流关联的文件，对拷到输出流，并返回给客户端/浏览器
  63.         // 注意是: import org.apache.commons.io.IOUtils; 包下的
  64.         IOUtils.copy(resourceAsStream,outputStream);
  66.     }
  67. }
复制代码
上传下载操纵的 Servlet 补充阐明解说：
文件下载，比力贫困的就是不同浏览器文件名中文处理，因此，在代码中，必要针对不同的浏览器做处理。这里：火狐的 是文件名中文必要 base64 编码，而 ie/chrome 是 URL编码。针对不同的浏览器，我们必要进行不同的编码处理。

  1. // 4. 给http响应，设置响应头Content-Dispostion
  2.         // 这里考虑的细节比较多，比如不同的浏览器写法不一样，考虑编码
  3.         // ff 是文件名中文需要 base64, 而 ie/chrome 是 URL编码
  4.         // 这里我们不需要同学门机制，只需知道原理
  5.         if(request.getHeader("User-Agent").contains("Firefox")) {
  6.             // 火狐浏览器的设置 为 Base64编码
  7.             response.setHeader("Content-Disposition","attachment; filename==?UTF-8?B?" +
  8.                     new BASE64Encoder().encode(downLoadFileName.getBytes("UTF-8")));
  9.         } else {
  10.             // 其他(主流ie/chrome) 使用 URL编码操作
  11.             response.setHeader("Content-Disposition","attachment; filename=" +
  12.                     URLEncoder.encode(downLoadFileName,"UTF-8"));
  13.         }
复制代码
运行测试：


3.2 文件下载留意事项和细节


  • 文件下载，比力贫困的就是不同浏览器文件名中文处理，因此，在代码中，必要针对不同的浏览器做处理。

  • 对于网站的文件，很多文件使用另存为即可下载，对于大文件(文档，视频)，会使用专 业的下载工具(迅雷、百度，腾讯，华为网盘等)
  • 对于不同的浏览器, 在把文件下载完毕后，处理的方式不一样, 有些是直接打开文件,有些是将文件下载到  当地/下载目录。
4. 总结：


  • 文件上传的表单上的属性上的处理：method 指定为 post ，因为文件上传是比力大的文件， get 无法发送较大的文件。enctype:encodetype 编码类型，要设置为：multipart/form-data ，表示进行二进制文件的提交，multipart/form-data: 表示表单提交的数据是有多个部分构成，也就是可以提交二进制数据和文本数据，两者都行。
  • 有时-》上传失败了，可能是目录的问题 ，加上 “/”
  • 为了防止大量的目录创建，可以增加日期时间进行创建多个目录，这样以日期天数进行创建目录的话，一年最多也就是  365个目录而已。
  • 文本被更换覆盖的问题，我们也一个工具类，让文件名不重复
    // UUID.randomUUID().toString() 哈希不重复值
    // System.currentTimeMillis() 获取当当前系统时间毫秒级别的
    // 对上传的文件名进行处理，前面增加一个前缀，保证是唯一即可
    // 同时使用特定的 "_" 符号进行分割，用于后续可能必要拿到文件名，最方便使用
    1. name = UUID.randomUUID().toString() + "_" + System.currentTimeMillis() + "_" + name;
    2. String fileFullPath = fileRealPathDirectory + "/" + name;
    复制代码
  • 文件上传功能，在项目中发起有限制的使用，一样平常用在头像、证明、条约、产物展示等， 如果不加限制，会造成服务器空间被大量占用 [比如 b 站批评，就不能传图片，微信发 1 次朋友圈最多 9 张图等..]
  • 文件下载：一个小细节：如果 web目录下创建的 目录是一个空文件夹/空目录，就是目录下没有东西的话，就算重启了 Tomcat 服务器也是不会添加到 out 目录下的。所以，只 需在 upload 目录下，放一个文件即可, 这个是 Idea + Tomcat 的问题, 现实开发不会存在。
  • 文件下载，比力贫困的就是不同浏览器文件名中文处理，因此，在代码中，必要针对不同的浏览器做处理。这里：火狐的 是文件名中文必要 base64 编码，而 ie/chrome 是 URL编码。针对不同的浏览器，我们必要进行不同的编码处理。


  • 关于文件上传和下载，这里使用的是原生API的方式，在现实的开发中，我们这些关于文件上传和下载，都是被框架封装好了的，比如 ：Spring MVC，Spring Boot 等等，我们只必要调用对应的API即可，框架封装的太好了，我们很难了解其中的底层原理。这里的文件上传和下载就是其底层原理了。
5. 末了:

限于自身水平，其中存在的错误，希望大家给予指教，韩信点兵——多多益善，谢谢大家，后会有期，江湖再见 ！！！


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