【Java多线程】如何使用Java多线程下载网络文件 断点续传 ...

如何使用Java多线程下载网络文件,并实现断点续传

在现代网络应用中，多线程下载是一种常见的技能，它可以显著提高下载速度并提供更好的用户体验。本篇文章将介绍如何使用Java实现多线程下载，并结合项目中的代码作为示例进行解说。
1. 多线程下载的基本原理

多线程下载的基本头脑是将一个文件分成多个部分，每个部分由一个线程独立下载，最后将这些部分归并成完整的文件。这样可以充分使用带宽和盘算资源，提高下载速度。
使用Http请求头的Range字段可以实现文件的分段下载，服务器会根据Range字段返回指定范围的文件内容。比方，请求头Range: bytes=0-1023表示获取文件的前1024字节。
断点续传是多线程下载的一个重要功能，它可以在下载中断后继续从中断的地方继续下载，制止重新下载整个文件。断点续传的实现方法是在下载过程中保存下载进度，比方保存已下载的字节数，以便在下次下载时继续下载。
注意⚠️： 后续示例代码为了方便阅读，省略细节处理，只贴出焦点代码。完整代码请参考文章最后给的项目地址。
2. 创建下载器类

首先，我们必要创建一个下载器类，用于管理下载任务。以下是项目中的Downloader类的基本框架：

1. public class Downloader {
2.     private String url;
3.     private String fileName;
4.     private int threadCount;
5.     private long fileSize;
6.     private List<DownloadThread> threads = new ArrayList<>();
8.     public Downloader(String url, String fileName, int threadCount) {
9.         this.url = url;
10.         this.fileName = fileName;
11.         this.threadCount = threadCount;
12.     }
14.     public void download() throws Exception {
15.         // 省略具体实现
16.     }
18.     // 其他方法
19. }

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3. 获取文件巨细

在开始下载之前，必要获取文件的巨细，以便确定每个线程下载的范围。可以使用HttpURLConnection来实现：

1. public void getFileSize() throws IOException {
2.     URL url = new URL(this.url);
3.     HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
4.     conn.setRequestMethod("HEAD");
5.     this.fileSize = conn.getContentLengthLong();
6.     conn.disconnect();
7. }

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4. 创建下载线程

接下来，我们必要创建下载线程，每个线程负责下载文件的一部分。以下是DownloadThread类的基本实现：

1. public class DownloadThread extends Thread {
2.     private String url;
3.     private String fileName;
4.     private long start;
5.     private long end;
7.     public DownloadThread(String url, String fileName, long start, long end) {
8.         this.url = url;
9.         this.fileName = fileName;
10.         this.start = start;
11.         this.end = end;
12.     }
14.     @Override
15.     public void run() {
16.         try {
17.             URL url = new URL(this.url);
18.             HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
19.             // 主要是这一行代码，设置Range头部信息，告诉服务器要获取文件的哪一部分
20.             conn.setRequestProperty("Range", "bytes=" + start + "-" + end);
21.             InputStream in = conn.getInputStream();
22.             RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(this.fileName, "rw");
23.             raf.seek(start);
24.             byte[] buffer = new byte[1024];
25.             int len;
26.             while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
27.                 raf.write(buffer, 0, len);
28.             }
29.             raf.close();
30.             in.close();
31.             conn.disconnect();
32.         } catch (IOException e) {
33.             e.printStackTrace();
34.         }
35.     }
36. }

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5. 启动下载线程

在Downloader类中，我们必要根据文件巨细和线程数目来启动多个下载线程：

1. public void download() throws Exception {
2.     getFileSize();
3.     long partSize = fileSize / threadCount;
4.     for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
5.         long start = i * partSize;
6.         long end = (i == threadCount - 1) ? fileSize - 1 : (i + 1) * partSize - 1;
7.         DownloadThread thread = new DownloadThread(url, fileName, start, end);
8.         threads.add(thread);
9.         thread.start();
10.     }
12.     for (DownloadThread thread : threads) {
13.         thread.join();
14.     }
15. }

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6. 断点续传

在文件下载过程中，断点续传功能非常重要。它可以在下载中断后（比方暂停或网络中断）继续从中断的地方继续下载，制止重新下载整个文件。以下是项目中实现断点续传的关键代码片段。
1. 检查文件是否已经下载

在开始下载之前，必要检查目标文件是否已经存在。如果文件已经存在且下载未完成，则继续下载：

1. private void checkFile(File target, File tempFile) throws StoppedException {
2.     if (target.exists()) {
3.         if (!tempFile.exists()) {
4.             System.out.println(target.getAbsoluteFile().getPath() + "文件已经存在，是否覆盖 ？ y/n ");
5.             var scanner = new Scanner(System.in);
6.             var s = scanner.next();
7.             if (!Objects.equals("y", s)) {
8.                 throw new StoppedException();
9.             }
10.             return;
11.         }
12.         System.out.println(target.getAbsoluteFile().getPath() + "文件存在，下载未完成，继续下载");
13.     }
14. }

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2. 设置文件巨细和文件名

获取文件的巨细和文件名，并设置目标文件的地址：

1. private void setTotalAndFileName(DownFileBO downFileBO) throws IOException {
2.     URL url = new URL(downFileBO.getUrl());
3.     HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
4.     conn.setRequestMethod("GET");
5.     conn.connect();
6.     int contentLength = conn.getContentLength();
7.     downFileBO.setTotalSize(contentLength);
8.     total = contentLength;
10.     String fileName = "";
11.     String contentDisposition = conn.getHeaderField("Content-Disposition");
12.     if (contentDisposition != null && contentDisposition.indexOf("=") != -1) {
13.         fileName = contentDisposition.split("=")[1];
14.     } else {
15.         fileName = url.getPath().substring(url.getPath().lastIndexOf("/") + 1);
16.     }
17.     downFileBO.setFileName(fileName);
18.     var targetFolder = FileUtil.getTargetFolder(downFileBO.getTargetLocalPath());
19.     downFileBO.setTargetLocalPath(targetFolder);
21.     conn.disconnect();
22. }

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3. 等待下载完成并获取下载结果

使用多线程下载文件，并等待所有线程完成下载。期间可以保存临时文件以记录下载进度：

1. private boolean waitDownAndGetResult(List<Future<Boolean>> future, DownFileBO downFileBO,
2.     RandomAccessFile tempRandomAccessFile) throws IOException, InterruptedException {
3.     while (true) {
4.         var finish = future.stream().allMatch(Future::isDone);
5.         if (finish) {
6.             break;
7.         }
8.         saveTempFile(tempRandomAccessFile, downFileBO);
9.         FileUtil.printLog(total, progressSize.get());
10.         Thread.sleep(500 * 1);
11.     }
12.     return future.stream().allMatch(futureItem -> {
13.         try {
14.             return futureItem.get();
15.         } catch (InterruptedException e) {
16.             throw new RuntimeException(e);
17.         } catch (ExecutionException e) {
18.             throw new RuntimeException(e);
19.         }
20.     });
21. }
23. private void saveTempFile(RandomAccessFile tempRandomAccessFile, DownFileBO downFileBO)
24.     throws IOException {
25.     var jsonString = JSON.toJSONString(downFileBO);
26.     var length = jsonString.length();
27.     var tempStr = length + TEMP_LEN_FLAG + jsonString;
28.     tempRandomAccessFile.seek(0);
29.     tempRandomAccessFile.write(tempStr.getBytes());
30. }

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结语
通过以上步骤，我们实现了一个简单的Java多线程下载器。你可以根据实际需求进行扩展和优化，比方添加下载进度显示、错误处理等功能。
希望这篇文章对你有所资助！如果你以为这个文章有用，帮忙点赞、收藏，谢谢！
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