RxJava加Retrofit文件分段上傳實現(xiàn)詳解

更新時間：2023年01月03日 09:17:05 作者：Chavin

這篇文章主要為大家介紹了RxJava加Retrofit文件分段上傳實現(xiàn)詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪

前言

本文基于 RxJava 和 Retrofit 庫，設(shè)計并實現(xiàn)了一種用于大文件分塊上傳的工具，并對其進行了全面的拆解分析。拋磚引玉，對同樣有處理文件分塊上傳訴求的讀者，可能會起到一定的啟發(fā)作用。

文章主體由四部分構(gòu)成：

首先分析問題，問題拆解為：多線程分段讀取文件、構(gòu)建和發(fā)出文件片段上傳請求
基于 JDK 隨機讀取文件的類庫，設(shè)計本地多線程分段讀取文件的單元
基于 Retrofit 設(shè)計由文件片段構(gòu)建上傳的網(wǎng)絡(luò)請求
從上述設(shè)計演變而來的完整代碼實現(xiàn)

另外，在文章提供的完整代碼中，還附了一段由 PHP 編寫，用來接收多線程分段數(shù)據(jù)的服務(wù)端接口實現(xiàn)，其中處理了因客戶端都線程上傳片段，導致服務(wù)端接收的文件片段無序，故需在適當時機合并分塊構(gòu)成目標文件。

受限于筆者的開發(fā)經(jīng)驗與理論理解，文章的思路和代碼難免可能有偏頗，對于有改進和優(yōu)化的部分，歡迎大家討論區(qū)提出。

問題拆解

要完成文件分段上傳到服務(wù)端，第一步是分段讀取本地文件。通常分段是為了多線程同時執(zhí)行上傳，提高設(shè)備計算和網(wǎng)絡(luò)資源利用率，減少上傳時間優(yōu)化體驗，這樣即需要一個支持多線程的文件分段讀取工具。由于文件可能超過設(shè)備內(nèi)存大小，在讀取這類超大文件時需要控制最大讀取量防止內(nèi)存溢出。此時文件已從磁盤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中的字節(jié)數(shù)據(jù)，只需要將這些內(nèi)存數(shù)據(jù)傳給服務(wù)端即可。這樣問題被分成 3 個子問題：

分段讀取文件到內(nèi)存中
控制多線程數(shù)量
將文件片段傳給服務(wù)端

問題 1 很好解決，利用 Java 的 RandomAccessFile 可對文件的隨機讀取的特性，即可按需讀取文件片段到內(nèi)存中。

問題 2 相對復雜一點，但如果有閱讀過 JDK 中線程池源碼的讀者，就會發(fā)現(xiàn)這個問題的和控制線程池中線程數(shù)量其實是類似的。

問題 3 就不復雜了，Retrofit 基于 OKhttp ，OkHttp是很容易基于字節(jié)數(shù)組構(gòu)建 multipart/form-data 請求的。

分塊并發(fā)讀取文件

根據(jù)上述對問題 1、2 的拆解，可將讀取抽象為一個文件讀取器，構(gòu)建時傳入文件對象和分段大小以及最大并發(fā)數(shù)，以及分段數(shù)據(jù)的回調(diào)。當外部啟動讀取時將根據(jù)文件大小和配置的分段大小構(gòu)建若干個 Task 用于讀取對應片段的數(shù)據(jù)。

public BlockReader(@NotNull File file, @NotNull BlockCallback callback, int poolSize, int blockSize) {
    mFile = file;
    mCallback = callback;
    mPoolSize = poolSize;
    mBlockSize = blockSize;
}
public void start(@Nullable BlockFilter filter) {
    Observable.empty().observeOn(Schedulers.computation()).doOnComplete(() -> {
        long length = mFile.length();
        for (long offset = 0; offset < length; offset += mBlockSize) {
            if (null != filter && filter.ignore(offset)) {
                continue;
            }
            mQueue.offer(new ReadTask(offset));
        }
        for (int i = 0; i < Math.min(mPoolSize, mQueue.size()); i++) {
            Observable.empty().observeOn(Schedulers.io()).doOnComplete(this::schedule).subscribe();
        }
    }).subscribe();
}

多線程調(diào)度部分，可通過加鎖和記錄狀態(tài)變量統(tǒng)計當前正運行的線程數(shù)，則可控制字節(jié)數(shù)組數(shù)，這樣就相當于控制住了最大內(nèi)存占用。

private void schedule() {
    if (mRunning.get() >= mPoolSize) {
        return;
    }
    ReadTask task;
    synchronized (mQueue) {
        if (mRunning.get() >= mPoolSize) {
            return;
        }
        task = mQueue.poll();
        if (null != task) {
            mRunning.incrementAndGet();
        }
    }
    if (null != task) {
        task.run();
    }
}

最后是文件隨機讀取，直接調(diào)用 RandomAccessFile 的 API 即可：

private class ReadTask implements Action {
    @Override
    public void run() {
        try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(mFile, RAF_MODE);
                ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(mBlockSize)) {
            raf.seek(mOffset);
            byte[] buf = new byte[DEF_BLOCK_SIZE];
            long cnt = 0;
            for (int bytes = raf.read(buf); bytes != -1 && cnt < mBlockSize; bytes = raf.read(buf)) {
                out.write(buf, 0, bytes);
                cnt += bytes;
            }
            out.flush();
            mCallback.onFinished(mOffset, out.toByteArray());
        } catch (IOException e) {
            mCallback.onFinished(mOffset, null);
        } finally {
            mRunning.decrementAndGet();
            schedule();
        }
    }
}

文件片段上傳

上傳部分則使用 Retrofit 提供的注解和 OKHttp 的類庫構(gòu)建請求。但值得一提的是需要在磁盤IO線程同步完成網(wǎng)絡(luò)IO，這樣可以避免網(wǎng)絡(luò)IO速度落后磁盤IO太多而導致任務(wù)堆積造成內(nèi)存溢出。

public interface BlockUploader {
    @POST("test/upload.php")
    @Multipart
    Single<Response<ResponseBody>> upload(@Header("filename") String filename,
                                          @Header("total") long total,
                                          @Header("offset") long offset,
                                          @Part List<MultipartBody.Part> body);
}
private static void syncUpload(String fileName, long fileLength, long offset, byte[] bytes) {
    RequestBody data = RequestBody.create(MediaType.parse("application/octet-stream"), bytes);
    MultipartBody body = new MultipartBody.Builder()
            .addFormDataPart("file", fileName, data)
            .setType(MultipartBody.FORM)
            .build();
    retrofit.create(BlockUploader.class).upload(fileName, fileLength, offset, body.parts()).subscribe(resp -> {
        if (resp.isSuccessful()) {
            System.out.println("? offset: " + offset + " upload succeed " + resp.code());
        } else {
            System.out.println("? offset: " + offset + " upload failed " + resp.code());
        }
    }, throwable -> {
        System.out.println("! offset: " + offset + " upload failed");
    });
}