本文來自筆者所著《Flutter實戰》,讀者也可以點擊查看在線電子版。
基礎知識
Http協議定義了分塊傳輸的響應header字段，但具體是否支持取決于Server的實現，我們可以指定請求頭的"range"字段來驗證服務器是否支持分塊傳輸。例如，我們可以利用curl命令來驗證：
bogon:~ duwen$ curl -H "Range: bytes=0-10" http://download.dcloud.net.cn/HBuilder.9.0.2.macosx_64.dmg -v
# 請求頭
> GET /HBuilder.9.0.2.macosx_64.dmg HTTP/1.1
> Host: download.dcloud.net.cn
> User-Agent: curl/7.54.0
> Accept: */*
> Range: bytes=0-10
#響應頭
< HTTP/1.1 206 Partial Content
< Content-Type: application/octet-stream
< Content-Length: 11
< Connection: keep-alive
< Date: Thu, 21 Feb 2019 06:25:15 GMT
< Content-Range: bytes 0-10/233295878我們在請求頭中添加"Range: bytes=0-10"的作用是，告訴服務器本次請求我們只想獲取文件0-10(包括10，共11字節)這塊內容。如果服務器支持分塊傳輸的話，則響應狀態碼為206，表示“部分內容”，并且同時響應頭中變會包含”Content-Range“字段，如果不支持則不會包含，我們看看上面"Content-Range"的內容：
Content-Range: bytes 0-10/2332958780-10表示本次返回的區塊，233295878代表文件的總長度，單位都是byte, 也就是該文件大概233M多一點。
實現
綜上所述，我們可以設計一個簡單的多線程的文件分塊下載器，實現的思路是：
- 先檢測是否支持分塊傳輸，如果不支持，則直接下載；若支持，則將剩余內容分塊下載。
- 各個分塊下載時保存到各自臨時文件，等到所有分塊下載完后合并臨時文件。
- 刪除臨時文件。
下面是整體的流程：
// 通過第一個分塊請求檢測服務器是否支持分塊傳輸
Response response = await downloadChunk(url, 0, firstChunkSize, 0);
if (response.statusCode == 206) { //如果支持
//解析文件總長度，進而算出剩余長度
total = int.parse(
response.headers.value(HttpHeaders.contentRangeHeader).split("/").last);
int reserved = total -
int.parse(response.headers.value(HttpHeaders.contentLengthHeader));
//文件的總塊數(包括第一塊)
int chunk = (reserved / firstChunkSize).ceil() + 1;
if (chunk > 1) {
int chunkSize = firstChunkSize;
if (chunk > maxChunk + 1) {
chunk = maxChunk + 1;
chunkSize = (reserved / maxChunk).ceil();
}
var futures = <Future>[];
for (int i = 0; i < maxChunk; ++i) {
int start = firstChunkSize + i * chunkSize;
//分塊下載剩余文件
futures.add(downloadChunk(url, start, start + chunkSize, i + 1));
}
//等待所有分塊全部下載完成
await Future.wait(futures);
}
//合并文件文件
await mergeTempFiles(chunk);
}
下面我們使用Flutter下著名的Http庫dio的download API 實現downloadChunk：
//start 代表當前塊的起始位置，end代表結束位置
//no 代表當前是第幾塊
Future<Response> downloadChunk(url, start, end, no) async {
progress.add(0); //progress記錄每一塊已接收數據的長度
--end;
return dio.download(
url,
savePath + "temp$no", //臨時文件按照塊的序號命名，方便最后合并
onReceiveProgress: createCallback(no), // 創建進度回調，后面實現
options: Options(
headers: {"range": "bytes=$start-$end"}, //指定請求的內容區間
),
);
}
接下來實現mergeTempFiles:
Future mergeTempFiles(chunk) async {
File f = File(savePath + "temp0");
IOSink ioSink= f.openWrite(mode: FileMode.writeOnlyAppend);
//合并臨時文件
for (int i = 1; i < chunk; ++i) {
File _f = File(savePath + "temp$i");
await ioSink.addStream(_f.openRead());
await _f.delete(); //刪除臨時文件
}
await ioSink.close();
await f.rename(savePath); //合并后的文件重命名為真正的名稱
}
下面我們看一下完整實現：
/// Downloading by spiting as file in chunks
Future downloadWithChunks(
url,
savePath, {
ProgressCallback onReceiveProgress,
}) async {
const firstChunkSize = 102;
const maxChunk = 3;
int total = 0;
var dio = Dio();
var progress = <int>[];
createCallback(no) {
return (int received, _) {
progress[no] = received;
if (onReceiveProgress != null && total != 0) {
onReceiveProgress(progress.reduce((a, b) => a + b), total);
}
};
}
Future<Response> downloadChunk(url, start, end, no) async {
progress.add(0);
--end;
return dio.download(
url,
savePath + "temp$no",
onReceiveProgress: createCallback(no),
options: Options(
headers: {"range": "bytes=$start-$end"},
),
);
}
Future mergeTempFiles(chunk) async {
File f = File(savePath + "temp0");
IOSink ioSink= f.openWrite(mode: FileMode.writeOnlyAppend);
for (int i = 1; i < chunk; ++i) {
File _f = File(savePath + "temp$i");
await ioSink.addStream(_f.openRead());
await _f.delete();
}
await ioSink.close();
await f.rename(savePath);
}
Response response = await downloadChunk(url, 0, firstChunkSize, 0);
if (response.statusCode == 206) {
total = int.parse(
response.headers.value(HttpHeaders.contentRangeHeader).split("/").last);
int reserved = total -
int.parse(response.headers.value(HttpHeaders.contentLengthHeader));
int chunk = (reserved / firstChunkSize).ceil() + 1;
if (chunk > 1) {
int chunkSize = firstChunkSize;
if (chunk > maxChunk + 1) {
chunk = maxChunk + 1;
chunkSize = (reserved / maxChunk).ceil();
}
var futures = <Future>[];
for (int i = 0; i < maxChunk; ++i) {
int start = firstChunkSize + i * chunkSize;
futures.add(downloadChunk(url, start, start + chunkSize, i + 1));
}
await Future.wait(futures);
}
await mergeTempFiles(chunk);
}
}現在可以進行分塊下載了：
main() async {
var url = "http://download.dcloud.net.cn/HBuilder.9.0.2.macosx_64.dmg";
var savePath = "./example/HBuilder.9.0.2.macosx_64.dmg";
await downloadWithChunks(url, savePath, onReceiveProgress: (received, total) {
if (total != -1) {
print("${(received / total * 100).floor()}%");
}
});
}
思考
分塊下載真的能提高下載速度嗎？
其實下載速度的主要瓶頸是取決于網絡速度和服務器的出口速度，如果是同一個數據源，分塊下載的意義并不大，因為服務器是同一個，出口速度確定的，主要取決于網速，而上面的例子正式同源分塊下載，讀者可以自己對比一下分塊和不分塊的的下載速度。如果有多個下載源，并且每個下載源的出口帶寬都是有限制的，這時分塊下載可能會更快一下，之所以說“可能”，是由于這并不是一定的，比如有三個源，三個源的出口帶寬都為1G/s，而我們設備所連網絡的峰值假設只有800M/s，那么瓶頸就在我們的網絡。即使我們設備的帶寬大于任意一個源，下載速度依然不一定就比單源單線下載快，試想一下，假設有兩個源A和B，速度A源是B源的3倍，如果采用分塊下載，兩個源各下載一半的話，讀者可以算一下所需的下載時間，然后再算一下只從A源下載所需的時間，看看哪個更快。
分塊下載的最終速度受設備所在網絡帶寬、源出口速度、每個塊大小、以及分塊的數量等諸多因素影響，實際過程中很難保證速度最優。在實際開發中，讀者可可以先測試對比后再決定是否使用。
分塊下載有什么實際的用處嗎？
分塊下載還有一個比較使用的場景是斷點續傳，可以將文件分為若干個塊，然后維護一個下載狀態文件用以記錄每一個塊的狀態，這樣即使在網絡中斷后，也可以恢復中斷前的狀態，具體實現讀者可以自己嘗試一下，還是有一些細節需要特別注意的，比如分塊大小多少合適？下載到一半的塊如何處理？要不要維護一個任務隊列？
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