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Android Okhttp 断点续传面试解析

我们在刷一下面试题的时候,有时候会看到一些大厂会问关于断点续传的原理,那么今天在这里从 HTTP 断点续传知识和 Android 中如何实现断点续传的思路来做一个关于 Android 断点续传原理的总结。

Http 断点续传知识点

什么是断点续传

指的是在上传/下载时,将任务(一个文件或压缩包)人为的划分为几个部分,每一个部分采用一个线程进行上传/下载,如果碰到网络故障,可以从已经上传/下载的部分开始继续上传/下载未完成的部分,而没有必要从头开始上传/下载。可以节省时间,提高速度。

Http 怎么支持断点续传的?

Http 1.1 协议中默认支持获取文件的部分内容,这其中主要是通过头部的两个参数:Range 和 Content Range 来实现的。客户端发请求时对应的是 Range ,服务器端响应时对应的是 Content-Range。

Range

客户端想要获取文件的部分内容,那么它就需要请求头部中的 Range 参数中指定获取内容的起始字节的位置和终止字节的位置,它的格式一般为:

Range:(unit=first byte pos)-[last byte pos]
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例如:

Range: bytes=0-499      表示第 0-499 字节范围的内容 
Range: bytes=500-999    表示第 500-999 字节范围的内容 
Range: bytes=-500       表示最后 500 字节的内容 
Range: bytes=500-       表示从第 500 字节开始到文件结束部分的内容 
Range: bytes=0-0,-1     表示第一个和最后一个字节 
Range: bytes=500-600,601-999 同时指定几个范围
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Content Range

在收到客户端中携带 Range 的请求后,服务器会在响应的头部中添加 Content Range 参数,返回可接受的文件字节范围及其文件的总大小。它的格式如下:

Content-Range: bytes (unit first byte pos) - [last byte pos]/[entity legth]

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例如:

Content-Range: bytes 0-499/22400    // 0-499 是指当前发送的数据的范围,而 22400 则是文件的总大小。
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使用断点续传和不使用断点续传的响应内容区别

  • 不使用断点续传
HTTP/1.1 200 Ok
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  • 使用断点续传
HTTP/1.1 206 Partial Content
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处理请求资源发生改变的问题

在现实的场景中,服务器中的文件是会有发生变化的情况的,那么我们发起续传的请求肯定是失败的,那么为了处理这种服务器文件资源发生改变的问题,在 RFC2616 中定义了 Last-ModifiedEtag 来判断续传文件资源是否发生改变。

Last-Modified & If-Modified-Since(文件最后修改时间)

  • Last-Modified:记录 Http 页面最后修改时间的 Http 头部参数,Last-Modified 是由服务端发送给客户端的
  • If-Modified-Since:记录 Http 页面最后修改时间的 Http 头部参数,If-Modified-Since 是有客户端发送给服务端的
  • 验证过程
    • step 1:客户端缓存从服务端获取的页面
    • step 1:客户端访问相同页面时,客户端将服务器发送过来的 Last-Modified 通过 If-Modified-Since 发送给服务器
    • step 2:服务器通过客户端发送过来的 If-Modified-Since 进行判断客户端当前的缓存的页面是否为最新的
      • 如果不是最新的,那么就发送最新的页面给客户端
      • 如果是最新的,那么就发送 304 告诉客户端它本地缓存的页面是最新的

Etag & if-Range(文件唯一标志)

  • Etag:作为文件的唯一标志,这个标志可以是文件的 hash 值或者是一个版本
  • if-Range:用于判断实体是否发生改变,如果实体未改变,服务器发送客户端丢失的部分,否则发送整个实体。一般格式:
If-Range: Etag | HTTP-Date
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If-Range 可以使用 Etag 或者 Last-Modified 返回的值。当没有 ETage 却有 Last-modified 时,可以把 Last-modified 作为 If-Range 字段的值

  • 验证过程
    • step 1:客户端发起续传请求,头部包含 Range 和 if-Range 参数
    • step 2:服务器中收到客户端的请求之后,将客户端和服务器的 Etag 进行比对
      • 相等:请求文件资源没有发生变化,应答报文为 206
      • 不相等:请求文件资源发生变化,应答报文为 200

检查服务器是否支持断点续传

05941F7C-66E3-4019-ACB1-4F02EBEE2006.png
我们使用 curl 进行检测,可以看出以下的几个关键信息

  • HTTP/1.1 206 Partial Content
  • Content-Range: bytes 10-222/7877
  • Etag: "1ec5-502264e2ae4c0"
  • Last-Modified: Wed, 03 Sep 2014 10:00:27 GMT

OkHttp 断点下载

断点下载思路

  • step 1:判断检查本地是否有下载文件,若存在,则获取已下载的文件大小 downloadLength,若不存在,那么本地已下载文件的长度为 0
  • step 2:获取将要下载的文件总大小(HTTP 响应头部的 content-Length)
  • step 3:比对已下载文件大小和将要下载的文件总大小(contentLength),判断要下载的长度
  • step 4:再即将发起下载请求的 HTTP 头部中添加即将下载的文件大小范围(Range: bytes = downloadLength - contentLength)

Okhttp 简单短断点下载代码示例

DownloadTask.java


/**
 * String 在执行AsyncTask时需要传入的参数,可用于在后台任务中使用。
 * Integer 后台任务执行时,如果需要在界面上显示当前的进度,则使用这里指定的泛型作为进度单位。
 * Integer 当任务执行完毕后,如果需要对结果进行返回,则使用这里指定的泛型作为返回值类型。
 */
public class DownloadTask extends AsyncTask<String, Integer, Integer> {

    public static final int TYPE_SUCCESS = 0;

    public static final int TYPE_FAILED = 1;

    public static final int TYPE_PAUSED = 2;

    public static final int TYPE_CANCELED = 3;

    private DownloadListener listener;

    private boolean isCanceled = false;

    private boolean isPaused = false;

    private int lastProgress;

    public DownloadTask(DownloadListener listener) {
        this.listener = listener;
    }

    /**
     * 这个方法中的所有代码都会在子线程中运行,我们应该在这里处理所有的耗时任务。
     *
     * @param params
     * @return
     */
    @Override
    protected Integer doInBackground(String... params) {
        InputStream is = null;
        RandomAccessFile savedFile = null;
        File file = null;
        long downloadLength = 0;   //记录已经下载的文件长度
        //文件下载地址
        String downloadUrl = params[0];
        //下载文件的名称
        String fileName = downloadUrl.substring(downloadUrl.lastIndexOf("/"));
        //下载文件存放的目录
        String directory = Environment.getExternalStoragePublicDirectory(Environment.DIRECTORY_DOWNLOADS).getPath();
        //创建一个文件
        file = new File(directory + fileName);
        if (file.exists()) {
            //如果文件存在的话,得到文件的大小
            downloadLength = file.length();
        }
        //得到下载内容的大小
        long contentLength = getContentLength(downloadUrl);
        if (contentLength == 0) {
            return TYPE_FAILED;
        } else if (contentLength == downloadLength) {
            //已下载字节和文件总字节相等,说明已经下载完成了
            return TYPE_SUCCESS;
        }
        OkHttpClient client = new OkHttpClient();
        /**
         * HTTP请求是有一个Header的,里面有个Range属性是定义下载区域的,它接收的值是一个区间范围,
         * 比如:Range:bytes=0-10000。这样我们就可以按照一定的规则,将一个大文件拆分为若干很小的部分,
         * 然后分批次的下载,每个小块下载完成之后,再合并到文件中;这样即使下载中断了,重新下载时,
         * 也可以通过文件的字节长度来判断下载的起始点,然后重启断点续传的过程,直到最后完成下载过程。
         */
        Request request = new Request.Builder()
                .addHeader("RANGE", "bytes=" + downloadLength + "-" + contentLength)  //断点续传要用到的,指示下载的区间
                .url(downloadUrl)
                .build();
        try {
            Response response = client.newCall(request).execute();
            if (response != null) {
                is = response.body().byteStream();
                savedFile = new RandomAccessFile(file, "rw");
                savedFile.seek(downloadLength);//跳过已经下载的字节
                byte[] b = new byte[1024];
                int total = 0;
                int len;
                while ((len = is.read(b)) != -1) {
                    if (isCanceled) {
                        return TYPE_CANCELED;
                    } else if (isPaused) {
                        return TYPE_PAUSED;
                    } else {
                        total += len;
                        savedFile.write(b, 0, len);
                        //计算已经下载的百分比
                        int progress = (int) ((total + downloadLength) * 100 / contentLength);
                        //注意:在doInBackground()中是不可以进行UI操作的,如果需要更新UI,比如说反馈当前任务的执行进度,
                        //可以调用publishProgress()方法完成。
                        publishProgress(progress);
                    }

                }
                response.body().close();
                return TYPE_SUCCESS;
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (is != null) {
                    is.close();
                }
                if (savedFile != null) {
                    savedFile.close();
                }
                if (isCanceled && file != null) {
                    file.delete();
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return TYPE_FAILED;
    }

    /**
     * 当在后台任务中调用了publishProgress(Progress...)方法之后,onProgressUpdate()方法
     * 就会很快被调用,该方法中携带的参数就是在后台任务中传递过来的。在这个方法中可以对UI进行操作,利用参数中的数值就可以
     * 对界面进行相应的更新。
     *
     * @param values
     */
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        int progress = values[0];
        if (progress > lastProgress) {
            listener.onProgress(progress);
            lastProgress = progress;
        }
    }

    /**
     * 当后台任务执行完毕并通过Return语句进行返回时,这个方法就很快被调用。返回的数据会作为参数
     * 传递到此方法中,可以利用返回的数据来进行一些UI操作。
     *
     * @param status
     */
    @Override
    protected void onPostExecute(Integer status) {
        switch (status) {
            case TYPE_SUCCESS:
                listener.onSuccess();
                break;
            case TYPE_FAILED:
                listener.onFailed();
                break;
            case TYPE_PAUSED:
                listener.onPaused();
                break;
            case TYPE_CANCELED:
                listener.onCanceled();
                break;
            default:
                break;
        }
    }

    public void pauseDownload() {
        isPaused = true;
    }

    public void cancelDownload() {
        isCanceled = true;
    }

    /**
     * 得到下载内容的完整大小
     *
     * @param downloadUrl
     * @return
     */
    private long getContentLength(String downloadUrl) {
        OkHttpClient client = new OkHttpClient();
        Request request = new Request.Builder().url(downloadUrl).build();
        try {
            Response response = client.newCall(request).execute();
            if (response != null && response.isSuccessful()) {
                long contentLength = response.body().contentLength();
                response.body().close();
                return contentLength;
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return 0;
    }

}

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DownloadListener.java


public class DownloadListener {


    /**
     * 通知当前的下载进度
     * @param progress
     */
    void onProgress(int progress);

    /**
     * 通知下载成功
     */
    void onSuccess();

    /**
     * 通知下载失败
     */
    void onFailed();

    /**
     * 通知下载暂停
     */
    void onPaused();

    /**
     * 通知下载取消事件
     */
    void onCanceled();

}
复制代码
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