大文件上传服务-后端V1V2

大文件上传概述:

之前项目做了一个文件上传的功能,最近看到有面试会具体的问这个上传功能的细节，把之前做的项目拿过来总结一下，自己写的一个文件上传服务，如果是单体项目直接就是 file-model，微服务可以给文件单独搞一个服务。

对于大的文件上传由于网络带宽的限制非常的耗时间，可以将文件进行切分，类似于IP数据包重组和分片。

类似于百度网盘一秒上传文件，这个如何实现的呢？ 相同的文件上传过一次之后使用了MD5加密的算法，下次就不用等待上传了。

对于海量的文件，如何去存储呢？ 这些都是需要去考虑的内容。可以使用轻量级的分布式存储minio来存储文件。复杂一点可以使用 fastDFS 来存储文件。

文件存储 sql 表:

create table file_url_table
(
    id          int auto_increment
        primary key,
    file_name   varchar(255)                        not null,
    file_type   varchar(30)                         not null,
    file_md5    varchar(32)                         not null,
    file_url    varchar(512)                        not null,
    endpoint    varchar(255)                        not null,
    buck_name   varchar(255)                        not null,
    object_name varchar(255)                        not null,
    created_at  timestamp default CURRENT_TIMESTAMP null,
    updated_at  timestamp default CURRENT_TIMESTAMP null on update CURRENT_TIMESTAMP
);

minio分布式文件存储

后端文件的存储使用分布式文件存储系统minio

一个minio的地址包括:

endpoint:节点的信息 http:ip地址+:端口号

buckName： 桶的基础信息

objectName: 文件夹的信息+文件的名称。

http://xxxxx:9000/powerproject/file/2024/12/01/bbb5ba51d7b65cf4495de91ca55bfa23.mp3

项目中使用 minio

导入minio maven依赖：

<dependency>
     <groupId>io.minio</groupId>
     <artifactId>minio</artifactId>
     <version>8.5.7</version>
</dependency>

配置minoConfig，使用Configuration注解，spring在启动的时候会扫描这个类。@bean会创建一个MinioClient，交给Spring容器去管理。

@Configuration

public class MinioConfig {
      
   @Value("${minio.accessKey}")
    private String accessKey;
    @Value("${minio.secretKey}")
    private String secretKey;
    @Value("${minio.endpoint}")
    private String endPoint;

     
    @Bean
    public MinioClient minioClient() {
        return MinioClient.builder().endpoint(endPoint)
                .credentials(accessKey, secretKey).build();
    }
}

• **@Bean** 注解定义了一个 Spring Bean 方法，用来初始化并提供配置好的 MinioClient。
• 通过自动注入，Spring Boot 会将配置文件中的 minio.accessKey, minio.secretKey, minio.endPoint 自动注入到类的字段中，并将配置好的 MinioClient 实例作为 Bean 提供给整个应用使用。
• spring启动的时候会扫描到configuration这个包。

断点续传:

通常视频文件都比较大，所以对于媒资系统上传文件的需求要满足大文件的上传要求。http协议本身对上传文件大小没有限制，但是客户的网络环境质量、电脑硬件环境等参差不齐，如果一个大文件快上传完了网断了没有上传完成，需要客户重新上传，用户体验非常差，所以对于大文件上传的要求最基本的是断点续传。

什么是断点续传：

引用百度百科：断点续传指的是在下载或上传时，将下载或上传任务（一个文件或一个压缩包）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或下载，如果碰到网络故障，可以从已经上传或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，断点续传可以提高节省操作时间，提高用户体验性。

使用的一些技术

因为上传的结构传进来的都是MultipartFile,但是文件合并完成之后是File类型的，需要将File转为MultipartFile。

  //将木桶的文件 转换成 MultipartFile
        MultipartFile multipartFile = new MockMultipartFile(
                "file",                           // 表单中文件参数的名字
                fileName,             // 文件名
                fileType,                // 文件类型
                new FileInputStream(outputFile)   // 文件输入流
        );

MockMultipartFile 的构造函数有四个参数：

• 第一个参数："file"
  • 这是表单中用于接收文件的字段名。通常是前端表单中的 <input type="file" name="file"> 中的 name 属性值。
  • 例如，在 HTML 表单中，字段可能长这样：

<input type="file" name="file">

- 后端通过 `"file"` 来访问上传的文件。

• 第二个参数：fileName
  • 这是文件的名字，即上传文件时的文件名。它将作为文件在服务器上存储时的名称，或者用作处理文件时的标识符。
  • 例如，fileName 可能是 "document.pdf" 或 "image.jpg" 等。
• 第三个参数：fileType
  • 这是文件的 MIME 类型（文件类型）。常见的文件类型如 "application/pdf", "image/jpeg", "text/plain" 等。
  • 在这里，它指定了文件的格式/类型，告诉服务器如何处理该文件。
• 第四个参数：new FileInputStream(outputFile)
  • 这是文件内容的输入流。**FileInputStream**** 用于读取文件内容并将其传递给 **MockMultipartFile**。**
  • outputFile 是一个 File 对象，表示要上传的实际文件。通过 new FileInputStream(outputFile)，你可以将文件内容转换为字节流，使得它可以被传递到 MockMultipartFile 中。

MultipartFile 提供了几个常用方法，比如：

• getName(): 获取文件的字段名。
• getOriginalFilename(): 获取文件的原始文件名。
• getBytes(): 获取文件的字节内容。
• getInputStream(): 获取文件的输入流。

校验MD5的逻辑

对于已经存在的文件，文件的 md5 值都是相同的。文件上传前端解析 md5,查询数据库中是否有数据，如果没有再实现文件上传。

//去数据库中查询这个文件的哈希值是否存在,如果存在就不用上传了，直接拿到这个文件的地址
@GetMapping("/md5")
public AjaxResult getMd5(@RequestParam("md5") String md5) {
    Map<String, Object> map=fileService.getMd5(md5);
    return AjaxResult.success(map);
}

@SneakyThrows
@Override
public Map<String, Object> getMd5(String md5) {
// 从数据库查询文件信息
FileEntity file = fileMapper.getMd5(md5);

// 如果文件不存在，直接返回 null
if (file == null) {
    return null;   
}

// 获取文件相关信息
String bucketName = file.getBuckName();
String objectName = file.getObjectName();
String fileUrl = file.getFileUrl();
String fileType = file.getFileType();
String fileName = file.getFileName();

try {
    // 检查文件是否存在于 MinIO
    if (!minioTemplate.isExist(objectName)) {
        // 文件不存在
        return null;
    }
} catch (MinioException e) {
    // 如果 MinIO 抛出异常，记录异常信息
    return null;
}

// 文件存在，构建返回的 Map
Map<String, Object> result = new HashMap<>();
result.put("url", fileUrl);
result.put("fileType", fileType);
result.put("fileName", fileName);

return result;
}

判断文件是否存在

   public boolean isExist(String objectName) throws Exception {
        StatObjectResponse statObjectResponse = minioClient.statObject(
                StatObjectArgs.builder()
                        .bucket(bucketName)
                        .object(objectName)
                        .build());
        return statObjectResponse == null;
    }

uploadV1 版本 1

上传整个文件。

 @GetMapping("/uploadV1")
    public AjaxResult uploadFileV1(MultipartFile file) {
        Map<String, Object> map = fileService.uploadV1(file);
        return AjaxResult.success(map);
    }

前置校验，检查文件的大小。 文件不能过大。 限制了一些文件上传的大小 FileType 枚举类

// 通过枚举类校验文件的大小
private void preCheck(MultipartFile file) {
String fileName = file.getOriginalFilename();  //得到原来的名称
String fileSuffix = fileName.substring(fileName.lastIndexOf(".")); // 拿到后缀
FileType fileType = FileType.getFileTypeByExtension(fileSuffix);
if (fileType == null) {
    throw new ServiceException("不支持的文件格式");
}

// 校验文件大小
if (file.getSize() > fileType.getMaxSize()) {
    throw new ServiceException("文件大小超过" + (fileType.getMaxSize() / (1024 * 1024)) + "MB");
}
}

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public enum FileType {
    //两个属性 一个是文件的扩展名  一个是文件大小
    IMAGE(Arrays.asList(".jpg", ".png", ".jpeg"), 1024 * 1024 * 50),  // 50MB
    DOCUMENT(Arrays.asList(".doc", ".xls", ".ppt", ".txt", ".pdf", ".mp3", ".wav", ".ply"), 1024 * 1024 * 100),  // 100MB
    VIDEO(Arrays.asList(".mp4", ".avi", ".mov"), 1024 * 1024 * 200);  // 200MB

    private List<String> extensions;  // 支持的文件扩展名
    private long maxSize;  // 最大文件大小

    // 构造函数
    FileType(List<String> extensions, long maxSize) {
        this.extensions = extensions;
        this.maxSize = maxSize;
    }

    public List<String> getExtensions() {
        return extensions;
    }

    public long getMaxSize() {
        return maxSize;
    }

    // 根据文件扩展名获取文件类型
    public static FileType getFileTypeByExtension(String fileSuffix) {
        for (FileType type : FileType.values()) {
            if (type.getExtensions().contains(fileSuffix)) {
                return type;
            }
        }
        return null;  // 如果没有匹配的文件类型，返回 null
    }
}

不同的文件放在不同的文件夹下面。

image开头的 存储一些 .jpg、.jped，.png文件。

file 开头的存放 .doc，.xls文件。 使用枚举类可以来实现动态的管理。 设置文件存储路径，使用日期的存储不同，不用的文件类型存储不同的路径

	String fileBucket = getFileBucket(fileSuffix);
	if (fileBucket == null) {
		return null;
	}
	// 获取当前日期
	Date now = new Date();
	// 使用 SimpleDateFormat 来格式化日期为 "yyyy/MM/dd" 格式
	DateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd");
	String date = sdf.format(now);
	// 组合最终的文件夹路径：如 "image/2024/11/30/"
	return fileBucket + date + "/";
	}
	
	private static String getFileBucket(String fileSuffix) {
	return FileCategory.getBucketPrefixByExtension(fileSuffix);
	}

package com.njitzx.fileupload.enu;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public enum FileCategory {
    IMAGE(Arrays.asList(".jpg", ".jpeg", ".png", ".gif"), "image/"),
    DOCUMENT(Arrays.asList(".doc", ".xls", ".ppt", ".txt", ".pdf", ".mp3", ".wav", ".ply"), "file/"),
    VIDEO(Arrays.asList(".mp4", ".avi", ".mov"), "video/"),
    AUDIO(Arrays.asList(".mp3", ".wav"), "audio/");

    private List<String> extensions;  // 支持的文件扩展名
    private String bucketPrefix;      // 存储路径前缀

    // 构造函数
    FileCategory(List<String> extensions, String bucketPrefix) {
        this.extensions = extensions;
        this.bucketPrefix = bucketPrefix;
    }

    // 获取支持的文件扩展名列表
    public List<String> getExtensions() {
        return extensions;
    }

    // 获取对应的存储路径
    public String getBucketPrefix() {
        return bucketPrefix;
    }

    // 根据文件扩展名获取对应的存储路径
    public static String getBucketPrefixByExtension(String fileSuffix) {
        for (FileCategory category : FileCategory.values()) {
            if (category.getExtensions().contains(fileSuffix)) {
                return category.getBucketPrefix();
            }
        }
        return null;  // 如果没有找到对应的类型，返回 null
    }
}

上传的Service代码。

文件上传成功后需要将信息插入到文件表中去。 文件存储 service 方法:

public Map<String, Object> uploadV1(MultipartFile file) {
//文件的名称
String md5Name = MD5Util.getFileMD5(file);

String fileName = file.getOriginalFilename();

String fileSuffix = fileName.substring(fileName.lastIndexOf("."));

String folderName = generateFolderName(fileSuffix); //文件夹名称
//拼接objectName
String objectName = folderName + md5Name + fileSuffix;  //objectName

//拼接文件的全文路径
String fileUrl = endPoint + "/" + bucketName + "/" + objectName; //完整的URL

//放入到minio中去
minioTemplate.pubObject(objectName, file);  //存入到minio中去

//将文件上传信息插入到数据库中
FileEntity file1 = FileEntity.builder().fileName(fileName).fileType(fileSuffix.substring(1))
.fileUrl(fileUrl).endpoint(endPoint).buckName(bucketName).objectName(objectName).createdAt(new Date()).updatedAt(new Date()).fileMd5(md5Name).build();
//插入文件信息
HashMap<String, Object> map = new HashMap<>();
fileMapper.insertFile(file1);

//存储map中返回给前端  文件url、name、文件类型
map.put("fileUrl", fileUrl);
map.put("fileName", fileName);
map.put("fileType", fileSuffix.substring(1));

return map;
}

mapper的插入语句

  <!-- 插入文件记录 -->
    <insert id="insertFile" parameterType="com.njitzx.fileupload.pojo.FileEntity">
        INSERT INTO file_url_table (file_name, file_type, file_md5, file_url, endpoint, buck_name, object_name,
                                    created_at, updated_at)
        VALUES (#{fileName}, #{fileType}, #{fileMd5}, #{fileUrl}, #{endpoint}, #{buckName}, #{objectName}, #{createdAt},
                #{updatedAt})
    </insert>

测试接口:

uploadv2 版本 2

前端上传的大文件 在前端进行切片传输，后端接收切片的文件，整合组合成一个新的文件。

涉及到切片，类似于IP数据包重组,标识一个文件的信息。

fileId  文件信息的唯一标识
currentChunk 当前的块数
totalChunk 总的块数
File 文件的数据

类似于 IP 数据包，切片的那个字段需要有当前第一块,后面是否还有数据包信息。

    @PostMapping("/uploadV2")
    public AjaxResult uploadFileV2(
            @RequestParam("fileID") Long fileID,           // 接收文件ID
            @RequestParam("currentChunk") Integer currentChunk, // 接收当前块
            @RequestParam("totalChunk") Integer totalChunk,     // 接收总块数
            @RequestParam("file") MultipartFile file           // 接收文件数据
    ) throws IOException {
        fileService.uploadV2(fileID, currentChunk, totalChunk, file);
        return AjaxResult.success();
    }

通过System.getProperty(“user.dir”) 拿到当前的项目目录。

在当前目录下面创建一个upload文件夹，通过fIleId来区分不同的文件。

文件的名称就是当前的 chunk_+当前的块名称。 将传过来的小文件保存起来。

@SneakyThrows
@Override
public void uploadV2(Long fileID, Integer currentChunk, Integer totalChunk, MultipartFile file) {
    //当前的文件夹
    String currentDir = System.getProperty("user.dir");

    String tempDir = currentDir + "/upload/" + fileID;

    File dir = new File(tempDir);
    if (!dir.exists()) {
        dir.mkdirs();
    }
    // 保存当前分片
    String chunkPath = tempDir + "/chunk_" + currentChunk;
    File chunkFile = new File(chunkPath);
    file.transferTo(chunkFile);
    // 记录当前上传分片，等待后续合并
    System.out.println("保存分片：" + chunkPath);
    // 如果所有分片上传完毕，返回合并请求
}

前端在所有的分片上传成功之后进行合并请求。

通过get请求 传过来 文件的id、文件名称、文件类型等。

@GetMapping("/merge")
public AjaxResult mergeFile(@RequestParam("fileID") Long fileID, @RequestParam("fileType") String fileType,
                            @RequestParam("fileName") String fileName) throws IOException {

    Map<String, Object> map = fileService.merge(fileID, fileType, fileName);
    return AjaxResult.success();
}

合并的步骤是这样的,首先获取到所有的分片文件。按照分片编号进行排序。将所有的小的文件按照顺序组成一个大的文件，这就又回到了第一步，使用uploadv1将文件重组上传。

@SneakyThrows
@Override
public Map<String, Object> merge(Long fileID, String fileType, String fileName) {
    String currentDir = System.getProperty("user.dir"); //拿到当前项目的目录
    String type = fileType.substring(fileType.lastIndexOf("/") + 1);
    String tempDir = currentDir + "/upload/" + fileID;
    File dir = new File(tempDir);

    if (!dir.exists()) {
        throw new ServiceException("分片文件不存在");
    }

    // 获取所有的分片文件
    List<File> chunkFiles = Arrays.asList(Objects.requireNonNull(dir.listFiles()));

    // 按照分片编号排序
    chunkFiles.sort(Comparator.comparingInt(file -> Integer.parseInt(file.getName().split("_")[1])));

    // 合并所有分片文件
    File outputFile = new File(currentDir + "/upload/" + fileID + "." + type);
    //true标识不覆盖文件,在原有的文件后面添加。
    try (FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(outputFile, true)) {
        //遍历所有的小的文件
        for (File chunk : chunkFiles) {
            try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(chunk)) {
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int len;
                while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                    outputStream.write(buffer, 0, len);
                }
            }
        }
    }
    //将木桶的文件 转换成 MultipartFile
    MultipartFile multipartFile = new MockMultipartFile(
        "file",                           // 表单中文件参数的名字
        fileName,             // 文件名
        fileType,                // 文件类型
        new FileInputStream(outputFile)   // 文件输入流
    );
    // 调用 fileService.uploadV1 方法上传文件
    Map<String, Object> map = uploadV1(multipartFile);
    // 返回合并后的文件URL
    return map;
}

上面的内容还是不够完整，因为文件临时存储在本地上，最后合并起来再放入到mino中，还是将大的文件存放到服务器上，如果网络中断并且时间也是较长的。应该将切片的文件存放到minio中去，最后在minio中进行文件的合并。

文件切片上传成功: