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js大文件切片上传+断点续传

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PM:喂,那个切图仔,我这里有个100G的视频要上传,你帮我做一个上传后台,下班前给我哦,辛苦了。
我:。。。
相信每个切图工程师,都接触过文件上传的需求,一般的小文件,我们直接使用 input file,然后构造一个 new FormData()对象,扔给后端就可以了。如果使用了 Ant design 或者 element ui 之类的ui库,那更简单,直接调用一下api即可。当然了,复杂一些的,市面上也有不少优秀的第三方插件,比如WebUploader。但是作为一个有追求的工程师,怎么能仅仅满足于使用插件呢,今天我们就来自己实现一个。

首先我们来分析一下需求

一个上传组件,需要具备的功能:

前后端分工:

前端:

后端:

架构图如下

接下来开始具体实现

一、 格式校验

对于上传的文件,一般来说,我们要校验其格式,仅需要获取文件的后缀(扩展名),即可判断其是否符合我们的上传限制:

  //文件路径
  var filePath = "file://upload/test.png";
  //获取最后一个.的位置
  var index= filePath.lastIndexOf(".");
  //获取后缀
  var ext = filePath.substr(index+1);
  //输出结果
  console.log(ext);
  // 输出: png

但是,这种方式有个弊端,那就是我们可以随便篡改文件的后缀名,比如:test.mp4 ,我们可以通过修改其后缀名:test.mp4 -> test.png ,这样即可绕过限制进行上传。那有没有更严格的限制方式呢?当然是有的。

那就是通过查看文件的二进制数据来识别其真实的文件类型,因为计算机识别文件类型时,并不是真的通过文件的后缀名来识别的,而是通过 “魔数”(Magic Number)来区分,对于某一些类型的文件,起始的几个字节内容都是固定的,根据这几个字节的内容就可以判断文件的类型。借助十六进制编辑器,可以查看一下图片的二进制数据,我们还是以test.png为例:

由上图可知,PNG 类型的图片前 8 个字节是 0x89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A。基于这个结果,我们可以据此来做文件的格式校验,以vue项目为例:

  <template>
  <div>
    <input
      type="file"
      id="inputFile"
      @change="handleChange"
    />
  </div>
</template>

<script>
export default {
  name: "HelloWorld",
  methods: {
    check(headers) {
      return (buffers, options = { offset: 0 }) =>

      headers.every(

      (header, index) => header === buffers[options.offset + index]

      );
    },
    async handleChange(event) {
      const file = event.target.files[0];

      // 以PNG为例,只需要获取前8个字节,即可识别其类型
      const buffers = await this.readBuffer(file, 0, 8);

      const uint8Array = new Uint8Array(buffers);

      const isPNG = this.check([0x89, 0x50, 0x4e, 0x47, 0x0d, 0x0a, 0x1a, 0x0a]);

      // 上传test.png后,打印结果为true
      console.log(isPNG(uint8Array))

    },
    readBuffer(file, start = 0, end = 2) {
      // 获取文件的二进制数据,因为我们只需要校验前几个字节即可,所以并不需要获取整个文件的数据
        return new Promise((resolve, reject) => {
          const reader = new FileReader();

          reader.onload = () => {
            resolve(reader.result);
          };

          reader.onerror = reject;

          reader.readAsArrayBuffer(file.slice(start, end));
        });
    }
  }
};
</script>

以上为校验文件类型的方法,对于其他类型的文件,比如mp4,xsl等,大家感兴趣的话,也可以通过工具查看其二进制数据,以此来做格式校验。

以下为汇总的一些文件的二进制标识:

  1.JPEG/JPG - 文件头标识 (2 bytes): ff, d8 文件结束标识 (2 bytes): ff, d9
  2.TGA - 未压缩的前 5 字节 00 00 02 00 00 - RLE 压缩的前 5 字节 00 00 10 00 00
  3.PNG - 文件头标识 (8 bytes) 89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A
  4.GIF - 文件头标识 (6 bytes) 47 49 46 38 39(37) 61
  5.BMP - 文件头标识 (2 bytes) 42 4D B M
  6.PCX - 文件头标识 (1 bytes) 0A
  7.TIFF - 文件头标识 (2 bytes) 4D 4D 或 49 49
  8.ICO - 文件头标识 (8 bytes) 00 00 01 00 01 00 20 20
  9.CUR - 文件头标识 (8 bytes) 00 00 02 00 01 00 20 20
  10.IFF - 文件头标识 (4 bytes) 46 4F 52 4D
  11.ANI - 文件头标识 (4 bytes) 52 49 46 46

二、 文件切片

假设我们要把一个1G的视频,分割为每块1MB的切片,可定义 DefualtChunkSize = 1 * 1024 * 1024,通过 spark-md5来计算文件内容的hash值。那如何分割文件呢,使用文件对象File的方法File.prototype.slice即可。

需要注意的是,切割一个较大的文件,比如10G,那分割为1Mb大小的话,将会生成一万个切片,众所周知,js是单线程模型,如果这个计算过程在主线程中的话,那我们的页面必然会直接崩溃,这时,就该我们的 Web Worker 来上场了。

Web Worker 的作用,就是为 JavaScript 创造多线程环境,允许主线程创建 Worker 线程,将一些任务分配给后者运行。在主线程运行的同时,Worker 线程在后台运行,两者互不干扰。具体的作用,不了解的同学可以自行去学些一下。这里就不展开讲了。

以下为部分关键代码:

  // upload.js

  // 创建一个worker对象
  const worker = new worker('worker.js')
  // 向子线程发送消息,并传入文件对象和切片大小,开始计算分割切片
  worker.postMessage(file, DefualtChunkSize)

  // 子线程计算完成后,会将切片返回主线程
  worker.onmessage = (chunks) => {
    ...
  }

子线程代码:

  // worker.js

  // 接收文件对象及切片大小
  onmessage (file, DefualtChunkSize) => {
    let blobSlice = File.prototype.slice || File.prototype.mozSlice || File.prototype.webkitSlice,
      chunks = Math.ceil(file.size / DefualtChunkSize),
      currentChunk = 0,
      spark = new SparkMD5.ArrayBuffer(),
      fileReader = new FileReader();

    fileReader.onload = function (e) {
      console.log('read chunk nr', currentChunk + 1, 'of');

      const chunk = e.target.result;
      spark.append(chunk);
      currentChunk++;

      if (currentChunk < chunks) {
        loadNext();
      } else {
        let fileHash = spark.end();
        console.info('finished computed hash', fileHash);
        // 此处为重点,计算完成后,仍然通过postMessage通知主线程
        postMessage({ fileHash, fileReader })
      }
    };

    fileReader.onerror = function () {
      console.warn('oops, something went wrong.');
    };

    function loadNext() {
      let start = currentChunk * DefualtChunkSize,
        end = ((start + DefualtChunkSize) >= file.size) ? file.size : start + DefualtChunkSize;
      let chunk = blobSlice.call(file, start, end);
      fileReader.readAsArrayBuffer(chunk);
    }

    loadNext();
  }

以上利用worker线程,我们即可得到计算后的切片,以及md5值。

三、 断点续传 + 秒传 + 上传进度

在拿到切片和md5后,我们首先去服务器查询一下,是否已经存在当前文件。

// 检查是否已存在相同文件
   async function checkAndUploadChunk(chunkList, fileMd5Value) {
    const requestList = []
    // 如果不存在,则上传
    for (let i = 0; i < chunkList; i++) {
      requestList.push(upload({ chunkList[i], fileMd5Value, i }))
    }

    // 并发上传
    if (requestList?.length) {
      await Promise.all(requestList)
    }
  }

 // 上传chunk
  function upload({ chunkList, chunk, fileMd5Value, i }) {
    current = 0
    let form = new FormData()
    form.append("data", chunk) //切片流
    form.append("total", chunkList.length) //总片数
    form.append("index", i) //当前是第几片     
    form.append("fileMd5Value", fileMd5Value)
    return axios({
      method: 'post',
      url: BaseUrl + "/upload",
      data: form
    }).then(({ data }) => {
      if (data.stat) {
        current = current + 1
        // 获取到上传的进度
        const uploadPercent = Math.ceil((current / chunkList.length) * 100)
      }
    })
  }

所有切片上传完成后,再向后端发送一个上传完成的请求,即通知后端把所有切片进行合并,最终完成整个上传流程。
大功告成!由于篇幅有限,本文主要讲了前端的实现思路,最终落地成完整的项目,还是需要大家根据真实的项目需求来实现。

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