文件分片上传与分片下载

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前言

iOS m3u8本地缓存播放(控制下载并发、暂停恢复)

传统上传 VS 分片上传

传统上传方法的问题	分片上传的优点
大文件上传耗时长，容易导致超时。	将大文件拆分成较小的分片，更快更可靠地上传。
占用服务器和网络带宽资源，可能影响其他用户的访问速度。	监控并显示上传进度，提高用户体验。
如果上传中断，需要重新上传整个文件，效率低下。	充分利用浏览器的并发上传能力，减轻服务器负载。
难以显示和控制上传进度。	实现断点续传功能，避免重新上传已上传的分片。

传统文件下载 VS 文件分片下载

文件分片下载是一种通过将大文件拆分成较小的片段（分片）并同时下载它们来提高文件下载效率的技术。

问题/技术	传统文件下载	文件分片下载
长时间等待	用户可能需要等待很长时间才能开始使用大文件	只需下载第一个分片，客户端就可以开始使用文件
网络拥堵	如果网络带宽被大文件下载占用，其他用户可能会遇到下载速度慢的问题	可以使用多个并行请求来下载分片，充分利用带宽并提高整体下载速度
难以恢复下载	如果网络故障或用户中断，整个文件必须重新下载	如果下载被中断，只需重新下载未完成的分片，而不是整个文件
下载效率	下载速度较慢，特别是在网络不稳定或速度较慢的情况下	通过将大文件拆分成较小的片段并同时下载，提高文件下载效率
并行下载	不支持	支持，可以使用多个并行请求来下载分片
下载管理	整个文件作为一个整体进行下载	每个分片可以单独管理和下载，提供更好的灵活性

一、分片上传的实现方法

1、获取文件所有切片/分片：按指定的每个切片大小切(中断后的重新上传时，要过滤掉已上传完成的切片)。切片方法 [fileHandle readDataOfLength:chunkSize];

2、上传分片：提交时除了文件data，同时传入：总片数、当前是第几片。

3、上传所有分片后，有时候这里会额外调用服务器API告诉后台已完成全部上传。实际上后台自己也可以根据上传个数是否等于总数判断。服务端得到所有的数据片后合并数据。

其他注意点：

如果要上传的文件是录制的视频或者从系统相册中选择的视频，则该视频文件的路径必须是app的相对路径。缺点视频可被从相册中删除。

1. 定义分片上传的辅助类

首先，定义一个辅助类来管理分片上传的状态和数据。

// FileChunk.m 文件切片的数据模型
@interface FileChunk : NSObject
@property (nonatomic, strong) ChunkFileModel *fileModel;	// 切片来源于哪个文件(包含文件路径、文件大小，每个分片大小，分片总数)
@property (nonatomic, assign) NSUInteger index; 	// 数据块的位置(为了中断后的重新上传时候，过滤掉已上传完成的切片)
@property (nonatomic, assign) NSUInteger offset;	// 数据块的起始位置(可能不同大小的文件，切片大小不一样，data的offset就不一样)
@property (nonatomic, strong) NSData *data; 			// 数据块内容
@property (nonatomic, strong) NSURLResponse *response; // 上传响应（会包含每片的上传状态）

// 获取文件单个切片：按指定的每个切片大小切
- (FileChunk *)initWithFileHandle(NSFileHandle *)fileHandle chunkSize:(NSUInteger)chunkSize chunkIndex:(NSUInteger)chunkIndex {
  self = [super init];
	if (self) {
    chunk.data = [fileHandle readDataOfLength:chunkSize];// 执行后文件句柄的内部偏移量会根据读取的数据长度自动向前移动
    chunk.offset = [fileHandle offsetInFile];						// 返回当前文件的偏移量，即文件句柄的当前位置
    chunk.index = chunkIndex;
  }
	return self;
}

// 要上传的切片的要设置给 HTTPHeaderField:@"Content-Range"
- (NSString *)uploadContentRangeString {
  return [NSString stringWithFormat:@"bytes %@-%@/total-size", @(chunk.offset), @(chunk.offset + chunk.data.length)];
}
@end
  


// FileChunkHelper.m
+ (void)addFinishSaveChunk:(FileChunk *)chunk forFilePath:(NSString *)filePath {
  // 以key: chunk.belongfileMD5 保存已上传完成的切片索引 [0, 1, 2, chunk.index, ...]
}
+ (void)getFinishSaveChunkForFilePath:(NSString *)filePath {
  // 以key: chunk.belongfileMD5 获取已上传完成的切片索引 [0, 1, 2, chunk.index, ...]
}

// 获取文件所有切片：按指定的每个切片大小切(中断后的重新上传时，要过滤掉已上传完成的切片)
+ (NSArray *)chunksFromFilePath:(NSString *)filePath
  										chunkSize:(NSUInteger)chunkSize 
             withoutChunkIndexs:(NSArray<NSUInteger>)chunkIndexs
{
  	NSMutableArray<FileChunk *> *chunks = [NSMutableArray array];
  
    NSFileHandle *fileHandle = [NSFileHandle fileHandleForReadingAtPath:filePath];
    [fileHandle seekFileOffset:0];	// 先定位到文件头部
    int chunkIndex = 0;
	  FileChunk *chunk = [[FileChunk alloc] initWithFileHandle:fileHandle chunkSize:chunkSize chunkIndex:chunkIndex];
    while (chunk.data) {
      	chunkIndex++;
      	if ([chunkIndexs contains chunk.index]) { // 为了中断后的重新上传时候，过滤掉已上传完成的切片
          continue;
        }
        [chunks addObject:chunk];
    }
    [fileHandle closeFile];
  
    return chunks;
}

// 单个分片的上传方法
+ (void)uploadChunk:(FileChunk *)chunk
           uploadId:(NSString *)uploadId
  completionHandler:(void (^)(BOOL success, NSError *error))completionHandler
{
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:@"your-upload-chunk-api-endpoint"]];
    request.HTTPMethod = @"PUT";
    request.HTTPBody = chunk.data;
    [request setValue:chunk.uploadContentRangeString forHTTPHeaderField:@"Content-Range"];

    NSURLResponse *response = nil;
    NSError *error = nil;
    [NSURLConnection sendSynchronousRequest:request returningResponse:&response error:&error];
    if (error) {
      completionHandler(NO, error);
      return;
    }
    
    chunk.response = response;	// 如果上传成功，更新状态
    [self addFinishSaveChunk:chunk forFilePath:chunk.filePath];
    completionHandler(YES, nil);
}

+ (void)uploadChunks:(NSArray<FileChunk *> *)chunks
      	withUploadId:(NSString *)uploadId
   completionHandler:(void (^)())completionHandler
{
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    NSMutableArray *uploadTasks = [NSMutableArray array];
    for (FileChunk *chunk in chunks) {
      dispatch_group_enter(group);
      [FileChunkHelper uploadChunk:chunk uploadId:uploadId completionHandler:^(BOOL success,NSError *error) {
        completionHandler(success, error);
        dispatch_group_leave(group);
      }];

      [uploadTasks addObject:@{@"task": @"uploadChunk", @"chunk": chunk}];
    }

    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        completionHandler();
    });
}

2. 分片上传

// 请求文件是否上传过。（未上传过：返回用于上传的upload；正在上传中：返回upload；已上传过：返回url)
- (void)requestUploadInfoForFilePath:(NSString *)filePath
{
  NSDictionary *parameters = @{
      @"file_name": @"filename.txt", // 替换为实际文件名
      @"file_size": @([FileChunkHelper getFileSize:filePath]), // 调用方法获取文件大小
      @"part_size": @(partSize)
  };
  if (resultModel.uploadFinish) {
    NSString *url = resultModel.url;
    return;
  }
  
	NSString *uploadId = resultModel.uploadId;
  //NSArray<NSInteger> finishChunkIndexs = resultModel.finishChunkIndexs; // 个人感觉不需要后台返回未完成的
	// 1、获取文件所有切片：按指定的每个切片大小切(中断后的重新上传时，要过滤掉已上传完成的切片)
  NSUInteger chunkSize = 1024 * 1024; // 1M
  NSArray<NSUInteger> chunkIndexs = [FileChunkHelper getFinishSaveChunkForFilePath:filePath];
	NSArray<FileChunk *> *chunks = [FileChunkHelper chunksFromFilePath:filePath chunkSize:chunkSize withoutChunkIndexs:chunkIndexs];
  // 2、上传分片：提交时除了文件data，同时传入、总片数、当前是第几片
  [FileChunksUpload uploadChunks:chunks withUploadId:uploadId completionHandler:^(void){
    // 3、上传所有分片后，有时候这里会额外调用服务器API告诉后台已完成全部上传。实际上后台自己也可以根据上传个数是否等于总数判断
  }];
}

二、文件分段下载

iOS 文件分段下载

iOS文件下载,断点续传,后台下载.

NSURLSessionDataTask 方式断点续传之下载

原理：
每次向服务器下载数据的时候,告诉服务器从整个文件数据流的某个还未下载的位置开始下载,然后服务器就返回从那个位置开始的数据流.通过设置请求头Range可以指定每次从服务器下载数据包的大小.

Range示例
bytes = 0-499 从0到499的头500个字节
bytes = 500-999 从500到999第二个500个字节
bytes = 1000- 从1000字节以后所有的字节
bytes = -500 最后500个字节
bytes = 0-499,500-999 同时指定几个范围

>  /// 下次请求的时候，设置请求头，每次从本地取数据把保存好的下载长度放进请求头Range中
>  NSString *range = [NSString stringWithFormat:@"bytes=%lld-", self.currentLength]; 
>  [request setValue:range forHTTPHeaderField:@"Range"];
>

数据

>  /// 初始化：通过NSOutputStream流向文件写出数据 ,append是否向尾部追加下载的数据
>  self.stream = [[NSOutputStream alloc] initToFileAtPath:filePath append:YES];
>  
>  // 获取到服务器信息后,打开流，block回调允许接收下载数据
>  [self.stream open];
>  completionHandler(NSURLSessionResponseAllow);
>  
>  // 下载数据的回调：写入数据
>  [self.stream write:[data bytes] maxLength:data.length];
>  
>  // 下载成功和失败都会来
>  [self.stream close];
>  self.stream = nil;
>

大文件视频上传：断点续传

• NSURLSession断点续传(07)

• 腾讯云 Cos 断点续传 上传对象

• 阿里云 OSS 断点续传上传

End