面试官：你如何实现大文件上传

来碗盐焗星球
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提到大文件上传，在脑海里最先想到的应该就是将图片保存在自己的服务器（如七牛云服务器），保存在数据库，不仅可以当做地址使用，还可以当做资源使用；或者将图片转换成base64，转换成buffer流，但是在javascript这门语言中不存在，但是这些只适用于一些小图片，对于大文件还是束手无策。

一、问题分析

如果将大文件一次性上传，会发生什么？想必都遇到过在一个大文件上传、转发等操作时，由于要上传大量的数据，导致整个上传过程耗时漫长，更有甚者，上传失败，让你重新上传！这个时候，我已经咬牙切齿了。先不说上传时间长久，毕竟上传大文件也没那么容易，要传输更多的报文，丢包也是常有的事，而且在这个时间段万不可以做什么其他会中断上传的操作；其次，前后端交互肯定是有时间限制的，肯定不允许无限制时间上传，大文件又更容易超时而失败....

一、解决方案

既然大文件上传不适合一次性上传，那么将文件分片散上传是不是就能减少性能消耗了。

没错，就是分片上传。分片上传就是将大文件分成一个个小文件（切片），将切片进行上传，等到后端接收到所有切片，再将切片合并成大文件。通过将大文件拆分成多个小文件进行上传，确实就是解决了大文件上传的问题。因为请求时可以并发执行的，这样的话每个请求时间就会缩短，如果某个请求发送失败，也不需要全部重新发送。

二、具体实现

1、前端
（1）读取文件

准备HTML结构，包括：读取本地文件（input类型为file）、上传文件按钮、上传进度。

<input type="file" id="input">
<button id="upload">上传</button>
<!-- 上传进度 -->
<div style="width: 300px" id="progress"></div>

JS实现文件读取：

监听input的change事件，当选取了本地文件后，打印事件源可得到文件的一些信息：

let input = document.getElementById('input')
let upload = document.getElementById('upload')
let files = {}//创建一个文件对象
let chunkList = []//存放切片的数组
​
// 读取文件
input.addEventListener('change', (e) => {
    files = e.target.files[0]
    console.log(files);
    
    //创建切片
    //上传切片
})

观察控制台，打印读取的文件信息如下：

image.png

（2）创建切片

文件的信息包括文件的名字，文件的大小，文件的类型等信息，接下来可以根据文件的大小来进行切片，例如将文件按照1MB或者2MB等大小进行切片操作：

// 创建切片
function createChunk(file, size = 2 * 1024 * 1024) {//两个形参：file是大文件，size是切片的大小
    const chunkList = []
    let cur = 0
    while (cur < file.size) {
        chunkList.push({
                file: file.slice(cur, cur + size)//使用slice()进行切片
        })
        cur += size
    }
    return chunkList
}

切片的核心思想是：创建一个空的切片列表数组chunkList，将大文件按照每个切片2MB进行切片操作，因为File 接口没有定义任何方法，但是它从 Blob 接口继承了以下方法： Blob.slice([start[, end[, contentType]]])，这里使用的是Blob接口的Blob.slice()方法，那么每个切片都应该在2MB大小左右，如上文件的大小是8359021，那么可得到4个切片，分别是[0，2MB]、[2MB，4MB]、[4MB,6MB]、[6MB,8MB]。调用createChunk函数，会返回一个切片列表数组，实际上，有几个切片就相当于有几个请求。

调用创建切片函数：

//注意调用位置，不是在全局，而是在读取文件的回调里调用
chunkList = createChunk(files)
console.log(chunkList);

观察控制台打印的结果：

image.png

（3）上传切片

上传切片的个关键的操作：

第一、数据处理。需要将切片的数据进行维护成一个包括该文件，文件名，切片名的对象，所以采用FormData对象来进行整理数据。FormData 对象用以将数据编译成键值对,可用于发送带键数据，通过调用它的append()方法来添加字段，FormData.append()方法会将字段类型为数字类型的转换成字符串（字段类型可以是 Blob、File或者字符串：如果它的字段类型不是 Blob 也不是 File，则会被转换成字符串类。

第二、并发请求。每一个切片都分别作为一个请求，只有当这4个切片都传输给后端了，即四个请求都成功发起，才上传成功，使用Promise.all()保证所有的切片都已经传输给后端。

//数据处理
async function uploadFile(list) {
    const requestList = list.map(({file,fileName,index,chunkName}) => {
        const formData = new FormData() // 创建表单类型数据
        formData.append('file', file)//该文件
        formData.append('fileName', fileName)//文件名
        formData.append('chunkName', chunkName)//切片名
        return {formData,index}
    })
        .map(({formData,index}) =>axiosRequest({
            method: 'post',
            url: 'http://localhost:3000/upload',//请求接口，要与后端一一一对应
            data: formData
        })
            .then(res => {
                console.log(res);
                //显示每个切片上传进度
                let p = document.createElement('p')
                p.innerHTML = `${list[index].chunkName}--${res.data.message}`
                document.getElementById('progress').appendChild(p)
            })
        )
        await Promise.all(requestList)//保证所有的切片都已经传输完毕
}
​
//请求函数
function axiosRequest({method = "post",url,data}) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        const config = {//设置请求头
            headers: 'Content-Type:application/x-www-form-urlencoded',
        }
        //默认是post请求，可更改
        axios[method](url,data,config).then((res) => {
            resolve(res)
        })
    })
}
​
// 文件上传
upload.addEventListener('click', () => {
    const uploadList = chunkList.map(({file}, index) => ({
        file,
        size: file.size,
        percent: 0,
        chunkName: `${files.name}-${index}`,
        fileName: files.name,
        index
    }))
    //发请求，调用函数
    uploadFile(uploadList)
​
})
2、后端
（1）接收切片

主要工作：

第一：需要引入multiparty中间件，来解析前端传来的FormData对象数据；

第二：通过path.resolve()在根目录创建一个文件夹--qiepian，该文件夹将存放另一个文件夹（存放所有的切片）和合并后的文件；

第三：处理跨域问题。通过setHeader()方法设置所有的请求头和所有的请求源都允许；

第四：解析数据成功后，拿到文件相关信息，并且在qiepian文件夹创建一个新的文件夹${fileName}-chunks，用来存放接收到的所有切片；

第五：通过fse.move(filePath,fileName)将切片移入${fileName}-chunks文件夹，最后向前端返回上传成功的信息。

//app.js
const http = require('http')
const multiparty = require('multiparty')// 中间件，处理FormData对象的中间件
const path = require('path')
const fse = require('fs-extra')//文件处理模块
​
const server = http.createServer()
const UPLOAD_DIR = path.resolve(__dirname, '.', 'qiepian')// 读取根目录，创建一个文件夹qiepian存放切片
​
server.on('request', async (req, res) => {
    // 处理跨域问题，允许所有的请求头和请求源
    res.setHeader('Access-Control-Allow-Origin', '*')
    res.setHeader('Access-Control-Allow-Headers', '*')
​
    if (req.url === '/upload') { //前端访问的地址正确
        const multipart = new multiparty.Form() // 解析FormData对象
        multipart.parse(req, async (err, fields, files) => {
            if (err) { //解析失败
                return
            }
            console.log('fields=', fields);
            console.log('files=', files);
            
            const [file] = files.file
            const [fileName] = fields.fileName
            const [chunkName] = fields.chunkName
            
            const chunkDir = path.resolve(UPLOAD_DIR, `${fileName}-chunks`)//在qiepian文件夹创建一个新的文件夹，存放接收到的所有切片
            if (!fse.existsSync(chunkDir)) { //文件夹不存在，新建该文件夹
                await fse.mkdirs(chunkDir)
            }
​
            // 把切片移动进chunkDir
            await fse.move(file.path, `${chunkDir}/${chunkName}`)
            res.end(JSON.stringify({ //向前端输出
                code: 0,
                message: '切片上传成功'
            }))
        })
    }
})
​
server.listen(3000, () => {
    console.log('服务已启动');
})

通过node app.js启动后端服务，可在控制台打印fields和files：

image.png

（2）合并切片

第一：前端得到后端返回的上传成功信息后，通知后端合并切片：

// 通知后端去做切片合并
function merge(size, fileName) {
    axiosRequest({
        method: 'post',
        url: 'http://localhost:3000/merge',//后端合并请求
        data: JSON.stringify({
            size,
            fileName
        }),
    })
}
​
//调用函数，当所有切片上传成功之后，通知后端合并
await Promise.all(requestList)
merge(files.size, files.name)

第二：后端接收到合并的数据，创建新的路由进行合并，合并的关键在于：前端通过POST请求向后端传递的合并数据是通过JSON.stringify()将数据转换成字符串，所以后端合并之前，需要进行以下操作：

  • 解析POST请求传递的参数，自定义函数resolvePost，目的是将每个切片请求传递的数据进行拼接，拼接后的数据仍然是字符串，然后通过JSON.parse()将字符串格式的数据转换为JSON对象；
  • 接下来该去合并了，拿到上个步骤解析成功后的数据进行解构，通过path.resolve获取每个切片所在的路径；
  • 自定义合并函数mergeFileChunk，只要传入切片路径，切片名字和切片大小，就真的将所有的切片进行合并。在此之前需要将每个切片转换成流stream对象的形式进行合并，自定义函数pipeStream，目的是将切片转换成流对象，在这个函数里面创建可读流，读取所有的切片，监听end事件，所有的切片读取完毕后，销毁其对应的路径，保证每个切片只被读取一次，不重复读取，最后将汇聚所有切片的可读流汇入可写流；
  • 最后，切片被读取成流对象，可读流被汇入可写流，那么在指定的位置通过createWriteStream创建可写流，同样使用Promise.all()的方法，保证所有切片都被读取，最后调用合并函数进行合并。
if (req.url === '/merge') { // 该去合并切片了
        const data = await resolvePost(req)
        const {
            fileName,
            size
        } = data
        const filePath = path.resolve(UPLOAD_DIR, fileName)//获取切片路径
        await mergeFileChunk(filePath, fileName, size)
        res.end(JSON.stringify({
            code: 0,
            message: '文件合并成功'
        }))
}
​
// 合并
async function mergeFileChunk(filePath, fileName, size) {
    const chunkDir = path.resolve(UPLOAD_DIR, `${fileName}-chunks`)
​
    let chunkPaths = await fse.readdir(chunkDir)
    chunkPaths.sort((a, b) => a.split('-')[1] - b.split('-')[1])
​
    const arr = chunkPaths.map((chunkPath, index) => {
        return pipeStream(
            path.resolve(chunkDir, chunkPath),
            // 在指定的位置创建可写流
            fse.createWriteStream(filePath, {
                start: index * size,
                end: (index + 1) * size
            })
        )
    })
    await Promise.all(arr)//保证所有的切片都被读取
}
​
// 将切片转换成流进行合并
function pipeStream(path, writeStream) {
    return new Promise(resolve => {
        // 创建可读流，读取所有切片
        const readStream = fse.createReadStream(path)
        readStream.on('end', () => {
            fse.unlinkSync(path)// 读取完毕后，删除已经读取过的切片路径
            resolve()
        })
        readStream.pipe(writeStream)//将可读流流入可写流
    })
}
​
// 解析POST请求传递的参数
function resolvePost(req) {
    // 解析参数
    return new Promise(resolve => {
        let chunk = ''
        req.on('data', data => { //req接收到了前端的数据
            chunk += data //将接收到的所有参数进行拼接
        })
        req.on('end', () => {
            resolve(JSON.parse(chunk))//将字符串转为JSON对象
        })
    })
}

还未合并前，文件夹如下图所示：

image.png

合并后，文件夹新增了合并后的文件：

image.png

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