原文来源于：稀土掘金；作者：狗头大军之江苏分军

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前言

大家好，我是考拉🐨，分享一篇好文~

文件传输是一个常见的需求。对于大文件的下载和上传，直接使用传统的方式可能会遇到性能和用户体验方面的问题。幸运的是，前端技术提供了一些高效的解决方案：文件流操作和切片下载与上传。本文将深入探讨这些技术，帮助你理解它们的原理和实现方法，以优化文件传输效率和提升用户体验。

一、前端文件流操作

在前端开发中，文件流操作是指通过数据流的方式处理文件，对文件进行<code>读取、写入和展示等操作。下面详细介绍了前端文件流操作的几个基本概念和技术。

数据流和文件处理的基本概念

数据流是指连续的数据序列，可以从一个源传输到另一个目的地。在前端开发中，文件可以被看作数据流的一种形式，可以通过数据流的方式进行处理。文件处理涉及读取和写入文件的操作，包括读取文件的内容、写入数据到文件，以及对文件进行删除、重命名等操作。

Blob 对象和 ArrayBuffer：处理二进制数据

在前端处理文件时，经常需要处理二进制数据。Blob（Binary Large Object）对象是用来表示二进制数据的一个接口，可以存储大量的二进制数据。Blob 对象可以通过构造函数进行创建，也可以通过其他 API 生成，例如通过 FormData 对象获取上传的文件。而 ArrayBuffer 是 JavaScript 中的一个对象类型，用于表示一个通用的、固定长度的二进制数据缓冲区。我们可以通过 ArrayBuffer 来操作和处理文件的二进制数据。 代码如下：

js

复制代码

import React, { useState } from 'react';

function FileInput() {

  const [fileContent, setFileContent] = useState('');

  // 读取文件内容到ArrayBuffer

  function readFileToArrayBuffer(file) {

    return new Promise((resolve, reject) => {

      const reader = new FileReader();

      // 注册文件读取完成后的回调函数

      reader.onload = function(event) {

        const arrayBuffer = event.target.result;

        resolve(arrayBuffer);

      };

      // 读取文件内容到ArrayBuffer

      reader.readAsArrayBuffer(file);

    });

  }

  // 将ArrayBuffer转为十六进制字符串

  function arrayBufferToHexString(arrayBuffer) {

    const uint8Array = new Uint8Array(arrayBuffer);

    let hexString = '';

    for (let i = 0; i < uint8Array.length; i++) {

      const hex = uint8Array[i].toString(16).padStart(2, '0');

      hexString += hex;

    }

    return hexString;

  }

  // 处理文件选择事件

  function handleFileChange(event) {

    const file = event.target.files[0];  // 获取选中的文件

    if (file) {

      readFileToArrayBuffer(file)

        .then(arrayBuffer => {

          const hexString = arrayBufferToHexString(arrayBuffer);

          setFileContent(hexString);

        })

        .catch(error => {

          console.error('文件读取失败:', error);

        });

    } else {

      setFileContent('请选择一个文件');

    }

  }

  return (

    <div>

      <input type="file" onChange={handleFileChange} />code>

      <div>

        <h4>文件内容：</h4>

        <pre>{fileContent}</pre>

      </div>

    </div>

  );

}

export default FileInput;

上面代码里，我们创建了一个名为 FileInput 的函数式组件。该组件包含一个文件选择框和一个用于显示文件内容的 <pre> 元素。当用户选择文件时，通过 FileReader 将文件内容读取为 ArrayBuffer，然后将 ArrayBuffer 转换为十六进制字符串，并将结果显示在页面上。

使用 FileReader 进行文件读取

<code>js

复制代码

const [selectedFile, setSelectedFile] = useState(null); 

const [progress, setProgress] = useState(0);

 // 处理文件选择事件

 function handleFileChange(event) {

   setSelectedFile(event.target.files[0]);

 }

 // 处理文件上传事件

 function handleFileUpload() {

   if (selectedFile) {

     // 计算切片数量和每个切片的大小

     const fileSize = selectedFile.size;

     const chunkSize = 1024 * 1024; // 设置切片大小为1MB

     const totalChunks = Math.ceil(fileSize / chunkSize);

     // 创建FormData对象，并添加文件信息

     const formData = new FormData();

     formData.append('file', selectedFile);

     formData.append('totalChunks', totalChunks);

     // 循环上传切片

     for (let chunkNumber = 0; chunkNumber < totalChunks; chunkNumber++) {

       const start = chunkNumber * chunkSize;

       const end = Math.min(start + chunkSize, fileSize);

       const chunk = selectedFile.slice(start, end);

       formData.append(`chunk-${chunkNumber}`, chunk, selectedFile.name);

     }

     // 发起文件上传请求

     axios.post('/upload', formData, {

       onUploadProgress: progressEvent => {

         const progress = Math.round((progressEvent.loaded / progressEvent.total) * 100);

         setProgress(progress);

       }

     })

       .then(response => {

         console.log('文件上传成功:', response.data);

       })

       .catch(error => {

         console.error('文件上传失败:', error);

       });

   }

 }

当涉及到切片上传和下载时，前端使用的技术通常是基于前端库或框架提供的文件处理功能，结合后端服务实现。

上面代码里我们提到了文件如何切片上传。

当用户选择文件后，通过 handleFileChange 函数处理文件选择事件，将选择的文件保存在 selectedFile 状态中。

当用户点击上传按钮时，通过 handleFileUpload 函数处理文件上传事件。

在 handleFileUpload 函数中，计算切片数量和每个切片的大小，并创建一个 FormData 对象用于存储文件信息和切片数据。

实现客户端切片下载的方案

实现客户端切片下载的基本方案如下：

服务器端将大文件切割成多个切片，并为每个切片生成唯一的标识符。

客户端发送请求获取切片列表，同时开始下载第一个切片。

客户端在下载过程中，根据切片列表发起并发请求下载其他切片，并逐渐拼接合并下载的数据。

当所有切片都下载完成后，客户端将下载的数据合并为完整的文件。

代码示例：

js

复制代码

function downloadFile() {

  // 发起文件下载请求

  fetch('/download', {

    method: 'GET',

    headers: {

      'Content-Type': 'application/json',

    },

  })

    .then(response => response.json())

    .then(data => {

      const totalSize = data.totalSize;

      const totalChunks = data.totalChunks;

      let downloadedChunks = 0;

      let chunks = [];

      // 下载每个切片

      for (let chunkNumber = 0; chunkNumber < totalChunks; chunkNumber++) {

        fetch(`/download/${chunkNumber}`, {

          method: 'GET',

        })

          .then(response => response.blob())

          .then(chunk => {

            downloadedChunks++;

            chunks.push(chunk);

            // 当所有切片都下载完成时

            if (downloadedChunks === totalChunks) {

              // 合并切片

              const mergedBlob = new Blob(chunks);

              // 创建对象 URL，生成下载链接

              const downloadUrl = window.URL.createObjectURL(mergedBlob);

              // 创建 <a> 元素并设置属性

              const link = document.createElement('a');

              link.href = downloadUrl;

              link.setAttribute('download', 'file.txt');

              // 模拟点击下载

              link.click();

              // 释放资源

              window.URL.revokeObjectURL(downloadUrl);

            }

          });

      }

    })

    .catch(error => {

      console.error('文件下载失败:', error);

    });

}

我们看下代码，首先使用BLOB对象创建一共对象URL，用于生成下载连接，然后创建a标签并且设置href的属性为刚刚创建的对象URL,继续设置a标签的download属性是文件名，方便点击的时候自动下载文件。

显示下载进度和完成状态

为了显示下载进度和完成状态，可以在客户端实现以下功能：

显示进度条：客户端可以通过监听每个切片的下载进度来计算整体下载进度，并实时更新进度条的显示。

显示完成状态：当所有切片都下载完成后，客户端可以显示下载完成的状态，例如显示一个完成的图标或者文本。

这里我们可以继续接着切片上传代码示例里的继续写。

代码示例：

js

复制代码

  // 处理文件下载事件

  function handleFileDownload() {

    axios.get('/download', {

      responseType: 'blob',

      onDownloadProgress: progressEvent => {

        const progress = Math.round((progressEvent.loaded / progressEvent.total) * 100);

        setProgress(progress);

      }

    })

      .then(response => {

        // 创建一个临时的URL对象用于下载

        const url = window.URL.createObjectURL(new Blob([response.data]));

        const link = document.createElement('a');

        link.href = url;

        link.setAttribute('download', 'file.txt');

        document.body.appendChild(link);

        link.click();

        document.body.removeChild(link);

      })

      .catch(error => {

        console.error('文件下载失败:', error);

      });

  }

  <button onClick={handleFileDownload}>下载文件</button>

  <div>进度：{progress}%</div>

当用户点击下载按钮时，通过 handleFileDownload 函数处理文件下载事件。

在 handleFileDownload 函数中，使用 axios 库发起文件下载请求，并设置 responseType: 'blob' 表示返回二进制数据。

通过监听 onDownloadProgress 属性获取下载进度，并更新进度条的显示。

下载完成后，创建一个临时的 URL 对象用于下载，并通过动态创建 <a> 元素模拟点击下载。

三、大文件上传的问题与解决方案

传统的文件上传方式存在的问题

大文件上传耗时长，容易导致请求超时。

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。

如果上传中断，需要重新上传整个文件，效率低下。

难以实现上传进度的显示和控制。

前端文件切片上传的优势

将大文件分割为更小的文件切片，分多次上传，提高上传效率和稳定性。

提供上传进度的监控和展示，提高用户体验。

充分利用浏览器的并发上传能力，减轻服务器负担。

实现断点续传功能，避免重复上传已上传的部分。

实现前端切片上传的方法

使用 JavaScript 的 File API 获取文件对象，并使用 Blob.prototype.slice() 方法将文件切割为多个切片。

使用 FormData 对象将切片数据通过 AJAX 或 Fetch API 发送到服务器。

在后端服务器上接收切片并保存到临时存储中，等待后续合并。

在客户端通过监听上传进度事件，在进度条或提示中展示上传进度。

实现断点续传的技术：记录和恢复上传状态

在前端，可以使用 localStorage 或 sessionStorage 来存储已上传的切片信息，包括已上传的切片索引、切片大小等。

每次上传前，先检查本地存储中是否存在已上传的切片信息，若存在，则从断点处继续上传。

在后端，可以使用一个临时文件夹或数据库来记录已接收到的切片信息，包括已上传的切片索引、切片大小等。

在上传完成前，保存上传状态，以便在上传中断后能够恢复上传进度。

在实现大文件上传时要考虑服务器端的处理能力和存储空间，以及安全性问题。同时，为了保障断点续传的准确性，应该尽量避免并发上传相同文件的情况，可以采用文件唯一标识符或用户会话标识符进行区分。

四、优化用户体验：切片下载与上传的应用场景

后台管理系统中的文件下载和上传：

文件下载：在后台管理系统中，用户可能需要下载大型文件，如报表、日志文件、数据库备份等。通过将文件切片下载，可以提高下载速度和稳定性，同时允许用户中断下载并从中断处继续下载。

文件上传：后台管理系统中，用户可能需要上传大型文件，如数据导入、文件备份等。使用切片上传可以提高上传效率，分批上传文件切片，并显示上传进度，使用户能够了解上传的状态。

图片/视频上传和预览：

图片上传和预览：在图片上传场景中，用户可以选择多张图片进行上传。通过切片上传，可以加快图片上传速度，并实时显示上传进度。同时，在上传完成后，可以提供预览功能，让用户可以立即查看上传的图片。

视频上传和预览：对于较大的视频文件，切片上传可以确保上传过程可靠且高效。同时，可以实现上传进度的实时展示。上传完成后，通过切片下载技术，用户可以流畅地观看视频，无需等待整个文件下载完成。

云存储和云盘应用中的文件操作：

文件分块上传：云存储和云盘应用通常需要处理大量文件的上传。通过切片上传可以提高上传速度和稳定性，并允许用户中断并继续上传。

文件分块下载：当用户需要下载云存储或云盘中的大型文件时，可以使用切片下载技术，加快下载速度并提供中断恢复功能。

文件预览和在线编辑：通过将文件切片并进行预览，在线编辑，可以提供更好的用户体验。用户可以在不需完全下载文件的情况下，直接预览和编辑文件。