通过HTTP协议实现多线程下载

1. 基本原理，每条线程从文件不同的位置开始下载，最后合并出完整的数据。

2. 使用多线程下载的好处
下载速度快。为什么呢？很好理解，以往我是一条线程在服务器上下载。也就是说，对应在服务器上，有一个我的下载线程存在。
这时候肯定不只我一个人在下载，服务器上肯定同时存在多条下载线程，在下载服务器资源。对于 CPU 来说，不可能实现并发执行。
CPU 会公平的为这些线程划分时间片，轮流执行，a线程十毫秒 , b线程十毫秒...
假设运用了本文这种手法，意味着我的下载应用，可以同时使用服务器端的任意多条线程同时下载(理论上).
假设这个线程数目是 50 条，本应用就将更多的得到服务器 CPU 的照顾超过 50 倍.
但是总归会受本地网络速度的限制。

3. 每条线程要负责下载的数据长度可以用 “下载数据的总长度” 除以 “参与下载的线程总数” 来计算。但是要考虑到不能整除的情况。
假设有 5 条线程参与下载，那么计算公式应该为 ：
int block = 数据总长度%线程数 == 0? 10/3 : 10/3+1; (不能整除，则加一)

4. 和数据库分页查询类型。每条线程需要知道自己从数据的什么位置开始下载，下载到什么位置为止。
首先，为每一个线程配备一个 id , id 从零开始,为 0 1 2 3...
开始位置：线程 id 乘以每条线程负责下载的数据长度.
结束位置：下一个线程开始位置的前一个位置。
如：
int startPosition = 线程id * 每条线程下载的数据长度
int endPosition = (线程id + 1) * 每条线程下载的数据长度 -1;

5. HTTP 协议的 Range 头可以指定从文件的什么位置开始下载，下载到什么位置结束。单位为 1byte
Range:bytes=2097152-4194304 表示从文件的 2M 的位置开始下载，下载到 4M 处结束
假如 Range 指定要读取到 文件的 5104389 的字节数位置，但是下载的文件本身只有 4104389 个长度。那么下载操作自动会在 4104389 处停止。
因此不会下载到多余的无效数据.

6. 另一个难题是如何按顺序将数据写往本地文件。因为，线程是同步执行的，它们同时在往本地目标文件写入数据。
而线程于线程之间写入的数据并没有按照下载数据本身的顺序。若按照普通的 OutputStream 的写入方式，最后的本地下载文件将失真。
于是我们将用到下面这个类：
java.io.RandomAccessFile
因为此类同时实现了 DataOutput 和 DataInput 的方法。使他们同时具有写入和读取功能。
这个类仿佛存在一个类似文件指针的东西，可以随意执行文件的任意一个位置开始读写.
因此此类的实例支持对随机访问文件的读取和写入.

例如：

Filefile=newFile("1.txt");
RandomAccessFileaccessFile=newRandomAccessFile(file,"rwd");
accessFile.setLength(1024);

虽然，执行完这段代码后，我们还没有向目标文件 "1.txt" 写入任何数据。但是如果此时查看其大小，已经为 1kb 了。这是我们自己设置的大小。
这个操作类似于向这个文件存储了一个大型的 byte 数组。这个数组将这个文件撑到指定大小。等待被填满。
既然是这样，好处就在于，我们可以通过 “索引” 随机访问此文件系统的某个部分。
例如，可能这个文件大小为 500
那么，我的业务需求可能需要第一次 从 300 位置开始写数据，写到 350 为止。
第二次，我又从 50 开始写数据，写到 100 为止。
总之，我不是 “一次性” 的 “按顺序” 的将这个文件写完。
那么，RandomAccessFile 可以支持这种操作。

API
void setLength(long newLength)
Sets the length of this file. (设置文件的预计大小)
void seek(long pos)
Sets the file-pointer offset, measured from the beginning of this file, at which the next read or write occurs.
假设为这个方法传入 1028 这个参数，表示，将从文件的 1028 位置开始写入。
void write(byte[] b, int off, int len)
Writes len bytes from the specified byte array starting at offset off to this file.
write(byte[] b)
Writes b.length bytes from the specified byte array to this file, starting at the current file pointer.
void writeUTF(String str)
Writes a string to the file using modified UTF-8 encoding in a machine-independent manner.
String readLine()
Reads the next line of text from this file.

实验代码：

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{

Filefile=newFile("1.txt");

RandomAccessFileaccessFile=newRandomAccessFile(file,"rwd");

/*设置文件为3个字节大小*/

accessFile.setLength(3);

/*向第二个位置写入'2'*/

accessFile.seek(1);

accessFile.write("2".getBytes());

/*向第一个位置写入'1'*/

accessFile.seek(0);accessFile.write("1".getBytes());

/*向第三个位置写入'3'*/

accessFile.seek(2);

accessFile.write("3".getBytes());accessFile.close();

//期待文件的内容为：123

}

以上实验成功，虽然我们写入字符串的顺序为 "2"、"1"、"3"，但是因为设置了文件偏移量的关系，文件最终保存的数据为 : 123
另一个疑问，写完这三个数据，文件的大小已经为 3 个字节大小了。已经撑满了写入的数据，那么我们继续往里面放数据会有什么效果？

/* 向超出大小的第四个字节位置写入数据 */
accessFile.seek(3);
accessFile.write("400".getBytes());

以上代码无论 seek 方法指定的文件指针偏移量以及存入的数据，都已经超出了最开始为文件设定的 3 个字节的大小。
按照我的猜测，至少 “accessFile.seek(3)” 位置会抛出 "ArrayIndexOutOfBoundsException" 异常，表示下标越界。
而，单独执行 "accessFile.write("400".getBytes())" 应该可以成功。因为这个需求属于合理的，应该有执行它的机制。
实验结果是两句代码都是成功的。貌似是说明，文件隐含的大型的字节数组，可以自动撑大。

但是要注意的问题是，必须要保证所设定的文件大小的每一个位置都具有合法的数据，至少不能为空。
例如:
/* 向第三个位置写入 '3' */
accessFile.seek(2);
accessFile.write("3".getBytes());

accessFile.seek(5);
accessFile.write("400".getBytes());
那么结合之前的代码，最后的结果为：
123口口400
在空白的两个位置处出现了乱码。这是理所应当的。

另外，假设我们为文件指定了一百个长度：
accessFile.setLength(100);
而，实际上，我们只为其前五个位置设置了值。那么理所当然的是，文件保存的数据，最后会缀上 95 个乱码。

7. 准备工作应该十分充分了。接下来上代码。

importjava.io.File;
importjava.io.IOException;
importjava.io.InputStream;
importjava.io.RandomAccessFile;
importjava.net.HttpURLConnection;
importjava.net.URL;
/**
*多线程方式文件下载
*/
publicclassMulThreadDownload{
/*下载的URL*/
privateURLdownloadUrl;
/*用于保存的本地文件*/
privateFilelocalFile;
/*没条线程下载的数据长度*/
privateintblock;
publicstaticvoidmain(String[]args){
/*可以为网络上任意合法下载地址*/
StringdownPath="http://192.168.1.102:8080/myvideoweb/down.avi";
MulThreadDownloadthreadDownload=newMulThreadDownload();
/*开10条线程下载下载*/
try{
threadDownload.download(downPath,10);
}catch(Exceptione){
e.printStackTrace();
}
}
/**
*多线程文件下载
*
*@parampath下载地址
*@paramthreadCount线程数
*/
publicvoiddownload(Stringpath,intthreadCount)throwsException{
downloadUrl=newURL(path);
HttpURLConnectionconn=(HttpURLConnection)downloadUrl
.openConnection();
/*设置GET请求方式*/
conn.setRequestMethod("GET");
/*设置响应时间超时为5秒*/
conn.setConnectTimeout(5*1000);
/*获取本地文件名*/
Stringfilename=parseFilename(path);
/*获取下载文件的总大小*/
intdataLen=conn.getContentLength();
if(dataLen<0){
System.out.println("获取数据失败");
return;
}
/*创建本地目标文件，并设置其大小为准备下载文件的总大小*/
localFile=newFile(filename);
RandomAccessFileaccessFile=newRandomAccessFile(localFile,"rwd");
/*这时候，其实本地目录下，已经创建好了一个大小为下载文件的总大小的文件*/
accessFile.setLength(dataLen);
accessFile.close();
/*计算每条线程要下载的数据大小*/
block=dataLen%threadCount==0?dataLen/threadCount:dataLen/threadCount+1;
/*启动线程下载文件*/
for(inti=0;i<threadCount;i++){
newDownloadThread(i).start();
}
}
/**
*解析文件
*/
privateStringparseFilename(Stringpath){
returnpath.substring(path.lastIndexOf("/")+1);
}
/**
*内部类：文件下载线程类
*/
privatefinalclassDownloadThreadextendsThread{
/*线程id*/
privateintthreadid;
/*开始下载的位置*/
privateintstartPosition;
/*结束下载的位置*/
privateintendPosition;
/**
*新建一个下载线程
*@paramthreadid线程id
*/
publicDownloadThread(intthreadid){
this.threadid=threadid;
startPosition=threadid*block;
endPosition=(threadid+1)*block-1;
}
@Override
publicvoidrun(){
System.out.println("线程'"+threadid+"'启动下载..");

RandomAccessFileaccessFile=null;
try{
/*设置从本地文件的什么位置开始写入数据,"rwd"表示对文件具有读写删权限*/
accessFile=newRandomAccessFile(localFile,"rwd");
accessFile.seek(startPosition);
HttpURLConnectionconn=(HttpURLConnection)downloadUrl.openConnection();
conn.setRequestMethod("GET");
conn.setReadTimeout(5*1000);
/*为HTTP设置Range属性，可以指定服务器返回数据的范围*/
conn.setRequestProperty("Range","bytes="+startPosition+"-"
+endPosition);
/*将数据写往本地文件*/
writeTo(accessFile,conn);

System.out.println("线程'"+threadid+"'完成下载");
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}finally{
try{
if(accessFile!=null){
accessFile.close();
}
}catch(IOExceptionex){
ex.printStackTrace();
}
}
}
/**
*将下载数据写往本地文件
*/
privatevoidwriteTo(RandomAccessFileaccessFile,
HttpURLConnectionconn){
InputStreamis=null;
try{
is=conn.getInputStream();
byte[]buffer=newbyte[1024];
intlen=-1;
while((len=is.read(buffer))!=-1){
accessFile.write(buffer,0,len);
}
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}finally{
try{
if(is!=null){
is.close();
}
}catch(Exceptionex){
ex.printStackTrace();
}
}
}
}
}