前端使用koa实现大文件分片上传

引言

一个文件资源服务器，很多时候需要保存的不只是图片，文本之类的体积相对较小的文件，有时候，也会需要保存音视频之类的大文件。在上传这些大文件的时候，我们不可能一次性将这些文件数据全部发送，网络带宽很多时候不允许我们这么做，而且这样也极度浪费网络资源。

因此，对于这些大文件的上传，往往会考虑用到分片传输。

分片传输，顾名思义，也就是将文件拆分成若干个文件片段，然后一个片段一个片段的上传，服务器也一个片段一个片段的接收，最后再合并成为完整的文件。

下面我们来一起简单地实现以下如何进行大文件分片传输。

前端

拆分上传的文件流

首先，我们要知道一点：文件信息的 File 对象继承自 Blob 类，也就是说， File 对象上也存在 slice 方法，用于截取指定区间的 Buffer 数组。

通过这个方法，我们就可以在取得用户需要上传的文件流的时候，将其拆分成多个文件来上传：

<script setup lang='ts'>
import { ref } from "vue"
import { uploadLargeFile } from "@/api"
const fileInput = ref<HTMLInputElement>()
const onSubmit = () => {
  // 获取文件对象
  const file = onlyFile.value?.file;
  if (!file) {
    return
  }
  const fileSize = file.size;  // 文件的完整大小
  const range = 100 * 1024; // 每个区间的大小
  let beginSide = 0; // 开始截取文件的位置
  // 循环分片上传文件
  while (beginSide < fileSize) {
    const formData = new FormData()
    formData.append(
      file.name, 
      file.slice(beginSide, beginSide + range), 
      (beginSide / range).toString()
    )
    beginSide += range
    uploadLargeFile(formData)
  }
}
</script>
<template>
  <input
    ref="fileInput"
    type="file"
    placeholder="选择你的文件"
  >
  <button @click="onSubmit">提交</button>
</template>

我们先定义一个 onSubmit 方法来处理我们需要上传的文件。

在 onSubmit 中，我们先取得 ref 中的文件对象，这里我们假设每次有且仅有一个文件，我们也只处理这一个文件。

然后我们定义 一个 beginSide 和 range 变量，分别表示每次开始截取文件数据的位置，以及每次截取的片段的大小。

这样一来，当我们使用 file.slice(beginSide, beginSide + range) 的时候，我们就取得了这一次需要上传的对应的文件数据，之后便可以使用 FormData 封装这个文件数据，然后调用接口发送到服务器了。

接着，我们使用一个循环不断重复这一过程，直到 beginSide 超过了文件本身的大小，这时就表示这个文件的每个片段都已经上传完成了。当然，别忘了每次切完片后，将 beginSide 移动到下一个位置。

另外，需要注意的是，我们将文件的片添加到表单数据的时候，总共传入了三个参数。第二个参数没有什么好说的，是我们的文件片段，关键在于第一个和第三个参数。这两个参数都会作为 Content-Disposition 中的属性。

第一个参数，对应的字段名叫做 name ，表示的是这个数据本身对应的名称，并不区分是什么数据，因为 FormData 不只可以用作文件流的传输，也可以用作普通 JSON 数据的传输，那么这时候，这个 name 其实就是 JSON 中某个属性的 key 。

而第二个参数，对应的字段则是 filename ，这个其实才应该真正地叫做文件名。

我们可以使用 wireshark 捕获一下我们发送地请求以验证这一点。

我们再观察上面构建 FormData 的代码，可以发现，我们 append 进 FormData 实例的每个文件片段，使用的 name 都是固定为这个文件的真实名称，因此，同一个文件的每个片，都会有相同的 name ，这样一来，服务器就能区分哪个片是属于哪个文件的。

而 filename ，使用 beginSide 除以 range 作为其值，根据上下文语意可以推出，每个片的 filename 将会是这个片的 序号 ，这是为了在后面服务端合并文件片段的时候，作为前后顺序的依据。

当然，上面的代码还有一点问题。

在循环中，我们确实是将文件切成若干个片单独发送，但是，我们知道， http 请求是异步的，它不会阻塞主线程。所以，当我们发送了一个请求之后，并不会等这个请求收到响应再继续发送下一个请求。因此，我们只是做到了将文件拆分成多个片一次性发送而已，这并不是我们想要的。

想要解决这个问题也很简单，只需要将 onSubmit 方法修改为一个异步方法，使用 await 等待每个 http 请求完成即可：

// 省略一些代码
const onSubmit = async () => {
  // ......
  while(beginSide < fileSize) {
    // ......
    await uploadLargeFile(formData)
  }
}
// ......

这样一来，每个片都会等到上一个片发送完成才发送，可以在网络控制台的时间线中看到这一点：

后端

接收文件片段

这里我们使用的 koa-body 来 处理上传的文件数据：

import Router = require("@koa/router")
import KoaBody = require("koa-body")
import { resolve } from 'path'
import { publicPath } from "../common";
import { existsSync, mkdirSync } from "fs"
import { MD5 } from "crypto-js"
const router = new Router()
const savePath = resolve(publicPath, 'assets')
const tempDirPath = resolve(publicPath, "assets", "temp")
router.post(
  "/upload/largeFile",
  KoaBody({
    multipart: true,
    formidable: {
      maxFileSize: 1024 * 1024 * 2,
      onFileBegin(name, file) {
        const hashDir = MD5(name).toString()
        const dirPath = resolve(tempDirPath, hashDir)
        if (!existsSync(dirPath)) {
          mkdirSync(dirPath, { recursive: true })
        }
        if (file.originalFilename) {
          file.filepath = resolve(dirPath, file.originalFilename)
        }
      }
    }
  }),
  async (ctx, next) => {
    ctx.response.body = "done";
    next()
  }
)

我们的策略是先将同一个 name 的文件片段收集到以这个 name 进行 MD5 哈希转换后对应的文件夹名称的文件夹当中，但使用 koa-body 提供的配置项无法做到这么细致的工作，所以，我们需要使用自定义 onFileBegin ，即在文件保存之前，将我们期望的工作完成。

首先，我们拼接出我们期望的路径，并判断这个路径对应的文件夹是否已经存在，如果不存在，那么我们先创建这个文件夹。然后，我们需要修改 koa-body 传给我们的 file 对象。因为对象类型是引用类型，指向的是同一个地址空间，所以我们修改了这个 file 对象的属性， koa-body 最后获得的 file 对象也就被修改了，因此， koa-body 就能够根据我们修改的 file 对象去进行后续保存文件的操作。

这里我们因为要将保存的文件指定为我们期望的路径，所以需要修改 filepath 这个属性。

而在上文中我们提到，前端在 FormData 中传入了第三个参数（文件片段的序号），这个参数，我们可以通过 file.originalFilename 访问。这里，我们就直接使用这个序号字段作为文件片段的名称，也就是说，每个片段最终会保存到 ${tempDir}/${hashDir}/${序号} 这个文件。

由于每个文件片段没有实际意义以及用处，所以我们不需要指定后缀名。

合并文件片段

在我们合并文件之前，我们需要知道文件片段是否已经全部上传完成了，这里我们需要修改一下前端部分的 onSubmit 方法，以发送给后端这个信号：

// 省略一些代码
const onSubmit = async () => {
  // ......
  while(beginSide < fileSize) {
    const formData = new FormData()
    formData.append(
      file.name, 
      file.slice(beginSide, beginSide + range), 
      (beginSide / range).toString()
    )
    beginSide += range
    // 满足这个条件表示文件片段已经全部发送完成，此时在表单中带入结束信息
    if(beginSide >= fileSize) {
      formData.append("over", file.name)
    }
    await uploadLargeFile(formData)
  }
}
// ......

为图方便，我们直接在一个接口中做传输结束的判断。判断的依据是：当 beiginSide 大于等于 fileSize 的时候，就放入一个 over 字段，并以这个文件的真实名称作为其属性值。

这样，后端代码就可以以是否存在 over 这个字段作为文件片段是否已经全部发送完成的标志：

router.post(
  "/upload/largeFile",
  KoaBody({
    // 省略一些配置
  }),
  async (ctx, next) => {
    if (ctx.request.body.over) { // 如果 over 存在值，那么表示文件片段已经全部上传完成了
      const _fileName = ctx.request.body.over;
      const ext = _fileName.split("\.")[1]
      const hashedDir = MD5(_fileName).toString()
      const dirPath = resolve(tempDirPath, hashedDir)
      const fileList = readdirSync(dirPath);
      let p = Promise.resolve(void 0)
      fileList.forEach(fragmentFileName => {
        p = p.then(() => new Promise((r) => {
            const ws = createWriteStream(resolve(savePath, `${hashedDir}.${ext}`), { flags: "a" })
            const rs = createReadStream(resolve(dirPath, fragmentFileName))
            rs.pipe(ws).on("finish", () => {
              ws.close()
              rs.close();
              r(void 0)
            })
          })
        )
      })
      await p
    }
    ctx.response.body = "done";
    next()
  }
)

我们先取得这个文件真实名字的 hash ，这个也是我们之前用于存放对应文件片段使用的文件夹的名称。

接着我们获取该文件夹下的文件列表，这会是一个字符串数组（并且由于我们前期的设计逻辑，我们不需要在这里考虑文件夹的嵌套）。

然后我们遍历这个数组，去拿到每个文件片段的路径，以此来创建一个读入流，再以存放合并后的文件的路径创建一个写入流（注意，此时需要带上扩展名，并且，需要设置 flags 为 'a' ，表示追加写入），最后以管道流的方式进行传输。

但我们知道，这些使用到的流的操作都是异步回调的。可是，我们保存的文件片段彼此之间是有先后顺序的，也就是说，我们得保证在前面一个片段写入完成之后再写入下一个片段，否则文件的数据就错误了。

要实现这一点，需要使用到 Promise 这一api。

首先我们定义了一个 fulfilled 状态的 Promise 变量 p ，也就是说，这个 p 变量的 then 方法将在下一个微任务事件的调用时间点直接被执行。

接着，我们在遍历文件片段列表的时候，不直接进行读写，而是把读写操作放到 p 的 then 回调当中，并且将其封装在一个 Promsie 对象当中。在这个 Promise 对象中，我们把 resolve 方法的执行放在管道流的 finish 事件中，这表示，这个 then 回调返回的 Promise 实例，将会在一个文件片段写入完成后被修改状态。此时，我们只需要将这个 then 回调返回的 Promsie 实例赋值给 p 即可。

这样一来，在下个遍历节点，也就是处理第二个文件片段的时候，取得的 p 的值便是上一个文件片段执行完读写操作返回的 Promise 实例，而且第二个片段的执行代码会在第一个片段对应的 Promise 实例 then 方法被触发，也就是上一个片段的文件写入完成之后，再添加到微任务队列。

以此类推，每个片段都会在前一个片段写入完成之后再进行写入，保证了文件数据先后顺序的正确性。

当所有的文件片段读写完成后，我们就拿实现了将完整的文件保存到了服务器。

不过上面的还有许多可以优化的地方，比如：在合并完文件之后，删除所有的文件片段，节省磁盘空间；

使用一个 Map 来保存真实文件名与 MD5 哈希值的映射关系，避免每次都进行 MD5 运算等等。但这里只是给出了简单的实习，具体的优化还请根据实际需求进行调整。

总结

• 使用 slice 方法可以截取 file 对象的片段，分次发送文件片段；
• 使用 koa-body 保存每个文件片段到一个指定的暂存文件夹，在文件片段全部发送完成之后，将片段合并。

以上就是前端使用koa实现大文件分片上传的详细内容，更多关于koa大文件分片上传的资料请关注阿兔在线工具其它相关文章！