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Java SE 文件上传和文件下载的底层原理

编程知识1932024-07-27评论

1. Java SE 文件上传和文件下载的底层原理

@

2. 文件上传

  1. 文件的上传和下载，是常见的功能。说明：这里我们的文件上传仅仅只是对于小文件上的上传。如果是传输大文件，一般用专门工具或者插件。

文件上传下载需要使用到如下两个包，需要导入。同时记得要进行导入加载到项目当中去。

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文件上传原理示意图：

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文件上传的解读：

  1. 文件上传还是使用的是表单的方式提交
  2. 其中action还是按照以前规定来指定
  3. method 指定为 post ，因为文件上传是比较大的文件， get 无法发送较大的文件。
  4. enctype:encodetype编码类型，要设置为：multipart/form-data ，表示进行二进制文件的提交，multipart/form-data: 表示表单提交的数据是有多个部分组成，也就是可以提交二进制数据和文本数据，两者都行。在这里插入图片描述
  1. 注意：enctype:encodetype默认是：enctype="application/x-www-form-urlencoded" 即为 URL 编码，这种编码方式不适合对二进制文件数据的提交，一般适用于文本数据的提交。

操作上传文件流程：

  1. 判断是不是一个文件表单
  2. 判断表单提交的各个表单项是什么类型
  3. 如果是一个普通的表单项，就按照文本的方式来处理。
  4. 如果是一个文件表单项(二进制数据)，使用 IO技术进行处理。
  5. 把表单提交的文件数据，保存到你指定的服务端的某个目录。

2.1 文件上传应用实例

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对应文件上传的前端页面代码 ： jsp

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<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %><!DOCTYPE html><html lang="en"><head> <meta charset="UTF-8"> <title>Title</title> <base href="<%=request.getContextPath()+"/"%>>"> <style type="text/css"> input[type="submit"] { outline: none; border-radius: 5px; cursor: pointer; background-color: #31B0D5; border: none; width: 70px; height: 35px; font-size: 20px; } img { border-radius: 50%; } form { position: relative; width: 200px; height: 200px; } input[type="file"] { position: absolute; left: 0; top: 0; height: 200px; opacity: 0; cursor: pointer; } </style> <script type="text/javascript"> function prev(event) {//获取展示图片的区域 var img = document.getElementById("prevView");//获取文件对象 let file = event.files[0];//获取文件阅读器 let reader = new FileReader(); reader.readAsDataURL(file); reader.onload = function () {//给 img 的 src 设置图片 url img.setAttribute("src", this.result); } } </script></head><body><!-- 表单的 enctype 属性要设置为 multipart/form-data --><form action="fileUploadServlet" method="post" enctype="multipart/form-data"> 家居图: <img src="2.jpg" alt="" width="200" height="200"> <input type="file" name="pic" value="2xxx.jpg" onchange="prev(this)"/> 家居名: <input type="text" name="name"><br/> <input type="submit" value="上传"/></form></body></html>

对应文件上传的Servlet 的编写。

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package com.rainbowsea.servlet;import com.rainbowsea.utils.WebUtils;import org.apache.commons.fileupload.FileItem;import org.apache.commons.fileupload.FileUploadException;import org.apache.commons.fileupload.disk.DiskFileItemFactory;import org.apache.commons.fileupload.servlet.ServletFileUpload;import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.File;import java.io.IOException;import java.nio.file.attribute.FileTime;import java.util.List;import java.util.UUID;public class FileUploadServlet extends HttpServlet {  @Override protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { //System.out.println("被调用了"); // 1. 判断是不是 文件表单(enctype="multipart/form-data") if (ServletFileUpload.isMultipartContent(request)) { //System.out.println("OK"); // 2. 创建 DiskFileItemFactory 对象，用于构建一个解析上传数据的工具对象 DiskFileItemFactory diskFileItemFactory = new DiskFileItemFactory(); // 3. 创建一个解析上传数据的工具对象 ServletFileUpload servletFileUpload = new ServletFileUpload(diskFileItemFactory); // 4. 关键的地方 servletFileUpload 对象可以把表单提交的数据 text/ 文件 // 将其封装到 FileItem 文件项中 // 韩老师的编程心得体会：如果我们不知道一个对象是什么结构 // 可以：1.输出该对象，2 debug 测试 try { List<FileItem> list = servletFileUpload.parseRequest(request); //System.out.println("List ==>" + list); // 遍历，并分别处理=> 自然思路 for (FileItem fileItem : list) { // java.lang.ClassCastException: org.apache.commons.fileupload.disk.DiskFileItem cannot be cast to java.nio.file.attribute.FileTime //System.out.println("fileItem == >" + fileItem); if (fileItem.isFormField()) { // 如果是 true 就是文本 input text String name = fileItem.getString("utf-8"); System.out.println("图片名称:" + name); } else { // 是一个文件 // 获取上传的文件的名字: String name = fileItem.getName(); System.out.println("上传的文件名:" + name); // 把这个上传到服务器的 temp 下的文件保存到你指定的目录 // 1. 指定一个目录，就是我们网站工作目录下 String filePath ="/upload/"; // 2. 获取到完整目录[io/servlet基础] String fileRealPath = request.getServletContext().getRealPath(filePath); System.out.println("fileRealpath =" + fileRealPath); // 3. 创建这个上传的目录=> 创建目录 => Java对象 // 为了防止大量的目录创建，可以更加日期时间进行创建多个目录 File fileRealPathDirectory = new File(fileRealPath + WebUtils.getYearMonthDay()); if (!fileRealPathDirectory.exists()) { // 不存在创建 fileRealPathDirectory.mkdirs(); // 创建 } // 解决接收到文件名是中文乱码问题 servletFileUpload.setHeaderEncoding("utf-8"); // 4. 将文件拷贝到 fileRealPathDirectory 目录 // 构建一个上传文件的完整路径：目录 + 文件名 // 有时-》上传失败了，可能是目录的问题 ，加上 “/” // 文本被替换覆盖的问题，我们也一个工具类，让文件名不重复 // 对上传的文件名进行处理，前面增加一个前缀，保证是唯一即可 name = UUID.randomUUID().toString() +"_" + System.currentTimeMillis() +"_" + name; String fileFullPath = fileRealPathDirectory +"/" + name; fileItem.write(new File(fileFullPath)); // 提示信息 response.setContentType("text/html;charset=utf-8"); response.getWriter().write("上传成功"); } } } catch (FileUploadException e) { throw new RuntimeException(e); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } } else { System.out.println("不是文件表单..."); } }}

上传文件操作的 Servlet 补充说明讲解：

有时-》上传失败了，可能是目录的问题 ，加上 “/”

为了防止大量的目录创建，可以增加日期时间进行创建多个目录，这样以日期天数进行创建目录的话，一年最多也就是 365个目录而已。

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File fileRealPathDirectory = new File(fileRealPath+ WebUtils.getYearMonthDay());String fileFullPath = fileRealPathDirectory +"/"+ WebUtils.getYearMonthDay(); public static String getYearMonthDay() { // 如何得到当前的日期-》Java基础 日期，三代类 LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now(); int year = localDateTime.getYear(); int monthValue = localDateTime.getMonthValue(); int dayOfMonth = localDateTime.getDayOfMonth(); String yearMonthDay = year +"-" + monthValue +"-" + dayOfMonth; return yearMonthDay; }

文本被替换覆盖的问题，我们也一个工具类，让文件名不重复

// UUID.randomUUID().toString() 哈希不重复值
// System.currentTimeMillis() 获取当当前系统时间毫秒级别的
// 对上传的文件名进行处理，前面增加一个前缀，保证是唯一即可
// 同时使用特定的"_" 符号进行分割，用于后续可能需要拿到文件名，最方便使用

name = UUID.randomUUID().toString() +"_" + System.currentTimeMillis() +"_" + name;String fileFullPath = fileRealPathDirectory +"/" + name;

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运行测试：看看文件是否能够上传成功

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2.2 文件上传注意事项和细节

  1. 如果将文件都上传到一个目录下，当上传文件很多时，会造成访问文件速度变慢，因此 可以将文件上传到不同目录 比如 一天上传的文件，统一放到一个文件夹 年月日, 比如：2024-7-1 ，21001010 文件夹 。

  2. 一个完美的文件上传，要考虑的因素很多，比如断点续传、控制图片大小，尺寸，分片 上 传 ， 防 止 恶 意 上 传 等 ， 在 项 目 中 ， 可 以 考 虑 使 用 WebUploader 组 件 ( 百 度 开 发 ) http://fex.baidu.com/webuploader/doc/index.html在这里插入图片描述

  3. 文件上传功能，在项目中建议有限制的使用，一般用在头像、证明、合同、产品展示等， 如果不加限制，会造成服务器空间被大量占用 [比如 b 站评论，就不能传图片，微信发 1 次朋友圈最多 9 张图等..]

  4. 文件上传，创建 web/upload 的文件夹，在 tomcat 启动时，没有在 out 目录下 创建 对 应的 upload 文件夹, 原因是 tomcat 对应空目录是不会在 out 下创建相应目录的，所以，只 需在 upload 目录下，放一个文件即可, 这个是 Idea + Tomcat 的问题, 实际开发不会存 在

3. 文件下载

文件下载的原理分析图：

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文件下载响应头说明：

  1. Content-Disposition: 表示下载的数据的展示方式，比如是内联形式（网页形式或者网页一部分）或者是文件下载方式 attachment
  2. Content-Type: 指定返回数据的类型 MIME ————》http 协议的内容

文件下载响应体说明：

  1. 在网络传输时是图片的原生数据（按照浏览器下载的编码）
  2. 这个图片时下载后查看到的，也就是浏览器本身做了解析

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3.1 文件下载应用实例

对应文件上传的前端页面代码 ： jsp

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<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %><!DOCTYPE html><html lang="en"><head> <meta charset="UTF-8"> <title>文件下载</title> <base href="<%=request.getContextPath()+"/"%>>"></head><body><h1>文件下载</h1><a href="fileDownLoadServlet?name=java.png">点击下载Java图片</a><br/><br/><a href="fileDownLoadServlet?name=13-第十二章网络编程.pptx">点击下载 13-第十二章 网络编程.pptx</a><br/><br/></body></html>

注意：我们下载是，客户端从服务器端下载内容的了，所以我们需要模拟服务器，在服务器上添加上，我们客户端可以下载到的内容文件（这里：我们在 web 目录下，创建一个 download 目录，用于存放我们客户端(浏览器)可以下载到的文件）。

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注意：创建好目录，添加好文件之后，要重新启动一下 Tomcat 服务器，让 这个我们添加的 download 资源目录，添加到 out工作目录当中去。在这里插入图片描述

如果你重启了 Tomcat 服务器，也没有看到你创建的 download在工作目录 out下，则点击 rebuild project -> restart project

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一个小细节：如果 web目录下创建的 目录是一个空文件夹/空目录，就是目录下没有东西的话，就算重启了 Tomcat 服务器也是不会添加到 out 目录下的。所以，只 需在 upload 目录下，放一个文件即可, 这个是 Idea + Tomcat 的问题, 实际开发不会存在

对应文件下载的Servlet 的编写。

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package com.rainbowsea.servlet;import org.apache.commons.io.IOUtils;import sun.misc.BASE64Encoder;import javax.servlet.ServletContext;import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.ServletOutputStream;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.net.URLEncoder;public class FileDownLoadServlet extends HttpServlet { @Override protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { System.out.println("被调用"); // 1. 先准备要下载的文件（假定这些文件时公共的资源） // 重要: 保证当我们的 tomcat 启动后，在工作目录下 有 out 有 download 文件夹，并且 // 有可供下载的文件！！ // 再次说明：如果你没有看到你创建的 download在工作目录 out下 rebuild project -> restart proj // 2. 获取到要下载的文件的名字 request.setCharacterEncoding("utf-8"); String downLoadFileName = request.getParameter("name"); System.out.println("downLoadFileName =" + downLoadFileName); // 3. 给 http 响应，设置响应头 Content-Type,就是文件的MIME // 通过 servletContext 来获取 ServletContext servletContext = request.getServletContext(); String downLoadPath ="/download/"; // 服务器资源图片，存放路径 String downLoadFileFullPath = downLoadPath + downLoadFileName; String mimeType = servletContext.getMimeType(downLoadFileFullPath); System.out.println("mimeType =" + mimeType); response.setContentType(mimeType); // 4. 给http响应，设置响应头Content-Dispostion // 这里考虑的细节比较多，比如不同的浏览器写法不一样，考虑编码 // ff 是文件名中文需要 base64, 而 ie/chrome 是 URL编码 // 这里我们不需要同学门机制，只需知道原理 if(request.getHeader("User-Agent").contains("Firefox")) { // 火狐浏览器的设置 为 Base64编码 response.setHeader("Content-Disposition","attachment; filename==?UTF-8?B?" + new BASE64Encoder().encode(downLoadFileName.getBytes("UTF-8"))); } else { // 其他(主流ie/chrome) 使用 URL编码操作 response.setHeader("Content-Disposition","attachment; filename=" + URLEncoder.encode(downLoadFileName,"UTF-8")); } // 5. 读取下面的文件数据，返回给客户端 // (1)创建一个和要下载的文件，关联的输入流 InputStream resourceAsStream = servletContext.getResourceAsStream(downLoadFileFullPath); // (2) 得到返回数据的输出流{因为返回文件大多数是二进制(字节)，IO Java基础} ServletOutputStream outputStream = response.getOutputStream(); // (3) 使用工具类，将输入流关联的文件，对拷到输出流，并返回给客户端/浏览器 // 注意是: import org.apache.commons.io.IOUtils; 包下的 IOUtils.copy(resourceAsStream,outputStream); }}

上传下载操作的 Servlet 补充说明讲解：

文件下载，比较麻烦的就是不同浏览器文件名中文处理，因此，在代码中，需要针对不同的浏览器做处理。这里：火狐的 是文件名中文需要 base64 编码，而 ie/chrome 是 URL编码。针对不同的浏览器，我们需要进行不同的编码处理。

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// 4. 给http响应，设置响应头Content-Dispostion // 这里考虑的细节比较多，比如不同的浏览器写法不一样，考虑编码 // ff 是文件名中文需要 base64, 而 ie/chrome 是 URL编码 // 这里我们不需要同学门机制，只需知道原理 if(request.getHeader("User-Agent").contains("Firefox")) { // 火狐浏览器的设置 为 Base64编码 response.setHeader("Content-Disposition","attachment; filename==?UTF-8?B?" + new BASE64Encoder().encode(downLoadFileName.getBytes("UTF-8"))); } else { // 其他(主流ie/chrome) 使用 URL编码操作 response.setHeader("Content-Disposition","attachment; filename=" + URLEncoder.encode(downLoadFileName,"UTF-8")); }

运行测试：

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3.2 文件下载注意事项和细节

  1. 文件下载，比较麻烦的就是不同浏览器文件名中文处理，因此，在代码中，需要针对不同的浏览器做处理。在这里插入图片描述

  2. 对于网站的文件，很多文件使用另存为即可下载，对于大文件(文档，视频)，会使用专 业的下载工具(迅雷、百度，腾讯，华为网盘等)

  3. 对于不同的浏览器, 在把文件下载完毕后，处理的方式不一样, 有些是直接打开文件,有些是将文件下载到 本地/下载目录。

4. 总结：

  1. 文件上传的表单上的属性上的处理：method 指定为 post ，因为文件上传是比较大的文件， get 无法发送较大的文件。enctype:encodetype编码类型，要设置为：multipart/form-data ，表示进行二进制文件的提交，multipart/form-data: 表示表单提交的数据是有多个部分组成，也就是可以提交二进制数据和文本数据，两者都行。

  2. 有时-》上传失败了，可能是目录的问题 ，加上 “/”

  3. 为了防止大量的目录创建，可以增加日期时间进行创建多个目录，这样以日期天数进行创建目录的话，一年最多也就是 365个目录而已。

  4. 文本被替换覆盖的问题，我们也一个工具类，让文件名不重复

    // UUID.randomUUID().toString() 哈希不重复值
    // System.currentTimeMillis() 获取当当前系统时间毫秒级别的
    // 对上传的文件名进行处理，前面增加一个前缀，保证是唯一即可
    // 同时使用特定的"_" 符号进行分割，用于后续可能需要拿到文件名，最方便使用

    name = UUID.randomUUID().toString() +"_" + System.currentTimeMillis() +"_" + name;String fileFullPath = fileRealPathDirectory +"/" + name;

  5. 文件上传功能，在项目中建议有限制的使用，一般用在头像、证明、合同、产品展示等， 如果不加限制，会造成服务器空间被大量占用 [比如 b 站评论，就不能传图片，微信发 1 次朋友圈最多 9 张图等..]

  6. 文件下载：一个小细节：如果 web目录下创建的 目录是一个空文件夹/空目录，就是目录下没有东西的话，就算重启了 Tomcat 服务器也是不会添加到 out 目录下的。所以，只 需在 upload 目录下，放一个文件即可, 这个是 Idea + Tomcat 的问题, 实际开发不会存在。

  7. 文件下载，比较麻烦的就是不同浏览器文件名中文处理，因此，在代码中，需要针对不同的浏览器做处理。这里：火狐的 是文件名中文需要 base64 编码，而 ie/chrome 是 URL编码。针对不同的浏览器，我们需要进行不同的编码处理。

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  1. 关于文件上传和下载，这里使用的是原生API的方式，在实际的开发中，我们这些关于文件上传和下载，都是被框架封装好了的，比如 ：Spring MVC，Spring Boot 等等，我们只需要调用对应的API即可，框架封装的太好了，我们很难了解其中的底层原理。这里的文件上传和下载就是其底层原理了。

5. 最后:

限于自身水平，其中存在的错误，希望大家给予指教，韩信点兵——多多益善，谢谢大家，后会有期，江湖再见 ！！！

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神弓

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