前言
現在越來越多的應用開始有上傳大文件的需求,以及秒傳,續傳功能。由於最近學習大文件分隔上傳,以及秒傳的實現,給予分享的這種精神,我想將自己的學習過程,以及遇到的問題做一個總結,希望對有這方面需求的小夥伴有一定的幫助。
分析
說到大文件上傳,我們可能首先會想的一些網盤App,這些優秀的網盤除了上傳大文件外,還可以實現秒傳以及斷點續傳功能。說起斷點續傳也就明白了文章題目所說的大文件分片,由於網絡的原因,一個大文件例如一百兆的文件,很有可能中途上傳到一半或者50MB,或者上傳到99MB時候失敗了,如果下次再上傳時還從頭開始上傳,這個體驗很少人能接受的,如果你要真做成這樣的話,那麼客戶一定會嚴重流失,所以我們需要對其分片或者說下次上傳時從失敗的地方開始上傳。相信使用網盤較多的朋友都知道有一個很6的功能就是秒傳,可能你很難相信爲何我幾百兆甚至幾個G的文件,爲何幾秒內就上傳成功了,爲何這麼神奇,其實原理也很簡單,就是我們每次上傳文件時每一個文件都會有一個獨一無二的特徵值,當我們上傳文件時,他首先會檢測服務器是否有該特徵值的文件,,如果有的話,就不需要佔用網絡帶寬,直接複製一份到你的網盤。今天分享的這篇文章便是爲秒傳打下堅實基礎的,獲取大文件的特徵值-MD5.
MD5消息摘要算法(英語:MD5 Message-Digest Algorithm),一種被廣泛使用的密碼散列函數,可以產生出一個128位(16字節)的散列值(hash value),用於確保信息傳輸完整一致。MD5由羅納德·李維斯特設計,於1992年公開,用以替換MD4算法
MessageDigest
在java.security這個包下有一個類MessageDigest ,通過名字我們就知道是消息摘要的意思,那麼本篇文章也是有MessageDigest 這個類展開討論。
//方法1:返回MessageDigest實例 algorithm算法名稱
public static MessageDigest getInstance(String algorithm)
throws NoSuchAlgorithmException {}
//方法2:更新計算消息摘要的數據內容
public void update(byte[] input) {}
//方法3:計算消息摘要並重置
public byte[] digest(){}
對於計算文件的MD5,我們主要用的上面的幾個方法。方法1主要是進行初始化操作,需要指定算法,方法2是進行消息摘要內容的更新。而方法3就是最重要的一步,計算消息摘要的值並返回。
讀取文件
對於文件的讀取有很多種方式,例如通過FileInputStream讀取字節流,也可以包裝成InputStreamReader讀取字節流,也可以包裝成BufferedInputStream進行帶緩衝區的讀取,以及RandomAccessFile或者nio 包中FileChannel加內存映射的方式。當然各種方式的性能不言而喻(對流不熟悉的自行補腦)。
具體實現
FileInputStream字節流方式
/**
* 獲取文件的MD5值
*
* @param file 文件路徑
* @return md5
*/
public static String getFileMd5(File file) {
MessageDigest messageDigest;
//MappedByteBuffer byteBuffer = null;
FileInputStream fis = null;
try {
messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
if (file == null) {
return "";
}
if (!file.exists()) {
return "";
}
int len = 0;
fis = new FileInputStream(file);
//普通流讀取方式
byte[] buffer = new byte[1024 * 1024 * 10];
while ((len = fis.read(buffer)) > 0) {
//該對象通過使用 update()方法處理數據
messageDigest.update(buffer, 0, len);
}
BigInteger bigInt = new BigInteger(1, messageDigest.digest());
String md5 = bigInt.toString(16);
while (md5.length() < 32) {
md5 = "0" + md5;
}
return md5;
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (fis != null) {
fis.close();
fis = null;
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
return "";
}
FileChannel +MappedByteBuffer 方式
/**
* FileChannel 獲取文件的MD5值
*
* @param file 文件路徑
* @return md5
*/
public static String getFileMd52(File file) {
MessageDigest messageDigest;
FileInputStream fis = null;
FileChannel ch=null;
try {
messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
if (file == null) {
return "";
}
if (!file.exists()) {
return "";
}
fis = new FileInputStream(file);
ch = fis.getChannel();
int size = 1024 * 1024 * 10;
long part = file.length() / size + (file.length() % size > 0 ? 1 : 0);
System.err.println("文件分片數" + part);
for (int j = 0; j < part; j++) {
MappedByteBuffer byteBuffer = ch.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, j * size, j == part - 1 ? file.length() : (j + 1) * size);
messageDigest.update(byteBuffer);
byteBuffer.clear();
}
BigInteger bigInt = new BigInteger(1, messageDigest.digest());
String md5 = bigInt.toString(16);
while (md5.length() < 32) {
md5 = "0" + md5;
}
return md5;
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (fis != null) {
fis.close();
fis = null;
}
if (ch!=null){
ch.close();
ch=null;
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
return "";
}
RandomAccessFile 方式
/**
* RandomAccessFile 獲取文件的MD5值
*
* @param file 文件路徑
* @return md5
*/
public static String getFileMd53(File file) {
MessageDigest messageDigest;
RandomAccessFile randomAccessFile = null;
try {
messageDigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
if (file == null) {
return "";
}
if (!file.exists()) {
return "";
}
randomAccessFile=new RandomAccessFile(file,"r");
byte[] bytes=new byte[1024*1024*10];
int len=0;
while ((len=randomAccessFile.read(bytes))!=-1){
messageDigest.update(bytes,0, len);
}
BigInteger bigInt = new BigInteger(1, messageDigest.digest());
String md5 = bigInt.toString(16);
while (md5.length() < 32) {
md5 = "0" + md5;
}
return md5;
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (FileNotFoundException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (randomAccessFile != null) {
randomAccessFile.close();
randomAccessFile = null;
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
return "";
}
性能對比
我們選了一個小的文件,大概1M左右,觀察執行時間
11-09 11:49:20.210 12678-12678/com.example.xh I/System.out: FileInputStream執行時間:179
11-09 11:49:20.266 12678-12678/com.example.xh I/System.out: FileChannel執行時間:55
11-09 11:49:20.322 12678-12678/com.example.xh I/System.out: RandomAccessFile執行時間:58
但是我選擇大概10M的文件FileChannel+MappedByteBuffer性能並不明顯,最後通過查詢資料學習發現MappedByteBuffer這個東西很可怕,這個回收是不確定的,在手機上測試FileChannel效率並不是最好的。如果要計算一個幾百兆的大文件,發現FileChannel+MappedByteBuffer還很容易OOM,原因就是MappedByteBuffer內存佔用、文件關閉不確定,被其打開的文件只有在垃圾回收的纔會被關閉,而且這個時間點是不確定的。當文件達到100M時就出現OOM如下
FATAL EXCEPTION: main
java.lang.OutOfMemoryError
at java.security.MessageDigestSpi.engineUpdate(MessageDigestSpi.java:85)
at java.security.MessageDigest.update(MessageDigest.java:369)
所以在Android設備上儘量不要使用nio中的內存映射。在官方文檔中有這樣的一句話:A mapped byte buffer and the file mapping that it represents remain valid until the buffer itself is garbage-collected.
那麼我們來計算一個大文件的MD5,此時我測試的文件是300多兆
11-09 16:06:49.930 3101-3101/com.example.xh I/System.out: FileInputStream執行時間:4219
11-09 16:06:54.490 3101-3101/com.example.xh I/System.out: RandomAccessFile執行時間:2162
通過日誌發現RandomAccessFile的效率還是很明顯的,此時使用FileChannel+MappedByteBuffer就OOM了,雖然使用了分段映射 也調用了MappedByteBuffer的clear()方法。當然通過日誌你肯定明白計算文件MD5值是一個比較耗時的操作,不要再主線程中計算。
計算MD5
我們需要注意對於較大的文件計算MD5,我們不要一次將文件讀取然後調用update方法。不然執行update方法時就會出現OOM。我們可以分段讀取多次調用update方法,如下
while ((len = fis.read(buffer)) > 0) {
//該對象通過使用 update()方法處理數據
messageDigest.update(buffer, 0, len);
}
你要明白調用執行update並沒有計算MD5的值,真正計算的MD5值是調用digest(),該方法返回的是一個byte數組
byte[] bytes = messageDigest.digest();
通常我們一般將MD5用16進制也就是32位表示,所以我們可以將byte數組轉化爲16進制,此時我們可以使用BigInteger類,他的構造方法可以接收byte數組參數,如下,1表示符號爲正數。
BigInteger bigInt = new BigInteger(1, bytes );
BigInteger這個類還提供了一個toString方法該參數可以指定轉化數據格式,由於我們轉化爲16進制,所以參數可以寫16,如下
String md5 = bigInt.toString(16);
OK了,MD5的值已經出現了,不過你可能會疑問了,轉化爲16進制的話,MD5值應該是32位,爲何有時候計算的值不是32位,而是31位呢?甚至還可能更少,原因就是digest()返回值的高位包含了0,當然高位0是不寫的,所以就出現少位的情況,這也就有了下面的代碼,如果不到32位我們再高位補0就好了。
while (md5.length() < 32) {
md5 = "0" + md5;
}
至此,本篇文章結束,若有不足的地方歡迎指正,謝謝。