Java SE 文件上传和文件下载的底层原理

Rainbow-Sea2024-07-27 17:43

1. Java SE 文件上传和文件下载的底层原理

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  • [1. Java SE 文件上传和文件下载的底层原理](#1. Java SE 文件上传和文件下载的底层原理)
  • [2. 文件上传](#2. 文件上传)
    • [2.1 文件上传应用实例](#2.1 文件上传应用实例)
    • [2.2 文件上传注意事项和细节](#2.2 文件上传注意事项和细节)
  • [3. 文件下载](#3. 文件下载)
    • [3.1 文件下载应用实例](#3.1 文件下载应用实例)
    • [3.2 文件下载注意事项和细节](#3.2 文件下载注意事项和细节)
  • [4. 总结：](#4. 总结：)
  • [5. 最后:](#5. 最后:)

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。

文件上传原理示意图：

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。
  5. 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

对应文件上传的前端页面代码 ： jsp

jsp 复制代码 
<%@ 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" id="prevView"> <input type="file" name="pic" id=""
                                                                                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。

java 复制代码 
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 {

    /*
    1. 判断是不是一个文件传单
    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
     */
    @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。

java 复制代码 
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

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

运行测试：看看文件是否能够上传成功

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

  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：

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

3.1 文件下载应用实例

对应文件上传的前端页面代码 ： jsp

jsp 复制代码 
<%@ 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）。

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。
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


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。

java 复制代码 
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。

java 复制代码 
// 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：

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。

  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

    java 复制代码 
    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。


8. 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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