浏览器中计算大文件SHA-256哈希

兔子121352025-06-03 11:44

在浏览器中计算大文件（10-50MB及以上）的SHA-256哈希值时，直接使用crypto-js等库可能会导致内存溢出或页面崩溃，这是因为这些库通常需要将整个文件加载到内存中进行处理。以下是几种可行的解决方案：

1、使用Web Crypto API + 分块处理

现代浏览器都内置了Web Crypto API，它提供了原生的加密功能，且支持流式处理大文件。

javascript 复制代码 
async function calculateFileHash(file: File): Promise<string> {
  // 读取文件为ArrayBuffer
  const arrayBuffer = await file.arrayBuffer();
  
  // 使用Web Crypto API计算哈希
  const hashBuffer = await crypto.subtle.digest('SHA-256', arrayBuffer);
  
  // 将哈希值转换为十六进制字符串
  const hashArray = Array.from(new Uint8Array(hashBuffer));
  const hashHex = hashArray.map(b => b.toString(16).padStart(2, '0')).join('');
  
  return hashHex;
}

2、分块读取文件计算哈希（推荐）

对于超大文件，最佳实践是分块读取文件并逐步更新哈希值，这样可以避免一次性加载整个文件到内存中。

ini 复制代码 
async function calculateLargeFileHash(file: File, chunkSize = 1024 * 1024): Promise<string> {
  // 初始化Web Crypto API的哈希计算器
  const hash = await crypto.subtle.createHash('SHA-256');
  
  // 分块处理文件
  let offset = 0;
  while (offset < file.size) {
    // 计算当前块的结束位置
    const end = Math.min(offset + chunkSize, file.size);
    
    // 读取文件块
    const chunk = file.slice(offset, end);
    const chunkBuffer = await chunk.arrayBuffer();
    
    // 更新哈希计算
    hash.update(new Uint8Array(chunkBuffer));
    
    // 更新偏移量
    offset = end;
  }
  
  // 获取最终哈希值
  const hashBuffer = await hash.digest();
  const hashArray = Array.from(new Uint8Array(hashBuffer));
  const hashHex = hashArray.map(b => b.toString(16).padStart(2, '0')).join('');
  
  return hashHex;
}

3、使用FileReader和流式处理

对于不支持Web Crypto API的旧浏览器，可以使用FileReader进行分块读取：

ini 复制代码 
function calculateHashWithFileReader(file: File): Promise<string> {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const chunkSize = 1024 * 1024; // 1MB chunks
    const chunks = Math.ceil(file.size / chunkSize);
    let currentChunk = 0;
    const spark = new SparkMD5.ArrayBuffer();
    const fileReader = new FileReader();

    fileReader.onload = function(e) {
      spark.append(e.target.result);
      currentChunk++;

      if (currentChunk < chunks) {
        loadNext();
      } else {
        resolve(spark.end());
      }
    };

    fileReader.onerror = function() {
      reject('文件读取错误');
    };

    function loadNext() {
      const start = currentChunk * chunkSize;
      const end = Math.min(start + chunkSize, file.size);
      fileReader.readAsArrayBuffer(file.slice(start, end));
    }

    loadNext();
  });
}

4、使用第三方库（如hash-wasm）

hash-wasm是一个高性能的哈希计算库，支持WebAssembly，可以高效处理大文件：

ini 复制代码 
import { createSHA256 } from 'hash-wasm';

async function calculateHashWithWasm(file: File): Promise<string> {
  const sha256 = await createSHA256();
  
  const chunkSize = 1024 * 1024; // 1MB chunks
  let offset = 0;
  
  while (offset < file.size) {
    const chunk = file.slice(offset, offset + chunkSize);
    const chunkBuffer = await chunk.arrayBuffer();
    sha256.update(new Uint8Array(chunkBuffer));
    offset += chunkSize;
  }
  
  return sha256.digest('hex');
}

5、完整示例（Web Crypto API + 分块处理 + 进度反馈）

typescript 复制代码 
async function calculateFileHashWithProgress(
  file: File,
  onProgress?: (progress: number) => void,
  chunkSize = 1024 * 1024
): Promise<string> {
  // 初始化哈希计算器
  const hash = await crypto.subtle.createHash('SHA-256');
  
  let offset = 0;
  while (offset < file.size) {
    const end = Math.min(offset + chunkSize, file.size);
    const chunk = file.slice(offset, end);
    const chunkBuffer = await chunk.arrayBuffer();
    
    // 更新哈希计算
    hash.update(new Uint8Array(chunkBuffer));
    
    // 更新偏移量
    offset = end;
    
    // 报告进度
    if (onProgress) {
      onProgress((offset / file.size) * 100);
    }
  }
  
  // 获取最终哈希值
  const hashBuffer = await hash.digest();
  const hashArray = Array.from(new Uint8Array(hashBuffer));
  const hashHex = hashArray.map(b => b.toString(16).padStart(2, '0')).join('');
  
  return hashHex;
}

// 使用示例
const fileInput = document.getElementById('file-input') as HTMLInputElement;
fileInput.addEventListener('change', async (e) => {
  const file = fileInput.files?.[0];
  if (!file) return;
  
  try {
    const hash = await calculateFileHashWithProgress(
      file,
      (progress) => {
        console.log(`计算进度: ${progress.toFixed(1)}%`);
      }
    );
    console.log('文件哈希值:', hash);
  } catch (error) {
    console.error('哈希计算失败:', error);
  }
});
javascript 复制代码 
/**
 * 计算大文件SHA-256哈希值（分块处理）
 * @param {File} file - 要计算哈希的文件对象
 * @param {Object} [options] - 配置选项
 * @param {number} [options.chunkSize=4 * 1024 * 1024] - 分块大小(字节)，默认4MB
 * @param {function} [options.onProgress] - 进度回调函数
 * @returns {Promise<string>} - 返回Promise，解析为十六进制哈希字符串
 */
async function computeFileSHA256(file, options = {}) {
  const {
    chunkSize = 4 * 1024 * 1024, // 默认4MB分块
    onProgress
  } = options;
  
  // 创建SHA-256哈希计算器
  const hash = await crypto.subtle.createHash('SHA-256');
  const totalChunks = Math.ceil(file.size / chunkSize);
  let processedChunks = 0;
  
  // 分块处理文件
  for (let start = 0; start < file.size; start += chunkSize) {
    const end = Math.min(start + chunkSize, file.size);
    const chunk = file.slice(start, end);
    
    // 读取当前分块
    const chunkBuffer = await readFileChunk(chunk);
    
    // 更新哈希计算
    hash.update(chunkBuffer);
    processedChunks++;
    
    // 触发进度回调
    if (onProgress) {
      onProgress({
        loaded: end,
        total: file.size,
        progress: (processedChunks / totalChunks) * 100
      });
    }
  }
  
  // 获取最终哈希值
  const hashBuffer = await hash.digest();
  return bufferToHex(hashBuffer);
}

/**
 * 读取文件分块为ArrayBuffer
 * @param {Blob} chunk - 文件分块
 * @returns {Promise<Uint8Array>}
 */
function readFileChunk(chunk) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const reader = new FileReader();
    reader.onload = () => resolve(new Uint8Array(reader.result));
    reader.onerror = reject;
    reader.readAsArrayBuffer(chunk);
  });
}

/**
 * 将ArrayBuffer转换为十六进制字符串
 * @param {ArrayBuffer} buffer
 * @returns {string}
 */
function bufferToHex(buffer) {
  return Array.from(new Uint8Array(buffer))
    .map(b => b.toString(16).padStart(2, '0'))
    .join('');
}

// 使用示例

// 获取文件输入元素
const fileInput = document.querySelector('input[type="file"]');
const progressElement = document.getElementById('progress');

fileInput.addEventListener('change', async (e) => {
  const file = e.target.files[0];
  if (!file) return;
  
  try {
    console.log(`开始计算 ${formatFileSize(file.size)} 文件的哈希...`);
    
    const hash = await computeFileSHA256(file, {
      onProgress: ({ progress }) => {
        progressElement.textContent = `计算进度: ${progress.toFixed(1)}%`;
      }
    });
    
    console.log('SHA-256哈希值:', hash);
    progressElement.textContent = `计算完成: ${hash}`;
  } catch (error) {
    console.error('哈希计算失败:', error);
    progressElement.textContent = '计算失败';
  }
});

// 辅助函数：格式化文件大小
function formatFileSize(bytes) {
  if (bytes < 1024) return `${bytes} B`;
  if (bytes < 1024 * 1024) return `${(bytes / 1024).toFixed(1)} KB`;
  if (bytes < 1024 * 1024 * 1024) return `${(bytes / (1024 * 1024)).toFixed(1)} MB`;
  return `${(bytes / (1024 * 1024 * 1024)).toFixed(1)} GB`;
}

通过以上方法，你可以在浏览器中安全高效地计算大文件的SHA-256哈希值，而不会导致内存溢出或页面崩溃。

6、性能优化建议

  1. 合理设置块大小：通常1MB左右的块大小在性能和内存使用之间取得良好平衡
  2. 使用Web Worker：将哈希计算放到Web Worker中，避免阻塞主线程
  3. 进度反馈：在分块处理时可以提供进度反馈，改善用户体验
  4. 内存管理：及时释放不再使用的内存
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