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JavaScript 中如何實現(xiàn)大文件并發(fā)上傳？

在 JavaScript 中如何實現(xiàn)并發(fā)控制? 這篇文章中，阿寶哥詳細(xì)分析了 async-pool 這個庫如何利用 Promise.all 和 Promise.race 函數(shù)實現(xiàn)異步任務(wù)的并發(fā)控制。之后，阿寶哥通過 JavaScript 中如何實現(xiàn)大文件并行下載? 這篇文章介紹了 async-pool 這個庫的實際應(yīng)用。

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本文將介紹如何利用 async-pool 這個庫提供的 asyncPool 函數(shù)來實現(xiàn)大文件的并發(fā)上傳。相信有些小伙伴已經(jīng)了解大文件上傳的解決方案，在上傳大文件時，為了提高上傳的效率，我們一般會使用 Blob.slice 方法對大文件按照指定的大小進(jìn)行切割，然后通過多線程進(jìn)行分塊上傳，等所有分塊都成功上傳后，再通知服務(wù)端進(jìn)行分塊合并。

看完上圖相信你對大文件上傳的方案，已經(jīng)有了一定的了解。接下來，我們先來介紹 Blob 和 File 對象。

一、Blob 和 File 對象

1.1 Blob 對象

Blob(Binary Large Object)表示二進(jìn)制類型的大對象。在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲為一個單一個體的集合。Blob 通常是影像、聲音或多媒體文件。在 JavaScript 中 Blob 類型的對象表示不可變的類似文件對象的原始數(shù)據(jù)。 為了更直觀的感受 Blob 對象，我們先來使用 Blob 構(gòu)造函數(shù)，創(chuàng)建一個 myBlob 對象，具體如下圖所示：

如你所見，myBlob 對象含有兩個屬性：size 和 type。其中 size 屬性用于表示數(shù)據(jù)的大小(以字節(jié)為單位)，type 是 MIME 類型的字符串。Blob 由一個可選的字符串 type(通常是 MIME 類型)和 blobParts 組成：

Blob 表示的不一定是 JavaScript 原生格式的數(shù)據(jù)。比如 File 接口基于 Blob，繼承了 Blob 的功能并將其擴(kuò)展使其支持用戶系統(tǒng)上的文件。

1.2 File 對象

通常情況下， File 對象是來自用戶在一個 元素上選擇文件后返回的 FileList 對象，也可以是來自由拖放操作生成的 DataTransfer 對象，或者來自 HTMLCanvasElement 上的 mozGetAsFile() API。

File 對象是特殊類型的 Blob，且可以用在任意的 Blob 類型的上下文中。比如說 FileReader、URL.createObjectURL() 及 XMLHttpRequest.send() 都能處理 Blob 和 File。在大文件上傳的場景中，我們將使用 Blob.slice 方法對大文件按照指定的大小進(jìn)行切割，然后對分塊進(jìn)行并行上傳。接下來，我們來看一下具體如何實現(xiàn)大文件上傳。

二、如何實現(xiàn)大文件上傳

為了讓大家能夠更好地理解后面的內(nèi)容，我們先來看一下整體的流程圖：

了解完大文件上傳的流程之后，我們先來定義上述流程中涉及的一些輔助函數(shù)。

2.1 定義輔助函數(shù)

2.1.1 定義 calcFileMD5 函數(shù)

顧名思義 calcFileMD5 函數(shù)，用于計算文件的 MD5 值(數(shù)字指紋)。在該函數(shù)中，我們使用 FileReader API 分塊讀取文件的內(nèi)容，然后通過 spark-md5 這個庫提供的方法來計算文件的 MD5 值。

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. function calcFileMD5(file) { 
    2.   
  
  
  
  2.   return new Promise((resolve, reject) => { 
    3.   
  
  
  
  3.     let chunkSize = 2097152, // 2M 
    4.   
  
  
  
  4.       chunks = Math.ceil(file.size / chunkSize), 
    5.   
  
  
  
  5.       currentChunk = 0, 
    6.   
  
  
  
  6.       spark = new SparkMD5.ArrayBuffer(), 
    7.   
  
  
  
  7.       fileReader = new FileReader(); 
    8.   
  
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  
  9.       fileReader.onload = (e) => { 
    10.   
  
  
  
  10.         spark.append(e.target.result); 
    11.   
  
  
  
  11.         currentChunk++; 
    12.   
  
  
  
  12.         if (currentChunk < chunks) { 
    13.   
  
  
  
  13.           loadNext(); 
    14.   
  
  
  
  14.         } else { 
    15.   
  
  
  
  15.           resolve(spark.end()); 
    16.   
  
  
  
  16.         } 
    17.   
  
  
  
  17.       }; 
    18.   
  
  
  
  18.  
    19.   
  
  
  
  19.       fileReader.onerror = (e) => { 
    20.   
  
  
  
  20.         reject(fileReader.error); 
    21.   
  
  
  
  21.         reader.abort(); 
    22.   
  
  
  
  22.       }; 
    23.   
  
  
  
  23.  
    24.   
  
  
  
  24.       function loadNext() { 
    25.   
  
  
  
  25.         let start = currentChunk * chunkSize, 
    26.   
  
  
  
  26.           end = start + chunkSize >= file.size ? file.size : start + chunkSize; 
    27.   
  
  
  
  27.         fileReader.readAsArrayBuffer(file.slice(start, end)); 
    28.   
  
  
  
  28.       } 
    29.   
  
  
  
  29.       loadNext(); 
    30.   
  
  
  
  30.   }); 
    31.   
  
  
  
  31. } 
    32.

2.1.2 定義 asyncPool 函數(shù)

在 JavaScript 中如何實現(xiàn)并發(fā)控制? 這篇文章中，我們介紹了 asyncPool 函數(shù)，它用于實現(xiàn)異步任務(wù)的并發(fā)控制。該函數(shù)接收 3 個參數(shù)：

  • poolLimit(數(shù)字類型)：表示限制的并發(fā)數(shù);
  • array(數(shù)組類型)：表示任務(wù)數(shù)組;
  • iteratorFn(函數(shù)類型)：表示迭代函數(shù)，用于實現(xiàn)對每個任務(wù)項進(jìn)行處理，該函數(shù)會返回一個 Promise 對象或異步函數(shù)。
 
 
 
 
      
  
  
  
  1. async function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) { 
    2.   
  
  
  
  2.   const ret = []; // 存儲所有的異步任務(wù) 
    3.   
  
  
  
  3.   const executing = []; // 存儲正在執(zhí)行的異步任務(wù) 
    4.   
  
  
  
  4.   for (const item of array) { 
    5.   
  
  
  
  5.     // 調(diào)用iteratorFn函數(shù)創(chuàng)建異步任務(wù) 
    6.   
  
  
  
  6.     const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array)); 
    7.   
  
  
  
  7.     ret.push(p); // 保存新的異步任務(wù) 
    8.   
  
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  
  9.     // 當(dāng)poolLimit值小于或等于總?cè)蝿?wù)個數(shù)時，進(jìn)行并發(fā)控制 
    10.   
  
  
  
  10.     if (poolLimit <= array.length) { 
    11.   
  
  
  
  11.       // 當(dāng)任務(wù)完成后，從正在執(zhí)行的任務(wù)數(shù)組中移除已完成的任務(wù) 
    12.   
  
  
  
  12.       const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1)); 
    13.   
  
  
  
  13.       executing.push(e); // 保存正在執(zhí)行的異步任務(wù) 
    14.   
  
  
  
  14.       if (executing.length >= poolLimit) { 
    15.   
  
  
  
  15.         await Promise.race(executing); // 等待較快的任務(wù)執(zhí)行完成 
    16.   
  
  
  
  16.       } 
    17.   
  
  
  
  17.     } 
    18.   
  
  
  
  18.   } 
    19.   
  
  
  
  19.   return Promise.all(ret); 
    20.   
  
  
  
  20. } 
    21.

2.1.3 定義 checkFileExist 函數(shù)

checkFileExist 函數(shù)用于檢測文件是否已經(jīng)上傳過了，如果已存在則秒傳，否則返回已上傳的分塊 ID 列表：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. function checkFileExist(url, name, md5) { 
    2.   
  
  
  
  2.   return request.get(url, { 
    3.   
  
  
  
  3.     params: { 
    4.   
  
  
  
  4.       name, 
    5.   
  
  
  
  5.       md5, 
    6.   
  
  
  
  6.     }, 
    7.   
  
  
  
  7.   }).then((response) => response.data); 
    8.   
  
  
  
  8. } 
    9.

在 checkFileExist 函數(shù)中使用到的 request 對象是 Axios 實例，通過 axios.create方法來創(chuàng)建：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. const request = axios.create({ 
    2.   
  
  
  
  2.   baseURL: "http://localhost:3000/upload", 
    3.   
  
  
  
  3.   timeout: 10000, 
    4.   
  
  
  
  4. }); 
    5.

有了 request 對象之后，我們就可以輕易地發(fā)送 HTTP 請求。在 checkFileExist 函數(shù)內(nèi)部，我們會發(fā)起一個 GET 請求，同時攜帶的查詢參數(shù)是文件名(name)和文件的 MD5 值。

2.1.4 定義 upload 函數(shù)

當(dāng)調(diào)用 checkFileExist 函數(shù)之后，如果發(fā)現(xiàn)文件尚未上傳或者只上傳完部分分塊的話，就會繼續(xù)調(diào)用 upload 函數(shù)來執(zhí)行上傳任務(wù)。在 upload 函數(shù)內(nèi)，我們使用了前面介紹的 asyncPool 函數(shù)來實現(xiàn)異步任務(wù)的并發(fā)控制，具體如下所示：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. function upload({  
    2.   
  
  
  
  2.   url, file, fileMd5,  
    3.   
  
  
  
  3.   fileSize, chunkSize, chunkIds, 
    4.   
  
  
  
  4.   poolLimit = 1, 
    5.   
  
  
  
  5. }) { 
    6.   
  
  
  
  6.   const chunks = typeof chunkSize === "number" ? Math.ceil(fileSize / chunkSize) : 1; 
    7.   
  
  
  
  7.   return asyncPool(poolLimit, [...new Array(chunks).keys()], (i) => { 
    8.   
  
  
  
  8.     if (chunkIds.indexOf(i + "") !== -1) { // 已上傳的分塊直接跳過 
    9.   
  
  
  
  9.       return Promise.resolve(); 
    10.   
  
  
  
  10.     } 
    11.   
  
  
  
  11.     let start = i * chunkSize; 
    12.   
  
  
  
  12.     let end = i + 1 == chunks ? fileSize : (i + 1) * chunkSize; 
    13.   
  
  
  
  13.     const chunk = file.slice(start, end); // 對文件進(jìn)行切割 
    14.   
  
  
  
  14.     return uploadChunk({ 
    15.   
  
  
  
  15.       url, 
    16.   
  
  
  
  16.       chunk, 
    17.   
  
  
  
  17.       chunkIndex: i, 
    18.   
  
  
  
  18.       fileMd5, 
    19.   
  
  
  
  19.       fileName: file.name, 
    20.   
  
  
  
  20.     }); 
    21.   
  
  
  
  21.   }); 
    22.   
  
  
  
  22. } 
    23.

對于切割完的文件塊，會通過 uploadChunk 函數(shù)，來執(zhí)行實際的上傳操作：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. function uploadChunk({ url, chunk, chunkIndex, fileMd5, fileName }) { 
    2.   
  
  
  
  2.   let formData = new FormData(); 
    3.   
  
  
  
  3.   formData.set("file", chunk, fileMd5 + "-" + chunkIndex); 
    4.   
  
  
  
  4.   formData.set("name", fileName); 
    5.   
  
  
  
  5.   formData.set("timestamp", Date.now()); 
    6.   
  
  
  
  6.   return request.post(url, formData); 
    7.   
  
  
  
  7. } 
    8.

2.1.5 定義 concatFiles 函數(shù)

當(dāng)所有分塊都上傳完成之后，我們需要通知服務(wù)端執(zhí)行分塊合并操作，這里我們定義了 concatFiles 函數(shù)來實現(xiàn)該功能：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. function concatFiles(url, name, md5) { 
    2.   
  
  
  
  2.   return request.get(url, { 
    3.   
  
  
  
  3.     params: { 
    4.   
  
  
  
  4.       name, 
    5.   
  
  
  
  5.       md5, 
    6.   
  
  
  
  6.     }, 
    7.   
  
  
  
  7.   }); 
    8.   
  
  
  
  8. } 
    9.

2.1.6 定義 uploadFile 函數(shù)

在前面已定義輔助函數(shù)的基礎(chǔ)上，我們就可以根據(jù)大文件上傳的整體流程圖來實現(xiàn)一個 uploadFile 函數(shù)：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. async function uploadFile() { 
    2.   
  
  
  
  2.   if (!uploadFileEle.files.length) return; 
    3.   
  
  
  
  3.   const file = uploadFileEle.files[0]; // 獲取待上傳的文件 
    4.   
  
  
  
  4.   const fileMd5 = await calcFileMD5(file); // 計算文件的MD5 
    5.   
  
  
  
  5.   const fileStatus = await checkFileExist(  // 判斷文件是否已存在 
    6.   
  
  
  
  6.     "/exists",  
    7.   
  
  
  
  7.     file.name, fileMd5 
    8.   
  
  
  
  8.   ); 
    9.   
  
  
  
  9.   if (fileStatus.data && fileStatus.data.isExists) { 
    10.   
  
  
  
  10.     alert("文件已上傳[秒傳]"); 
    11.   
  
  
  
  11.     return; 
    12.   
  
  
  
  12.   } else { 
    13.   
  
  
  
  13.     await upload({ 
    14.   
  
  
  
  14.       url: "/single", 
    15.   
  
  
  
  15.       file, // 文件對象 
    16.   
  
  
  
  16.       fileMd5, // 文件MD5值 
    17.   
  
  
  
  17.       fileSize: file.size, // 文件大小 
    18.   
  
  
  
  18.       chunkSize: 1 * 1024 * 1024, // 分塊大小 
    19.   
  
  
  
  19.       chunkIds: fileStatus.data.chunkIds, // 已上傳的分塊列表 
    20.   
  
  
  
  20.       poolLimit: 3, // 限制的并發(fā)數(shù) 
    21.   
  
  
  
  21.      }); 
    22.   
  
  
  
  22.   } 
    23.   
  
  
  
  23.   await concatFiles("/concatFiles", file.name, fileMd5); 
    24.   
  
  
  
  24. } 
    25.

2.2 大文件并發(fā)上傳示例

定義完 uploadFile 函數(shù)，要實現(xiàn)大文件并發(fā)上傳的功能就很簡單了，具體代碼如下所示：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1.  
    2.   
  
  
  
  2.  
    3.   
  
  
  
  3.    
    4.   
  
  
  
  4.      
    5.   
  
  
  
  5.      
    6.   
  
  
  
  6.      
    7.   
  
  
  
  7.     大文件并發(fā)上傳示例（阿寶哥） 
    8.   
  
  
  
  8.      
    9.   
  
  
  
  9.      
    10.   
  
  
  
  10.    
    11.   
  
  
  
  11.    
    12.   
  
  
  
  12.      
    13.   
  
  
  
  13.     上傳文件 
    14.   
  
  
  
  14.      
    15.   
  
  
  
  15.    
    16.   
  
  
  
  16.  
    17.

由于完整的示例代碼內(nèi)容比較多，阿寶哥就不放具體的代碼了。感興趣的小伙伴，可以訪問以下地址瀏覽客戶端和服務(wù)器端代碼。

  • 完整的示例代碼(代碼僅供參考，可根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整)：
  • https://gist.github.com/semlinker/b211c0b148ac9be0ac286b387757e692

最后我們來看一下大文件并發(fā)上傳示例的運(yùn)行結(jié)果：

三、總結(jié)

本文介紹了在 JavaScript 中如何利用 async-pool 這個庫提供的 asyncPool 函數(shù)，來實現(xiàn)大文件的并發(fā)上傳。此外，文中我們也使用了 spark-md5 這個庫來計算文件的數(shù)字指紋，如果你數(shù)字指紋感興趣的話，可以閱讀 數(shù)字指紋有什么用?趕緊來了解一下 這篇文章。

由于篇幅有限，阿寶哥并未介紹服務(wù)端的具體代碼。其實在做文件分塊合并時，阿寶哥是以流的形式進(jìn)行合并，感興趣的小伙伴可以自行閱讀一下相關(guān)代碼。如果有遇到不清楚的地方，歡迎隨時跟阿寶哥交流喲。

四、參考資源

  • 你不知道的 Blob
  • MDN - File
  • MDN - ArrayBuffer
  • MDN - HTTP請求范圍
  • JavaScript 中如何實現(xiàn)并發(fā)控制?

網(wǎng)頁標(biāo)題：JavaScript 中如何實現(xiàn)大文件并發(fā)上傳？
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