Android下載器之限速篇

時間 2019-11-08

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0x01 前言

終於考完了馬原完成了大學的最後一門考試，能夠愉快的寫代碼了～今天就來記錄一下個人下載器中是如何實現限速的。java

0x02 限速的對象

市面上常見的專業下載器都會提供下載/上傳限速這個功能，那限速到底是限的哪個速度呢？git

咱們都知道HTTP/HTTPS的傳輸層協議是TCP，TCP是基於字節流的。字節流在Java中對應的就是InputStream和OutputStream。基於TCP的傳輸層下載/上傳的步驟通常是github

創建TCP鏈接，對應Java的Socket.connect()。這期間會經歷三次握手，是一個耗時過程，可使用鏈接複用優化（OKHttp已經作了鏈接池緩存）。
鏈接成功後就能夠根據須要收發數據，利用Socket獲取到鏈接的InputStream和OutputStream操做便可。
關閉鏈接。

如下載爲例，首先鏈接步驟是不須要限速的，由於鏈接部分一般是很快的，而且每每都想要鏈接更加快速。因此，咱們限速的對象確定就是從socket的InputStream這一步驟。緩存

0x03 如何「限速」？

首先，這裏的限速並非真的限制讀寫數據流每時每刻的速度。這裏要分清高中物理學過的兩個概念——瞬時速度和平均速度。網絡

設爲時刻下載的字節，爲下載速度則有:多線程

v_{瞬時} = \frac{\mathrm{d}s(t)}{\mathrm{d}t}

v_{平均} = \frac{s(t_2) - s(t_1)}{t_2 - t_1}

下載的瞬時速度和不少東西有關：硬件、網絡情況、系統等，是咱們沒法控制的。可是有一個東西咱們是,那就是 $\Delta{t} = s(t_2) - s(t_1)$ 。socket

咱們下載的時候每每是在一個循環中不斷的從網絡讀取數據到內存。咱們能夠在read以前記錄時間，read操做以後記錄時間。而後假設咱們想要將下載的速度限制爲 $v_{expected}$ ，那麼，咱們讀取這段 $\Delta{s}$ 字節的數據指望耗時爲：post

t_{expected} = \frac{\Delta{s}}{v_{expected}}

令優化

則當 $\Delta{t} > 0$ 時，說明當前下載速度快，咱們就能夠調用Thread.sleep()這段時間，使得在宏觀上下載的平均速度在咱們的限制條件內。spa

另外，若是是多線程多任務，實際上平均分配速度便可。即任務間平均分配總速度，任務內線程平均分配任務得到的速度； $\Delta{t} \leq 0$ 時是符合限制的。

0x04 代碼實現

// 鏈接、獲取輸入流
...

int readSize;
long start;

do {
    start = System.nanoTime();
    readSize = inputStream.read(buffer, 0, buffer.length);
    // targetBps是這個任務分配到的速度，targetBps < 0表示不限速
    if (readSize > 0 && targetBps > 0) {
        // downloadThreadCount是下載線程數
        long sleepDurarion = (long) (readSize * 1000.0 / (targetBps / Math.max(downloadThreadCount, 1)) - (System.nanoTime() - start) / 1000_000.0);
        
        if (sleepDuration > 0) {
            try {
                Thread.sleep(sleepDuration);
            } catch (InterruptedException e) {
                // do nothing
            }
        }
    }
} while (readSize > 0);
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