如何手寫一款KOA的中間件來實現斷點續傳

本文實現的斷點續傳只是我對斷點續傳的一個理解。其中有不少不完善的地方，僅僅是記錄了一個我對斷點續傳一個實現過程。你們應該也會發現我用的都是一些H5的api，老得瀏覽器不會支持，以及我並未將跨域考慮入內，還有一些可能出現的一場等～巴啦啦。（怎麼感受這麼多問題？？？笑～）html

本文參考倉庫：點我前端

這幾天在認認真真地學習KOA框架，瞭解它的原理以及KOA中間件的實現方法。在研究KOA如何處理上傳的表單數據的時候，我靈光一閃，這是否是能夠用於斷點續傳？node

斷點續傳並非服務器端一端的自high，他還須要前端的配合，並且我只準備扒拉一個大體的雛形，因此這個功能我準備：git

後端：手寫KOA中間件處理斷點數據
前端：原生JS

斷點續傳的過程不復雜，可是仍是有許多小知識點須要get，否則很難理解斷點續傳的工做過程。實現斷點續傳的方式有不少，不過我只研究了ajax的方式，因此預備的小知識點以下：github

KOA部分：

Headers的`content-type`

Content-Type: multipart/form-data; boundary=----WebKitFormBoundaryE1FeIoZcbW92IXSd
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HTML的form組件一共提供三種方式的編碼方法：application/x-www-form-urlencoded(默認)、multipart/form-data、text/plain。前兩種方式比較常見，最後一種不太用，也不推薦使用。前兩種的區別就是默認的方法是沒法上傳<input type="file"/>的。因此若是咱們須要上傳文件，那麼就必定要用multipart/form-data。web

form上傳的`raw data`

在KOA中，server獲取到的data都是raw data也就是未經處理的二進制數據。咱們須要格式化這些數據，提取有效內容。咱們來分析一下如何處理這些raw data。ajax

當咱們上傳的時候，咱們會發現一個現象，就是content-type還跟了一個小尾巴multipart/form-data; boundary=----WebKitFormBoundarygNnYG0jyz7vh9bjm，這個長串的字符串是用來幹嗎的呢？看一眼完整的raw data :後端

------WebKitFormBoundarygNnYG0jyz7vh9bjm
Content-Disposition: form-data; name="size"

668
------WebKitFormBoundarygNnYG0jyz7vh9bjm
Content-Disposition: form-data; name="file"; filename="checked.png"
Content-Type: image/png


------WebKitFormBoundarygNnYG0jyz7vh9bjm--
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你們發現沒每一個字段之間都有------WebKitFormBoundarygNnYG0jyz7vh9bjm將他們分割開來。因此這裏的boundary是用來分割字段的。api

關於boundary跨域

它的值是能夠自定義的，不過瀏覽器會幫咱們定義
不能超過70個字符
在raw data中，須要在前方加上--，也就是這樣--boundary，若是是結尾的分隔符那麼在末尾也加一個--，就是這樣--boundary--

更多詳情，請參考The Multipart Content-Type

http中`request`的`data`和`end`監聽事件

傳數據給server，他也要有辦法接受對不？因此這個時候，咱們須要配置data監聽數據的接受，以及end監聽數據的接受完畢。

每次data事件觸發，獲取的數據都是一個Buffer類型的數據，而後將獲取到的數據加到buf數組中，等結束的時候，再用Buffer.concat串聯這些Buffer數據，變成一個完整的Buffer。就是這樣，服務器將客戶端的數據接受完畢了。

這一段就很簡單了，ctx.req是KOA中封裝的request。

let buf = [];
let allData;
ctx.req.on("data",(data)=>{
    buf.push(data)
});
ctx.req.on("end",(data)=>{
    allData=Buffer.concat(buf)
})
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Buffer的處理

重點部分來了，這一部分了坑得我好慘。

咱們server獲取到的raw data不是字符串，而是一串Buffer。Buffer是什麼呢？是二進制數據。雖然咱們能夠將Buffer轉爲字符串再進行處理，可是遇到編碼問題就會很頭疼，由於toString默認是utf-8得編碼格式。若是趕上不是utf-8的，那麼咱們獲得的結果就頗有問題。因此說若是想要加工Buffer數據就仍是要用Buffer數據。好比------WebKitFormBoundarygNnYG0jyz7vh9bjm這一段我想知道再Buffer中這個一段的位置。那麼我麼能夠把這一段變成Buffer，而後去逐個查詢。

來一段我和raw data的血淚溝通史（P一下哈哈）：

raw data	我
我是一段二進制流	我要處理你
	我要把你變成我最愛的string，人類可讀的語言，而後再分割你
若是我原本是人類可讀，那麼你能夠這麼作，萬一我是圖片或者其餘格式，emmm	會有什麼問題嗎
那麼你就看不到我原來的樣子了	？？？
簡而言之，若是我是圖片，你把我轉成文字，寫入文件的話，我就是一堆亂碼	what？？？(Φ皿Φ)
因此你只能用個人同類來處理我	同類？
也就是二進制流	也就是說我要把分隔符變成二進制流，而後來分割你？
就是這樣~	大哥我輸了
雖然說我是二進制流，不過你能夠用一個熟悉的方法來查詢我	咦？有捷徑嗎？
`buf.indexOf(value)`能夠幫助你查詢位置	哦
buf.slice([start[, end]])能夠幫助你無損分割我	哦
我只能幫你到這兒了	走好，不送

實現代碼：

function splitBuffer(buffer,sep) {
    let arr = [];
    let pos = 0;//當前位置
    let sepPosIndex = -1;//分隔符的位置
    let sepPoslen = Buffer.from(sep).length;//分隔符的長度，以便肯定下一個開始的位置
    do{
        sepPosIndex=buffer.indexOf(sep,pos)
        if(sepPosIndex==-1){
            //當sepPosIndex是-1的時候，表明已經到末尾了，那麼直接直接一口讀完最後的buffer
            arr.push(buffer.slice(pos));
        }else{
            arr.push(buffer.slice(pos,sepPosIndex));
        }
      pos = sepPosIndex+sepPoslen
    }while(-1!==sepPosIndex)
    return arr
}
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前端部分：

H5中fileAPi的`slice`方法

slice以前是用於數組的一個方法，如今文件也能夠用slice來分割拉，不過須要注意的是這個方法是一個新的api，也就是不少old的瀏覽器沒法使用。

用法很簡單：

//初始位置，長度
//這裏的File對象是一個Blob，一個相似於二進制的流，因此這裏是以字節爲單位的。
File.slice(startByte, length);
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JS的原生AJAX實現方式`XMLHttpRequest`

新建一個XMLHttpRequest

xhr = new XMLHttpRequest();
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打開一個post爲請求的連接

xhr.open("post", "/submit", true);
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配置onreadystatechange，捕獲請求連接的狀態。

xhr.onreadystatechange = function(){
    //xhr.readyState
    //處理完成的邏輯
};
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readyState	意義
0	初始化
1	加載中
2	加載完成
3	部分可用
4	加載完成

準備工做都作好了，最後send一下，請求連接。

xhr.send(表單數據);
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下面一節會寫如何生成send中的表單數據

封裝表單數據`FormData`

FormData的使用很友好，就是按照健值一個個配對就能夠了。

var formData = new FormData();
formData.append("test", "I am FormData");
formData.append("file", 你選擇的文件);
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雖然簡單，可是卻能夠模擬post的數據格式send給服務器。

詳細用法,點我

斷點續傳

主要邏輯

寫了這麼多有關以後開發斷點續傳的相關知識點，咱們能夠動手開始寫了。斷點續傳的邏輯並不複雜大概就是這樣的：

客戶端client	服務器端server
我想上傳一個文件	ok，no problem，不過你只能用post傳給我
個人文件很大直接`form`提交能夠嗎	有多大，若是很大的話，一旦咱們的鏈接斷開，咱們就前功盡棄了啊！慎重啊！
well，well，我把個人文件`slice`成一小塊一小塊慢慢給你行了吧	來吧baby～，我不介意你多來幾回
第一部分`send`	接受中...
等待中...	接受完畢，處理接受的Blob，處理完畢已寫入，你能夠傳第二部分了～
第二部分`send`	接受中...
等待中...	接受完畢，處理接受的Blob，處理完畢已寫入，你能夠傳第三部分了～
...	...
...	終於結束了，我去處理下你的文件
...	ok~傳送成功

斷點續傳client端的處理方式

從上述邏輯來看，這個前端的流程能夠分爲：

肯定文件大小，根劇相同的長度切片
根據切片的數量，進行回調上傳

切分文件

斷點續傳是客戶端主動發送，服務器端被動接受的一個過程，因此這裏是在客戶端進行一個文件的切分，把文件根據range的大小進行切分，range的大小能夠自定義。這裏我爲了防止每次上傳切片都要計算位置，因此提早把全部的位置都放入了currentSlice的數組之中。而後按順序取位置。注意：這邊切分所有是以字節爲單位的計算。

createSlices(){
    let s=0,e=-1,range=1024;
    for(let i = 0;i<Math.ceil(this.file.size/range);i++){
        s=i*range,e=e+range
        e=e>this.file.size-1?this.file.size-1:e;
        this.currentSlice.push([s,e])
    }
}
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既然咱們知道了切分的碎片有多少片，那麼按照已上傳的碎片除以總碎片就能夠獲得進度啦，就順手算個進度吧。這邊感受好像很複雜的樣子，淡定～我只是把界面樣式都加進去了～

updateProcess(){
    let process=Math.round(this.currentIndex/this.currentSlice.length*100)
    this.fileProcess.innerHTML=`<span class="process"><span style='width:${process}%'></span><b>${process}%</b></span><span>${this.fileSize}</span>`
},
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此外還需注意，文件的單位是字節，這個對於用戶來講很是不友好，爲了告訴用戶文件有多大，咱們須要轉換一下。這裏我是動態的轉換，並非固定一個單位，由於若是一個文件只有幾KB，而後我卻用G的單位來計算，那麼就是滿眼的0了。這裏能夠根據文件大的大小，具體狀況具體分析。我這裏只給了一個KB和MB的計算。能夠自行elseif加條件。

calculateSize(){
    let fileSize=this.fileSize/1024;
    if(fileSize<512){
        this.fileSize=Math.round(fileSize)+"KB"
    } else {
        this.fileSize=Math.round(fileSize/1024)+"MB"
    }
},
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切分文件逐個上傳

既然要上傳了，那就不得不召喚XMLHttpRequest了。進行AJAX上傳文件。上傳文件必需要enctype="multipart/form-data"，所以還須要請出FormData幫咱們建立form表單數據。

先建立一個表單數據吧～，其實咱們只須要上傳一個file的blob文件就能夠了，可是服務器沒有這麼機智，可以自行給文件加獨一無二的標識，因此咱們在傳文件的時候要加上文件的信息，好比文件名，文件大小，還有文件切分的位置。這個部分就是隨意發揮了，看你須要啥就加入啥子段，好比時間啦，用戶id啦，巴啦啦～

createFormData(){
    let formData = new FormData();
    let start=this.currentSlice[this.currentIndex][0]
    let end=this.currentSlice[this.currentIndex][1]
    let fileData=this.file.slice(start,end)
    formData.append("start", start);
    formData.append("end", end);
    formData.append("size", this.file.size);
    formData.append("fileOriName", this.file.name);
    formData.append("file", fileData);
    return formData;
}
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終於準備活動作完了，該上傳了。這邊就是一個標準的XMLHttpRequest的上傳模版，有麼有很親切很友好。這邊不觸及到跨域等那個啥的問題，因此很友好。你們只需在上傳成功以後再回調此上傳方法。逐個上傳。直至最後一個切分。這裏爲了看出上傳的過程，因此我加了一個500ms的延遲，這個僅僅是爲了視覺效果，畢竟我只是試了幾MB的文件，上傳太快了。

createUpload(){
    let _=this
    let formData=this.createFormData()
    let xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open("post", "/submit", true);
    xhr.onreadystatechange = function(){
        if (xhr.readyState == 4&&parseInt(xhr.status)==200){
            _.currentIndex++;
            if(_.currentIndex<=_.currentSlice.length-1){
                setTimeout(()=>{
                    _.createUpload()
                },500)
            }else{
                //完成後的處理
            }
            _.updateProcess()
        }
    };
    xhr.send(formData);
}
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斷點續傳Server端的處理方式

從上述邏輯來看，這個後端的流程能夠分爲：

接受文件的數據流，加入Buffer
接受完畢，提取內容
重命名文件名
寫入本地
從新從第一步開始獲取文件，直至全部切片接受完畢。

接收數據流

這估計是整個流程中最簡單的部分了，node監聽一下，組裝一下，搞定！

let buf=[]
ctx.req.on("data",(data)=>{
    buf.push(data)
});
ctx.req.on("end",(data)=>{
    if(buf.length>0){
        string=Buffer.concat(buf)
    }
})
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提取內容

你們還記不記得咱們傳的是二進制，並且這個二進制除了文本字段，還有文件的二進制。這個時候，咱們就須要先提取字段，再將文件和普通文本分開處理。

先拼裝分隔符，這邊是一個規定，就是content-type中的boundary前面須要加上--。

boundary=ctx.headers["content-type"].split("=")[1]
boundary = '--'+boundary
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上文提到過二進制的分割只能用二進制，所以，我麼能夠把分隔符變成二進制，而後再分割接收到的內容。

function splitBuffer(buffer,sep) {
    let arr = [];
    let pos = 0;//當前位置
    let sepPosIndex = -1;//分隔符的位置
    let sepPoslen = Buffer.from(sep).length;//分隔符的長度，以便肯定下一個開始的位置
    do{
        sepPosIndex=buffer.indexOf(sep,pos)   
        if(sepPosIndex==-1){
            //當sepPosIndex是-1的時候，表明已經到末尾了，那麼直接直接一口讀完最後的buffer
            arr.push(buffer.slice(pos));
        }else{
            arr.push(buffer.slice(pos,sepPosIndex));
        }
      pos = sepPosIndex+sepPoslen
    }while(-1!==sepPosIndex)
    return arr
}
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分割完畢以後～就要開始處理啦！把字段都提取出來。這邊咱們把提取出的內容變成字符串，首先這個是爲了判斷字段類型，其次若是不是文件，那麼能夠提取出咱們的字段文本，若是是文件類型的，那麼就不能任性地toString了，咱們須要把二進制的文件內容完美保存下來。

------WebKitFormBoundaryl8ZHdPtwG2eePQ2F
Content-Disposition: form-data; name="file"; filename="blob"
Content-Type: application/octet-streamk
換行*2
亂碼
換行*1
------WebKitFormBoundaryl8ZHdPtwG2eePQ2F--
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上傳的內容大概長這樣，空行的代碼是\r\n，轉化成二進制就是佔2個位置，因此兩個空行的截取就能夠獲取到字段信息和內容。由於末尾也有一個空行，因此在截取二進制文件內容的時候，除了頭部的長度+2換行的長度，末尾的1換行長度也要加上，因此是line.slice(head.length + 4, -2)這個樣子的。

function copeData(buffer,boundary){
    let lines = splitBuffer(buffer,boundary);
    lines=lines.slice(1,-1);//去除首尾
    let obj={};
    lines.forEach(line=>{
        let [head,tail] = splitBuffer(line,"\r\n\r\n");
        head = head.toString();
        if(head.includes('filename')){ // 這是文件
            obj["file"]= line.slice(head.length + 4, -2)
        }else{
          // 文本
          let name = head.match(/name="(\w*)"/)[1];
          let value= tail.toString().slice(0,-2);
          obj[name]=value
        }
    });
}
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重命名文件

咱們上傳的文件通常不存在原名保存，萬一你們喜歡傳重名的文件呢？頭疼啊！這個時候就須要重命名，我通常喜歡用md5來計算新的文件名。這裏能夠拼接咱們上傳的一些字段好比時間，主要是給一個特殊的標識，以保證當前上傳的文件區別去其餘文件。畢竟相同的內容用md5計算都是同樣的，相同的文件名md5計算後並無起到區分的做用。

固然文件的後綴不能忘記！否則文件保存下來了也打不開。因此記得提取一下文件後綴。

let fileOriName=crypto.createHash("md5").update(obj.fileOriName).digest("hex")
let fileSuffix=obj.fileOriName.substring(obj.fileOriName.lastIndexOf(".")+1)
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保存文件

此處我是按照是不是第一切片爲主，看看是新建覆蓋仍是從新追加文件內容。你們注意下，由於若是文件不存在直接appendFileSync是會報錯的。可是重複writeFileSync又會覆蓋內容。因此須要區分一下，你們能夠經過判斷文件是否存在來進行區分～。

if(parseInt(obj.start)===0){
    fs.writeFileSync(__dirname+`/uploads/${fileOriName}.${fileSuffix}`,obj.file);
}else{
    fs.appendFileSync(__dirname+`/uploads/${fileOriName}.${fileSuffix}`,obj.file);
}
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repeat repeat repeat

重複重複～直至客戶端的切片所有傳送完畢～

附錄：

不理解KOA的能夠看看我其餘的文章：

本文的基礎，參考KOA，5步手寫一款粗糙的web框架

有關Router的實現思路，這份Koa的簡易Router手敲指南請收下

有關模板實現思路，KOA的簡易模板引擎實現方式