前端实现对大文件分片上传

本项目包含前端（vue3）和后端（nodejs），展示了大文件上传在实际项目中的使用方法。

直接上传的问题

正常的向后端发送请求，常见的 get、post 大家都很熟悉，是没有任何问题的；我们也可以用 post 或者表单请求发送 file 文件到后端。 但是大文件的上传是一个特殊的情况： 大文件上传最主要的问题就在于：在一个请求中，要上传大量的数据，导致整个过程会比较漫长，且失败后需要重头开始上传。

• 上传时间较久，在这个过程中不能做其他操作，用户不能刷新页面，只能耐心等待请求完成。
• 无法得知上传进度，无法暂停。
• 常见的软件应用中，前端/后端都会对一个请求的时间进行限制，那么大文件的上传就会很容易超时，导致上传失败。
• 上传失败就要从头开始，难以接受。

前端

使用了 vue+vite+element-ui

模版部分

<template>
  <div class="container">
    <el-text>
      文件上传
    </el-text>
    <el-upload
      class="upload-demo"
      action="/upload"
      :on-change="handleFileChange"
      :show-file-list="true"
    >
      <el-button type="primary">点击上传</el-button>
    </el-upload>
    <el-button type="success" @click.stop="handleResume" v-if="status === Status.pause">恢复</el-button>
    <el-button type="warning" v-else @click.stop="handlePause" :disabled="status !== Status.uploading || !container.hash">
      暂停</el-button>
    <br />
    <span>计算文件 Hash 进度:</span>
    <el-progress :percentage="hashPercentage" :color="hashPercentageColor"></el-progress>
    <br />
    <span>上传进度:</span>
    <el-progress :percentage="fakeUploadPercentage"></el-progress>
  </div>
</template>

原生是input标签，type=‘file’即可，这里使用了el-upload。绑定一个change事件。

/**
 * 选择了文件
 */
function handleFileChange(file, fileList) {
      const selectedFile = fileList[0];
      if (!selectedFile) return;
      resetData(); // 重置数据
      container.file = selectedFile.raw; // 将选择的文件存储在容器对象中
      console.log(container.file.name); // 打印选择的文件名
      handleUpload()
}

这一步先拿到文件，然后直接调用上传函数 handleUpload()。

进入上传之前，首先要对文件进行分片。

分片

可以自行设置一个切片大小，我这里设置为 200kb。

// 切片大小 200kb
const SIZE = 200 * 1024

接下来是分片的重点部分了：

// 生成文件切片
function createFileChunk(file, size = SIZE) {
  const fileChunkList = []
  let cur = 0
  while (cur < file.size) {
    fileChunkList.push({
      file: file.slice(cur, cur + size),
    })
    cur += size
  }
  console.log(fileChunkList);
  return fileChunkList
}

在 JavaScript 中，文件 File 对象是 Blob 对象的子类，Blob 对象包含一个重要的方法 slice，通过这个方法，我们就可以对二进制文件进行拆分。文件切分之后的切片其实还是一个Blob对象。切完之后得到一个file的数组fileChunkList，然后每次请求只需要上传这一个部分的分块即可。服务器接收到这些切片后，再将他们拼接起来就可以了。

得到源文件的 Hash 值

拿到原文件的 hash 值是关键的一步，同一个文件就算改文件名，hash 值也不会变，就可以避免文件改名后重复上传的问题。

function calculateHash(fileChunkList) {
  return new Promise((resolve) => {
    container.worker = new Worker('/hash.js')
    container.worker.postMessage({ fileChunkList })
    container.worker.onmessage = (e) => {
      const { percentage, hash } = e.data
      hashPercentage.value = percentage.toFixed(2)
      if (hash) {
        resolve(hash)
      }
    }
  })
}

这里我们使用spark-md5.min.js 来根据文件的二进制内容计算文件的 hash。考虑到如果上传一个超大文件，读取文件内容计算 hash 是非常耗费时间的，并且会引起 UI 的阻塞，导致页面假死状态，所以我们使用 web-worker 在 worker 线程计算 hash，这样用户仍可以在主界面正常的交互。

注意：由于实例化 web-worker 时，参数是一个 js 文件路径且不能跨域，所以我们单独创建一个 hash.js 文件放在 public 目录下，另外在 worker 中也是不允许访问 dom 的，但它提供了importScripts 函数用于导入外部脚本，通过它导入 spark-md5。

// public/hash.js
self.onmessage = e => {
    const { fileChunkList } = e.data
    const spark = new self.SparkMD5.ArrayBuffer()
    let percentage = 0
    let count = 0
    const loadNext = index => {
	const reader = new FileReader()
	reader.readAsArrayBuffer(fileChunkList[index].file)
	reader.onload = e => {
	    count++
	    spark.append(e.target.result)
            if (count === fileChunkList.length) {
		self.postMessage({
		    percentage: 100,
		    hash: spark.end()
		})
		self.close()
	    } else {
		percentage += 100 / fileChunkList.length
		self.postMessage({
	            percentage
		})
		loadNext(count)
	    }
	}
    }
    loadNext(count)
}

使用onmessage接受数据，使用postmessage传递数据。

文件上传

首先验证文件是否已经在服务器上了，如果存在就不用再上传，骗一手秒传。

const { shouldUpload, uploadedList } = await verifyUpload(
    container.file.name,
    container.hash
  )

然后上传除了uploadedList之外的文件切片。

/**
 * 上传切片，同时过滤已上传的切片
 * uploadedList：已经上传了的切片，这次不用上传了
 */
async function uploadChunks(uploadedList = []) {
  console.log(uploadedList, 'uploadedList')
  const requestList = data.value
    .filter(({ hash }) => !uploadedList.includes(hash))
    .map(({ chunk, hash, index }) => {
      const formData = new FormData()
      // 切片文件
      formData.append('chunk', chunk)
      // 切片文件 hash
      formData.append('hash', hash)
      // 大文件的文件名
      formData.append('filename', container.file.name)
      // 大文件 hash
      formData.append('fileHash', container.hash)
      return { formData, index }
    })
    .map(async ({ formData, index }) =>
      request({
        url: 'http://localhost:9999',
        data: formData,
        onProgress: createProgressHandler(index, data.value[index]),
        requestList: requestListArr.value,
      })
    )

  // 并发切片
  await Promise.all(requestList)

  // 之前上传的切片数量 + 本次上传的切片数量 = 所有切片数量时
  // 切片并发上传完以后，发个请求告诉后端：合并切片
  if (uploadedList.length + requestList.length === data.value.length) {
    mergeRequest()
  }
}

使用filter过滤出服务器上没有的文件切片，再使用一个map将每个切片的数据添加到formData中，再使用一个map对每一个切片进行上传。

后端

文件合并

前端发送切片完成后，发送一个合并请求，后端收到请求后，将之前上传的切片文件合并。

使用nodejs实现为例：

/**
 * 合并文件夹中的切片，生成一个完整的文件
 */
const mergeFileChunk = async (filePath, fileHash, size) => {
    // 所有的文件切片放在以“大文件-文件 hash 命名文件夹”中
    const chunkDir = path.resolve(UPLOAD_DIR, fileHash)
    const chunkPaths = await fse.readdir(chunkDir)
    // 根据切片下标进行排序
    // 否则直接读取目录的获得的顺序可能会错乱
    chunkPaths.sort((a, b) => {
	return a.split('-')[1] - b.split('-')[1]
    })
    await Promise.all(
        chunkPaths.map((chunkPath, index) => {
	    return pipeStream(
		path.resolve(chunkDir, chunkPath),
		    /**
		    * 创建写入的目标文件的流，并指定位置，
		    * 目的是能够并发合并多个可读流到可写流中，这样即使流的顺序不同也能传输到正确的位置，
		    * 所以这里还需要让前端在请求的时候多提供一个 size 参数。
		    * 其实也可以等上一个切片合并完后再合并下个切片，这样就不需要指定位置，
		    * 但传输速度会降低，所以使用了并发合并的手段，
		    */
		fse.createWriteStream(filePath, {
		    start: index * size,
		    end: (index + 1) * size
		})
	    )
	})
    )

    // 文件合并后删除保存切片的目录
    fse.rmdirSync(chunkDir)
}

显示进度

我们可以通过 onprogress 事件来实时显示进度，默认情况下这个事件每 50ms 触发一次。需要注意的是，上传过程和下载过程触发的是不同对象的 onprogress 事件：上传触发的是 xhr.upload 对象的 onprogress 事件，下载触发的是 xhr 对象的 onprogress 事件。

xhr.onprogress = updateProgress;
xhr.upload.onprogress = updateProgress;

function updateProgress(event) {
  if (event.lengthComputable) {
    var completedPercent = event.loaded / event.total;
  }
}

暂停上传

一个请求能被取消的前提是，我们需要将未收到响应的请求保存在一个列表中，然后依次调用每个 xhr 对象的 abort 方法。调用这个方法后，xhr 对象会停止触发事件，将请求的 status 置为 0，并且无法访问任何与响应有关的属性。

/**
 * 暂停
 */
function handlePause() {
  requestListArr.value.forEach((xhr) => xhr?.abort())
  requestListArr.value = []
}