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RandomAccessFile详解
Java IO——RandomAccessFile类详解
java多线程-断点续传
RandomAccessFile
构造方法
需要传入一个 File 和 指定模式
- 当指定的file不存在时，会创建文件。但它不会帮我们创建目录，目录不存在的话，会报错。当指定的file存在时，不会对原文件有影响
- 模式可以指定为：r、rw、rwd、rws
实现的接口
它实现了3个接口，其中的方法如下
DataOutput
定义了写的方法，每次写都是从文件指针的位置开始写，每写一个字节，文件指针往后移动一位，可以接着从文件指针位置继续读，初始文件指针filePointer为0，也就意味着刚开始如果不设置初始文件指针，就会从头开始覆盖文件的数据。
- 与FileOutputStream区别：文件输出流如果需要追加，需要传入第二个参数append为true，否则，会删除文件的所有字节，这点是比较危险的。
- RandomAccessFile可以先把文件指针移动最后面（通过seek或skipBytes），然后开始写入）
- void write(int b)-写入的是一个字符，而不是整数，写入整数要用writeInt
- void write(byte b[])
- void write(byte b[], int off, int len)
- void writeBoolean(boolean v)
- void writeByte(int v)
- void writeShort(int v)
- void writeChar(int v)
- void writeInt(int v)
- void writeLong(long v)
- void writeDouble(double v)
- void writeBytes(String s)
- void writeChars(String s)
- void writeUTF(String s)
DataInput
定义了读的方法，每次读都是从指针的位置开始写，每读一个字节，指针往后移动一位，可以接着从指针位置继续读，初始指针filePointer为0。
- void readFully(byte b[], int off, int len) - 将从文件指针开始最多读取len个字节内容，给到byte数组的从off开始的偏移量
- void readFully(byte b[]) - 同上，只不过off为0，len为b.length
- int skipBytes(int n)
- boolean readBoolean()
- byte readByte()
- int readUnsignedByte()
- short readShort()
- int readUnsignedShort()
- char readChar()
- int readInt()
- long readLong()
- float readFloat()
- double readDouble()
- String readLine()
- String readUTF()
AutoCloseable
- void close()
重要的方法
native long length()
- 获取文件的字节数
native void setLength(long newLength)
- 设置文件占用的字节数（如果源文件不够这个字节数量，用0补充；如果源文件比这个子节数量，要是多的话，多的部分直接截掉）
native long getFilePointer()
- 获取当前文件指针（以字节为单位，相当于游标）
void seek(long pos)（绝对位置）
- 可以直接用来设置当前文件指针的位置（会移动文件指针到指定的位置），从文件最开始的位置开始算
- 可以超出文件大小，但是超出后，只有当写入之后，才会改变文件的大小
int skipBytes(int n) （相对位置）
- 从当前位置跳过指定的字节数量（会移动文件指针到跳过的位置）
- 如果设置的参数超过了文件末尾，不会抛出异常，只会返回实际跳过的字节数
多线程读写同一个文件（多线程复制文件）
代码1
代码是每个线程负责一个分片大小10M，算出需要创建的线程，然后每个线程就只负责自己的10M数据。
public class RafTest {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
File file = new File("D:\\Projects\\demo-raf\\test.mp4");
// 分片大小
int shardSize = 10 * 1024 * 1024; // 10M
// 线程数量
int threadNum = (int) (Math.ceil((double) file.length() / shardSize));
System.out.println("线程数量: " + threadNum);
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadNum);
List<Thread> threadList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
final int j =i;
Thread t = new Thread(
() -> {
try {
// 每个线程要用自己的RandomAccessFile，它不是线程安全的
// 待读取的文件
RandomAccessFile rafsrc = new RandomAccessFile(new File("D:\\Projects\\demo-raf\\test.mp4"), "r");
// 待写入的文件
// （刚开始，这个文件是不存在的，new完之后，还没开始写，它就创建了，第一个线程可以直接写入）
// （第二个线程发现当前文件是存在的，然后需要从指定位置开始写，注意这个指定位置是可以超过文件大小的，看seek的用法）
RandomAccessFile raftarget = new RandomAccessFile(new File("D:\\Projects\\demo-raf\\test-copy.mp4"), "rw");
// 每个线程负责读写的开始位置
int pos = j * shardSize;
rafsrc.seek(pos);
raftarget.seek(pos);
// 每个线程最多负责读取长度为shardSize,即一个分片大小
int totalRead = 0; // 记录当前线程已读取的字节数
int len = 0; // 当次循环中读取的字节数
// 缓冲数组
byte[] bytes = new byte[5 * 1024]; // 5k
while (true) {
// 最多读取到bytes.lengh的字节数量的数据到bytes中，len是读取的字节数量
len = rafsrc.read(bytes);
// 读到末尾了，没数据了，就退出循环
if (len == -1) {
break;
}
// 确定上面的read方法能读到数据，再写入
raftarget.write(bytes, 0, len);
totalRead += len; // 当前线程已读取并且写入的字节数
// 每个线程只负责一分片大小
if (totalRead >= shardSize) {
// 1. 这里大于或等于的意思是：要读够一个分片大小，除非遇到文件末尾了
break; // 2. 读取该分片时，由于缓冲数组的存在，有可能会读到下一个分片的数据，
} // 但是没有关系，下一个分片的起始位置会从指定处开始写，因此会覆盖上一个线程写入的数据。
// 覆不覆盖也没关系，都是同样的数据嘛（这点须理解下，由于缓冲数组的存在，多个线程可能操作了同一段数据了）
} // 3. 读取到最后一个分片时，这个分片大小一定小于或等于预设值的分片大小，由于缓存数组的存在，会不会存在问题呢？
// 没有问题，因为最后一次读取都不够缓存数组的话，会返回已读取到的字节数，然后写入后，继续读取，就会返回-1，从而退出了循环
// 4. 线程的执行顺序也对最终写的文件没有影响，需要结合seek的用法来看，因为seek本身就能指定超过文件大小的位置，
// 然后从这个位置开始写入,因此，先写入前一段，还是后一段都没影响，这一点比较重要哦！也能从中体会到这个类的作用。
latch.countDown();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
);
threadList.add(t);
}
threadList.forEach(t->t.start());
latch.await();
}
}
代码2
上面这样写不好，最好改成成固定线程数量，每个线程平分，不然文件一大，创建的线程数量太多了。（详细解释请看代码1的注释）
package com.zzhua;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class RafTest2 {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
File file = new File("D:\\documents\\尚硅谷JavaScript高级教程\\视频1.zip");
int threadNum = 5; // 指定5个线程
// 计算每个分片大小
final int shardSize = (int)(Math.ceil((double)file.length() / threadNum));
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadNum);
List<Thread> threadList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
final int j =i;
Thread t = new Thread(
() -> {
try {
// 待读取的文件
RandomAccessFile rafsrc = new RandomAccessFile(new File("D:\\documents\\尚硅谷JavaScript高级教程\\视频1.zip"), "r");
// 待写入的文件
RandomAccessFile raftarget = new RandomAccessFile(new File("D:\\documents\\尚硅谷JavaScript高级教程\\视频1_copy.zip"), "rw");
// 每个线程负责读写的开始位置
int pos = j * shardSize;
rafsrc.seek(pos);
raftarget.seek(pos);
// 缓冲数组
byte[] bytes = new byte[5 * 1024]; // 5k
// 每个线程最多负责读取长度为shardSize,即一个分片大小
int totalRead = 0; // 记录当前线程已读取的字节数
int len = 0; // 当次循环中读取的字节数
while (true) {
len = rafsrc.read(bytes);
// 读到末尾了，没数据了，就退出循环
if (len == -1) {
break;
}
raftarget.write(bytes, 0, len);
totalRead += len; // 当前线程已读取并且写入的字节数
// 每个线程只负责一分片大小
if (totalRead >= shardSize) {
break;
}
}
latch.countDown();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
);
threadList.add(t);
}
threadList.forEach(t->t.start());
latch.await();
}
}
断点续传
FileUtils
以下代码的过程：大致与上面相同，但是添加了一个ConcurrentHashMap去记录 线程标识 => 当前线程完成写入的位置（位置是相对于文件起始位置开始计算的），当线程中的每次循环读取完成时，将当次循环读取的数量 加上 当前线程开始时的偏移量，这个偏移量在一切正常的情况下是：k * part，然后写入log日志。当某个时刻，程序终止，所有线程停止。这个文件就记录了，所有线程完成的情况，每个线程之前已经处理过的就不需要再处理了，而是接着从记录的位置开始读写即可，这样，每个线程不用从头开始，就实现了断点续传。
package com.qikux.utils;
import java.io.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.StringJoiner;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class FileUtils {
/**
* 支持断点续传
* @src 拷贝的原文件
* @desc 拷贝的位置
* @threadNum 开启的线程数
*/
public static void transportFile(File src, File desc, int threadNum) throws Exception {
// 每一个线程读取的大小
int part = (int)Math.ceil(src.length() / threadNum);
// 存储多个线程、用于阻塞主线程
List<Thread> list = new ArrayList<>();
// 定义一个基于多线程 的 hashmap
final Map<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
// 读取 日志文件中的数据
String[] $data = null ;
String logName = desc.getCanonicalPath() + ".log";
File fl = new File(logName);
if (fl.exists()) {
BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fl));
String data = reader.readLine();
// 拆分 字符串
$data = data.split(",");
reader.close();
}
final String[] _data = $data ;
for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
final int k = i ;
Thread thread = new Thread(() -> {
// 线程具体要做的事情
RandomAccessFile log = null ;
try {
RandomAccessFile in = new RandomAccessFile(src, "r");
RandomAccessFile out = new RandomAccessFile(desc, "rw");
log = new RandomAccessFile(logName, "rw");
// 从指定位置读
in.seek(_data ==null ?k * part : Integer.parseInt(_data[k]) );
out.seek(_data ==null ?k * part : Integer.parseInt(_data[k]) );
byte[] bytes = new byte[1024 * 2];
int len = -1, plen = 0;
while (true) {
len = in.read(bytes);
if (len == -1) {
break;
}
// 如果不等于 -1 ， 则 累加求和
plen += len;
// 将读取的字节数，放入 到 map 中
map.put(k, plen + (_data ==null ?k * part : Integer.parseInt(_data[k])) );
// 将读取到的数据、进行写入
out.write(bytes, 0, len);
// 将 map 中的数据进行写入文件中
log.seek(0); // 直接覆盖全部文件
StringJoiner joiner = new StringJoiner(",");
map.forEach((key, val)-> joiner.add(String.valueOf(val)));
log.write(joiner.toString().getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
if (plen + (_data ==null ? k * part : Integer.parseInt(_data[k])) >= (k+1) * part ) {
break;
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
try {
if (log !=null) log.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
thread.start();
// 把这5个线程保存到集合中
list.add(thread);
}
for(Thread t : list) {
t.join(); // 将线程加入，并阻塞主线程
}
// 读取完成后、将日志文件删除即可
new File(logName).delete();
}
/**
* 支持断点续传
* @src 拷贝的原文件
* @desc 拷贝的位置
*/
public static void transportFile(File src, File desc) throws Exception {
transportFile(src, desc, 5);
}
public static void transportFile(String src, String desc) throws Exception {
transportFile(new File(src), new File(desc));
}
}