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Java多线程断点复制的方法是什么

时间:2024-7-8 14:46     作者:韩俊     分类: Java


这篇文章主要介绍了Java多线程断点复制的方法是什么的相关知识,内容详细易懂,操作简单快捷,具有一定借鉴价值,相信大家阅读完这篇Java多线程断点复制的方法是什么文章都会有所收获,下面我们一起来看看吧。

细节介绍

我这里是使用一个Timer类(

java.util.Timer
)来实现断点功能的,就是使用这个类,每隔一段时间进行一次记录,记录的内容是每个线程复制的进度。

Timer 类的介绍:

A facility for threads to schedule tasks for future execution in a background thread. Tasks may be scheduled for one-time execution, or for repeated execution at regular intervals. 线程在后台线程中调度任务以供将来执行的工具。任务可以安排为一次性执行,也可以安排为定期重复执行。

根据 API 中的介绍可以看出,这个 Timer 类可以只执行一次任务,也可以周期性地执行任务。(注意这个类是 java.util.Timer 类,不是 javax 包下面的类。)

这个类的有很多和时间相关的方法,这里就不介绍了,感兴趣的可以去了解,这里只介绍我们需要使用的一个方法。

public void schedule(TimerTask task, long delay, long period)

Schedules the specified task for repeated fixed-delay execution beginning after the specified delay. Subsequent executions take place at approximately regular intervals separated by the specified period. 为指定的任务安排在指定延迟之后开始的重复固定延迟执行。随后的执行发生在按规定时间间隔的大致间隔。

使用这个方法,按照一个固定的时间间隔记录各个线程的复制进度信息即可。

代码部分

定时任务类

package dragon.local;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.util.List;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class RecordTask extends TimerTask {
    public static final String filename = "breakPointRecord.txt";
    private Timer timer;
    private List<FileCopyThread> copyThreads;
    private String outputPath;

    public RecordTask(Timer timer, List<FileCopyThread> copyThreads, String outputPath) {
        this.timer = timer;
        this.copyThreads = copyThreads;
        this.outputPath = outputPath;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            this.breakPointRecord();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void breakPointRecord() throws FileNotFoundException, IOException {
        int aliveThreadNum = 0;  //存活线程数目
        //不使用追加方式,这里只需要最新的记录即可。
        File recordFile = new File(outputPath, filename);
        try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(recordFile))){
            //每次记录一个线程的下载位置,但是取出来又需要进行转换,太麻烦了。
            //我们直接使用序列化来进行操作,哈哈!
            long[] curlen = new long[4];
            int index = 0;
            for (FileCopyThread copyThread : copyThreads) {
                if (copyThread.isAlive()) {
                    aliveThreadNum++;
                }
                curlen[index++] = copyThread.getCurlen();
                System.out.println(index+" curlen: "+copyThread.getCurlen());
            }
            //创建 Record 对象,并序列化。
            oos.writeObject(new Record(curlen));
        }
        //当所有的线程都死亡时,关闭计时器,删除记录文件。(所有线程死亡的话,就是文件已经复制完成了!)
        if (aliveThreadNum == 0) {
            timer.cancel();
            recordFile.delete();
        }
        System.out.println("线程数量: "+aliveThreadNum);
    }
}

说明:

if (aliveThreadNum == 0) {
    timer.cancel();
    recordFile.delete();
}

如果线程都已经结束了,就表示程序已经正常执行结束了。这个时候就删除记录文件。这里这个记录文件是一个标志(flag),如果存在记录文件就表示程序没有正常结束,再次启动时,会进行断点复制

注意:这里没有考虑复制过程中的 IO 异常,如果线程抛出 IO 异常,那么线程的状态也是结束了。但是考虑,本地文件复制出现 IO 异常的情况还是比较少的,就没有考虑,如果是网络下载的话,这个程序的功能可能就需要进行改进了。

记录信息类

每次需要依次写入各个线程的信息,但是读取出来还需要进行转换,还是感觉过于麻烦了,这里直接利用Java的序列化机制了。 有时候,直接操作对象是很方便的。 注意: 数组的下标表示的就是每个线程的位置。

package dragon.local;

import java.io.Serializable;

public class Record implements Serializable{
    /**
     * 序列化 id
     */
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private long[] curlen;

    public Record(long[] curlen) {
        this.curlen = curlen;
    } 

    public long[] getCurlen() {
        return this.curlen;
    }
}

复制线程类

package dragon.local;

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;

public class FileCopyThread extends Thread {
    private int index;
    private long position;
    private long size;
    private File targetFile;
    private File outputFile;
    private long curlen;      //当前下载的长度

    public FileCopyThread(int index, long position, long size, File targetFile, File outputFile) {
        this.index = index;
        this.position = position;
        this.size = size;
        this.targetFile = targetFile;
        this.outputFile = outputFile;
        this.curlen = 0L;
    }

    @Override
    public void run() {
        try (
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(targetFile));
            RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(outputFile, "rw")){
            bis.skip(position);  //跳过不需要读取的字节数,注意只能先后跳
            raf.seek(position);  //跳到需要写入的位置,没有这句话,会出错,但是很难改。
            int hasRead = 0;
            byte[] b = new byte[1024];
            /**
             * 注意,每个线程只是读取一部分数据,不能只以 -1 作为循环结束的条件
             * 循环退出条件应该是两个,即写入的字节数大于需要读取的字节数 或者 文件读取结束(最后一个线程读取到文件末尾)
             */
            while(curlen < size && (hasRead = bis.read(b)) != -1) {
                raf.write(b, 0, hasRead);
                curlen += (long)hasRead;
                //强制停止程序。
//              if (curlen > 17_000_000) {
//                  System.exit(0);
//              }
            }

            System.out.println(index+" "+position+" "+curlen+" "+size);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public long getCurlen() {   //获取当前的进度,用于记录,以便必要时恢复读取进度。
        return position+this.curlen;
    }
}

这段代码是为了测试断点复制的。如果你想要进行测试,可以将 if 判断中的条件按照你要复制的文件大小进行相应的调整。如果要进行测试,可以先将这段代码的注释取消再执行程序(然后程序退出,这时候文件没有复制完成。),然后再将这段代码注释再次执行程序,文件将会复制成功。

             //强制停止程序。
//              if (curlen > 17_000_000) {
//                  System.exit(0);
//              }

复制工具类

package dragon.local;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Timer;

/**
 * 设计思路:
 * 获取目标文件的大小,然后设置复制文件的大小(这样做是有好处的),
 * 然后使用将文件分为 n 分,使用 n 个线程同时进行复制(这里我将 n 取为 4)。
 * 
 * 进一步拓展:
 * 加强为断点复制功能,即程序中断以后,
 * 仍然可以继续从上次位置恢复复制,减少不必要的重复开销
 * */

public class FileCopyUtil {
    //设置一个常量,复制线程的数量
    private static final int THREAD_NUM = 4;

    private FileCopyUtil() {}

    /**
     * @param targetPath 目标文件的路径
     * @param outputPath 复制输出文件的路径
     * @throws IOException 
     * @throws ClassNotFoundException 
     * */
    public static void transferFile(String targetPath, String outputPath) throws IOException, ClassNotFoundException {
        File targetFile = new File(targetPath);
        File outputFilePath = new File(outputPath);
        if (!targetFile.exists() || targetFile.isDirectory()) {   //目标文件不存在,或者是一个文件夹,则抛出异常
            throw new FileNotFoundException("目标文件不存在:"+targetPath);
        }
        if (!outputFilePath.exists()) {     //如果输出文件夹不存在,将会尝试创建,创建失败,则抛出异常。
            if(!outputFilePath.mkdir()) {
                throw new FileNotFoundException("无法创建输出文件:"+outputPath);
            }
        }

        long len = targetFile.length();

        File outputFile = new File(outputFilePath, "copy"+targetFile.getName());
        createOutputFile(outputFile, len);    //创建输出文件,设置好大小。

        //创建计时器 Timer 对象
        Timer timer = new Timer();

        long[] position = new long[4];
        //每一个线程需要复制文件的起点
        long size = len / FileCopyUtil.THREAD_NUM + 1;     //保存复制线程的集合
        List<FileCopyThread> copyThreads = new ArrayList<>();
        Record record = getRecord(outputPath);

        for (int i = 0; i < FileCopyUtil.THREAD_NUM; i++) {
            //如果已经有了 记录文件,就从使用记录数据,否则就是新的下载。
            position[i] = record == null ? i*size : record.getCurlen()[i];
            FileCopyThread copyThread = new FileCopyThread(i, position[i], size, targetFile, outputFile);
            copyThread.start();     //启动复制线程
            copyThreads.add(copyThread);   //将复制线程添加到集合中。
        }

        timer.schedule(new RecordTask(timer, copyThreads, outputPath), 0L, 100L);  //立即启动计时器,每隔10秒记录一次位置。
        System.out.println("开始了!");
    }

    //创建输出文件,设置好大小。
    private static void createOutputFile(File file, long length) throws IOException {
        try (   
            RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw")){
            raf.setLength(length);
        }
    }

    //获取以及下载的位置
    private static Record getRecord(String outputPath) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException {
        File recordFile = new File(outputPath, RecordTask.filename);
        if (recordFile.exists()) {
            try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(recordFile))){
                return (Record) ois.readObject();
            }
        }
        return null;
    }
}

说明: 根据复制的目录中,是否存在记录文件来判断是否启动断点复制。

private static Record getRecord(String outputPath) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException {
        File recordFile = new File(outputPath, RecordTask.filename);
        if (recordFile.exists()) {
            try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(recordFile))){
                return (Record) ois.readObject();
            }
        }
        return null;
    }

启动断点复制原来其实很简单,就是和复制一样,只不过起始复制位置变成了记录的位置了。

//如果已经有了 记录文件,就从使用记录数据,否则就是新的下载。
position[i] = record == null ? i*size : record.getCurlen()[i];

标签: java

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