用Java制作网络文件下载系统

　　由于Linux操作系统的兴起和Java语言的日渐成熟，使用Java语言实现一个跨平台的、外观一致的下载工具软件已成为可能。网络蚂蚁是大家非常熟知的下载工具软件，我采用Java语言实现了类似网络蚂蚁的基本功能的软件Jants。本文介绍了一些技术实现要点。
　　
　　单线程直接获取网络文件
　　
　　单线程直接获取网络文件的关键点是获取网络文件，以确定基本方法的正确性。它的初始代码的内容比较简单，可以利用HTTP的基本知识进行设计。它的基本原理是：连接网络地址，打开连接并获取输入流，从输入流中读取数据。实现代码（测试过程中使用的）如下：
　　
　　int data;//从输入流中获取数据
　　URL url=new URL("http://www.sohu.com");
　　//创建连接的地址
　　HttpURLConnection connection=url.openConnection();
　　//打开连接
　　int responsCode=connection. getResponseCode();
　　//返回Http的响应状态码
　　InputStream input=connection.getInputStream();
　　//获取输入流
　　System.out.println("responseCode:"+responseCode);
　　While((data=input.read())!=-1)
　　System.out.println(data);
　　//将获取的数据打到屏幕显示出来
　　
　　
　　
　　
　　单线程断点续传
　　
　　
　　大家常常有这样的体会:下载一个几十兆的文件时突然断线，结果前功尽弃。可以使用断点续传解决这个问题。
　　
　　基本原理
　　
　　这里主要介绍一下断点续传的原理。断点续传的原理很简单，只是在HTTP请求上和一般的下载有所不同。
　　
　　所谓断点续传，也就是要从文件已经下载的地方开始继续下载。所以，在客户端传给Web服务器的时候，要多加一条信息——下载的起始位置,且服务器返回的HTTP状态代码也从200转变为206。
　　
　　上述要点，可以使用Java语言中的HttpURLConnection类中的setRequestProperty()方法来设置。
　　
　　断点续传的关键步骤
　　
　　1.实现提交断点续传下载的起始位置
　　
　　Java的Net包中提供了这种功能，代码如下：
　　
　　URL url = new URL("http://www.mydomain.com/down.zip";);
　　HttpURLConnection httpConnection=(HttpURLConnection) url.openConnection();
　　//设置断点续传的开始位置
　　httpConnection.setRequestProperty("RANGE","bytes=10000");
　　//设置请求信息
　　httpConnection.setRequestProperty("GET","/down.zip HTTP/1.1");
　　//设置接受信息
　　httpConnection.setRequestProperty("Accept","image/gif,image/x-xbitmap,application/
　　msword,*/*");
　　//设置连接信息
　　httpConnection.setRequestProperty("Connection","Keep-Alive");
　　//获得输入流
　　InputStream input = httpConnection.getInputStream();
　　
　　从输入流中取出的字节流，就是down.zip文件从10000字节开始的字节流。
　　
　　2.保存获得的字节流到文件中
　　
　　由于文件的下载涉及到断点续传，因此，在保存文件的时候，需要对文件进行随机读写。特别是在多线程下载的过程中，需要在写文件之前在文件中定位。
　　
　　在Java的IO包中的RandomAccessFile类可以满足这种设计需求。该类在文件中定位指针时，用到的方法是seek（Long）。
　　
　　操作相当简单。假设从10000字节处开始保存文件，代码如下：
　　
　　RandomAccess oSavedFile = new　RandomAccessFile("down.zip","rw");
　　//创建随机文件
　　long nPos = 10000;
　　//定位文件指针到nPos位置
　　oSavedFile.seek(nPos);
　　byte[] b = new byte[1024];
　　int nRead;
　　//从输入流中读入字节流，然后写到文件中
　　while((nRead=input.read(b,0,1024)) > 0)
　　{ //input为网络输入流
　　　oSavedFile.write(b,0,nRead);
　　}
　　
　　3.保存已经下载的文件的长度值
　　
　　由于在每次断开连接时都要保存已下载文件的长度，且应进行永久保存，因此将它保存到文件介质中。这里采用的是对象序列化的方法——将要保存的内容序列化到一个临时文件中。代码如下：
　　
　　long nStart;
　　//记录已经下载的字节数
　　File tempFile=new File(“donwzip.tmp”);
　　//创建临时文件
　　FileOutputStream file=new FileOutputStream(tempFile);
　　//创建文件输出流
　　　ObjectOutputStream serialize=new ObjectOutputStream(file)；
　　//创建文件序列化流
　　serialize.writeObject(nStart);//序列化
　　serialize.flush();
　　//刷新序列化流
　　file.close();
　　//关闭文件输出流
　　serialize.close();
　　//关闭序列化流
　　
　　
　　
　　
　　多线程的断点续传
　　
　　
　　加入断点续传以后，下载速度还没能得到提高。为防止已下载文件数据的丢失，也为提高网络文件的下载速度，可在其中加入多线程。虽然前两步已经基本实现，似乎再加入多线程时应该比较容易，但是并非如此。在多线程的编程过程中，需要考虑到线程的同步与互斥。由于是多线程进行断点续传，还要考虑记录多个断点位置，且记录断点位置时也要考虑同步互斥等问题。所有这些都使得这一步比较复杂。
　　
　　同步的考虑
　　
　　同步的基本思想是避免多个线程访问同一个资源时出现问题。由于多线程对同一个文件资源进行读写，因此，为了避免出现错误，要进行读写控制——即同步。Java中使用synchronized实现线程之间的同步。Java是面向对象的语言，它的资源是以对象的形式表现的。因此，Java同步机制的作用就是力图避免对“对象”的访问冲突。
　　
　　对需要同步的方法或代码段进行标记以实现同步，需要用到关键字synchronized。系统使用synchronized关键字声明的方法就是为其设置特殊的标记。这个标记起着信号量的作用，每当调用该方法时，Java的运行系统都将进行检查，以确认此标记的状态，看相应的代码是否已经被调用执行。如没有执行，系统将把这个内部标记授予调用代码的线程，方法运行结束后，标记被释放。在标记被释放之前，任何其它的对象不得调用此方法。
　　
　　主要的同步代码如下（在下载数据保存入文件中时使用）：
　　
　　public synchronized int write(byte[] b,int nStart,int len){
　　 int n=-1;
　　 try{
　　 rf.write(b,nStart,len);
　　//调用另一个类的方法，向文件中写入数据
　　 n=len;
　　 }catch(IOException ioe){
　　 ioe.printStackTrace();
　　 }
　　 return n;
　　 }
　　
　　在保存已下载的字节数时，由于多个断点位置在不同的线程中记录，所以必须在所有线程都结束时才能保存。为此，解决的办法是再开出一个线程,用以持续监测是否所有的线程都已经结束。若结束，保存所有的断点位置；否则，继续监测。同样，在文件下载的线程中，需要设置标志位以记录线程是否结束。基本代码如下（在监测线程中使用）：
　　
　　stop=false;
　　while(!stop){
　　　　　if(Utility.bStop[0] && Utility.bStop[1] && Utility.bStop[2] && Utility.bStop[3] && Utility.bStop[4]){
　　　　　　System.out.println("Serialize...");
　　　　　　Utility.serializeOut();
　　　　　　//调用序列化函数以保存断点位置于文件中
　　　　　　javaants.setStopFalse();
　　　　　　javaants.setStartTrue();
　　　　　　stop=true;
　　　　　　}
　　
　　
　　
　　断点数据的记录
　　
　　笔者使用的是一个静态数组以记录断点位置。由于有多个断点位置，可采用一个函数进行统一保存：
　　
　　public static void serializeOut(){
　　 　try{
　　　　 File tempFile=new File(getTempFileName()+"."+"tmp");
　　 　　　 FileOutputStream file=new FileOutputStream(tempFile);
　　 　　 ObjectOutputStream serialize=new ObjectOutputStream(file);
　　　　 for(int i=0;i<5;i++){
　　　　　 serialize.writeObject(String.valueOf(nStart[i]));
　　　　　　serialize.writeObject(String.valueOf(nStop[i]));
　　　　 }
　　　　 serialize.flush();
　　　　 file.close();
　　　　 serialize.close();
　　　}catch(Exception e){
　　 　　　 System.out.println(e.toString());
　　 　}
　　}
　　
　　图形界面
　　
　　该文件下载系统的图形界面与流行下载软件——网络蚂蚁很相似。图形界面的实现，使用了Swing包。限于篇幅，这里不再赘述。Jants的图形界面如图1和图2所示。
　　　
　　图1 Jants主界面
　　
　　图1 Jants下载过程中的界面
　　
　　发布
　　
　　使用jar命令将所有的文件下载系统的.class文件打包为javaants.jar文件，并在其中加入Menifest.mf文件，指定Main-Class。
　　
　　打包代码： jar cfv *.* javaants.jar
　　运行代码：javaw -classpath javaants.jar Main