在开发应用时,要实现高效的客户端跟服务器之间数据交换,文件传输的性能是至关重要的。一个数据交换性能较低的应用会导致其在加载过程中耗费较长时间,在很多的场景造成页面卡顿,极大的影响了用户体验。相反,一个数据交换高效的应用,则会让应用变得更加流畅。
本文将介绍两种常见的上传下载传输和网络请求的关键技术:数据压缩和断点续传,可提升上传下载的性能、减少宽带占用,从而提高数据传输效率。
目前系统内提供给文件上传下载可用的模块有@ohos.net.http模块和@ohos.request模块。@ohos.net.http模块提供基础的HTTP数据请求能力,功能较为基础,本文不做介绍。@ohos.request模块主要给应用提供上传下载文件、后台传输代理的基础能力。它具备任务管理系统的默认并发功能,简化下载功能的实现和管理,提升数据传输的安全,整合通知机制,新增任务状态与进度查询功能,具有灵活性、高效性、可扩展性、可靠性、一致性和安全性的优势。
具体来说,@ohos.request模块包括以下功能:
任务管理:任务管理操作包括创建任务、暂停任务、恢复任务、删除任务、文件上传、文件下载、系统通知等。创建的任务分为前端任务和后台任务。前端任务是立即的、模态界面的、同步的,跟随应用的生命周期,通常数据量较小、耗时短,例如发布微信朋友圈、微博,通常优先级高且倾斜带宽资源。后台任务为可等待的、任意界面的、异步的,通常数据量较大、耗时长,例如缓存一部电影、同步数百兆字节乃至若干吉字节的数据,优先级相较于前端任务低且与应用生命周期无关。
任务查询管理:系统查询所有任务、过滤上传任务、过滤下载任务、过滤时间段内任务、过滤前端任务、过滤后台任务、用户查询指定任务信息、用户查询指定隐藏任务信息、系统查询指定任务信息、系统清理指定任务等。
任务自动恢复:网络条件不满足时任务不启动或者暂停,满足后自动启动或者恢复(需要HTTP服务器支持断点续传)。
安全隐私保护:包括网络权限检查、普通接口仅操作自己创建的任务、任务信息加密存储、系统接口检查、系统接口查询隐匿任务敏感字段、普通接口查询隐匿任务敏感字段、遍历攻击、DOS、僵尸任务、恶意的静默后台任务、系统管理接口权限等。
日志:包括调试模式和发布模式。调试模式可打印所有内存修改、磁盘、网络读写、逻辑分支等日志。发布模式下除了导致任务失败、服务异常的日志,其余日志都会关闭。
任务失败重试:对于不可恢复的原因,直接失败;对于可恢复的原因,网络断开、网络类型不匹配等,不现场重试,任务到等待网络恢复队列;网络超时则就地重试1次,仍网络超时,则立即失败。
服务按需启停:上传下载服务不随系统自启。应用主动调用任意接口,上传下载服务自动启动。网络连接事件会触发上传下载服务启动。在任务队列中,没有正在处理的任务,或者等待网络恢复的任务,延迟10秒钟,再check一次,仍旧没有的,则通知系统服务框架(SAMGR)可以停止并卸载上传下载服务。在服务退出过程中,新的接口请求可能失败,在客户端检查服务状态、通过重试按需启动。
通知:任务从第一次开始到最终结束都应该有进度通知。目前采用固定时间间隔触发进度通知,前台任务1秒,后台任务3秒。任务状态的每次变化也要触发进度通知。当任务完成和失败,则触发其专用的进度通知。提供了抑制开关,可以在创建任务时打开,以避免频繁通知。
使用@ohos.request模块执行下载的任务,具有四种运行状态:初始任务、就绪任务、挂起任务、待网任务、成功任务、失败任务。可以通过create创建任务,start开始任务,pause挂起任务,resume恢复任务,remove移除任务,stop停止任务,任务结果有final-failed任务失败,final-completed下载完成,recoverable-failed重试失败,并支持查询任务状态,具体流程如图一所示:
图一 模块流程图
场景1:低带宽网络上传琐碎文件场景
在网络连接较差,低带宽的网络环境中,HTTP连接的建立耗时可能会大幅提升。这时候进行数据压缩可以加快页面加载速度,并减少HTTP请求数量和移动数据流量。
场景2:处理大量资源的场景
如应用商店、网盘应用等,这类应用通常拥有大体积的文件资源。当用户从暂停或者断网中重新恢复时,如果从头开始上传下载则会额外耗费大量的时间。此时可以采用断点续传方法进行上传下载。
数据压缩是指在应用中对数据进行压缩,以减少存储空间和数据传输量、节省带宽,提高加载速度。数据压缩通常在网络传输和存储方面发挥着重要作用,特别是在处理大量数据或需要频繁传输数据的场景下。
在应用开发中,常见的数据压缩技术分类如下:
以从相册批量上传图片为例,介绍大量文件打包无损压缩上传相关技术,下图为相关示例的界面截图:
图二 相册批量上传图片示例图
以批量上传照片(分辨率为480*640,24位,平均大小50~120KB)为例,在RK设备上测试的结果如下表所示:
上传照片数量 | 优化前耗时(ms) | 优化后耗时(ms) |
---|---|---|
10 | 470 | 526 |
20 | 1124 | 1091 |
... | ... | ... |
50 | 2379 | 2138 |
80 | 3950 | 3258 |
... | ... | ... |
100 | 5276 | 3909 |
图三 上传数量和耗时对比图表
由于上传耗时收到网络状态影响偏差较大,结果取的几次测量结果的最小值。但是仍然可以从数据中看出,优化前的耗时基本为线性增长,压缩优化后的耗时在上传文件数量较低时并不明显,还会因为多余的压缩处理影响耗时。不过随着上传的照片数量增多,优化后的耗时和优化之前的耗时差距越来越明显,优化效果越好。
数据压缩的相关示例代码如下:
import common from '@ohos.app.ability.common';
import fs from '@ohos.file.fs';
import zlib from '@ohos.zlib';
class ZipUpload {
// 创建任务前存放的uri
private waitList: Array<string> = [];
// 需要上传的文件uri
private fileUris: Array<string> = [];
...
}
// 文件压缩处理
async zipUploadFiles(fileUris: Array<string>): Promise<void> {
this.context = getContext(this) as common.UIAbilityContext;
let cacheDir = this.context.cacheDir;
let tempDir = fs.mkdtempSync(`${cacheDir}/XXXXXX`);
// 将图库图片获取的uri放入fileUris中,遍历复制到临时文件夹
for (let i = 0; i < fileUris.length; i++) {
let fileName = fileUris[i].split('/').pop();
let resourceFile: fs.File = fs.openSync(fileUris[i], fs.OpenMode.READ_ONLY);
fs.copyFileSync(resourceFile.fd, `${tempDir}/${fileName}`, 0);
fs.closeSync(resourceFile);
}
// 文件压缩,将之前生成的临时文件夹内打包到test.zip内
let options: zlib.Options = {
level: zlib.CompressLevel.COMPRESS_LEVEL_DEFAULT_COMPRESSION,
memLevel: zlib.MemLevel.MEM_LEVEL_DEFAULT,
strategy: zlib.CompressStrategy.COMPRESS_STRATEGY_DEFAULT_STRATEGY
};
let data = await zlib.compressFile(tempDir, `${cacheDir}/test.zip`, options);
// 删除临时文件夹
fs.rmdirSync(tempDir);
// 将生成的zip包放到传输队列
this.waitList.push(`${cacheDir}/test.zip`);
}
断点续传功能的实现,不管是应用端还是服务器端都需要用到合理的技术来互相协同。在实际开发中,开发者无需亲自实现断点续传功能,只需对SDK进行合理配置。
在应用端需要用到的技术和API:
在服务器端需要用到的技术:
通过结合应用端和服务器端的相关技术,可以共同实现高效且可靠的文件断点续传功能,提供更好的用户体验并确保数据传输的稳定性。
对于大文件断点续传上传,本文采用@ohos.request(上传下载)模块中的request.agent任务托管接口,可以自动实现暂停继续重试等操作,无需手动将文件分片和记录上传分片信息。流程图如图四所示:
图四 断点续传上传流程图
断点续传上传示例代码如下:
import common from '@ohos.app.ability.common';
import request from '@ohos.request';
class Upload {
// 后台任务
private backgroundTask: request.agent.Task | undefined = undefined;
// 创建任务前存放的uri
private waitList: Array<string> = [];
...
}
async checkFileExist(fileUri: string): Promise<boolean> {
let httpRequest = http.createHttp();
// 生成md5码
let md5 = await hash.hash(fileUri, 'md5');
let requestOption: http.HttpRequestOptions = {
method: http.RequestMethod.POST,
extraData: {
'MD5': md5
}
}
let response = await httpRequest.request('http://XXX.XXX.XXX.XXX/XXXX', requestOption);
let result = response.result;
let flag = false;
... // 根据服务器返回对应数据判断是否存在
if (flag) {
return true;
} else {
return false;
}
}
private config: request.agent.Config = {
action: request.agent.Action.UPLOAD,
headers: HEADER,
url: '',
mode: request.agent.Mode.BACKGROUND,
method: 'POST',
title: 'upload',
network: request.agent.Network.ANY,
data: [],
token: 'UPLOAD_TOKEN'
}
...
// 转换uri
private async getFilesAndData(cacheDir: string, fileUris: Array<string>): Promise<Array<request.agent.FormItem>> {
...
}
// 创建文件上传后台任务
async createBackgroundTask(fileUris: Array<string>) {
// 获取上传url
this.config.url = 'http://XXX.XXX.XXX.XXX';
this.config.mode = request.agent.Mode.BACKGROUND;
let tempData = await this.getFilesAndData(this.context.cacheDir, fileUris);
// 判断每个文件是否为空
for (let i = 0; i < tempData.length; i++) {
let flag = await this.checkFileExist(`${this.context.cacheDir}/${tempData[i].name}`);
if (!flag) {
this.config.data.push(tempData[i])
}
}
let isFileExist = await this.checkFileExist(`${this.context.cacheDir}/${this.config.data[0].name}`);
if (this.config.data.length === 0) {
return;
}
this.backgroundTask = await request.agent.create(this.context, this.config);
}
await this.backgroundTask.start();
async pause() {
if (this.backgroundTask === undefined) {
return;
}
await this.backgroundTask.pause();
}
async resume() {
if (this.backgroundTask === undefined) {
return;
}
await this.backgroundTask.resume();
}
对于大文件断点续传下载,也可以直接调用request.agent接口,该接口的断点续传是基于HTTP协议Header里的Range字段实现的,在任务暂停重启的时候,会自动设置Header中的Range字段,无需进行额外的配置。
Range简介
HTTP协议里面的Range字段,官方名称为范围请求,它允许服务器只发送 HTTP 消息的一部分到客户端,可以用来请求部分数据而不是整个资源。
Range的格式通常是Range:
<unit>=<start>-<end>
,其中<unit>
表示范围所采用的单位,通常是字节(bytes),<start>
和<end>
表示请求的起始字节和结束字节的位置。Range语法如下:
// 表示从range-start到文件末尾 Range: <unit>=<range-start>- // 表示从range-start到range-end Range: <unit>=<range-start>-<range-end> // 可以同时选择多段,用逗号分隔 Range: <unit>=<range-start>-<range-end>, <range-start>-<range-end> // 示例:表示返回1024 bytes之后的文件 Range: bytes=1024-服务器收到请求后,正确处理请求会回复206 Partial Content,未正常处理则会回复其他响应码。下表是服务器回复的常见响应码:
服务器响应码 常见的原因 206 Partial Content 服务器收到正常Range请求的响应码,返回部分内容的响应。 416 Range Not Satisfiable 所请求的范围不合法,表示服务器错误。 200 OK 服务器忽略了 Range 首部,返回整个文件。
断点续传下载示例代码如下:
import common from '@ohos.app.ability.common';
import request from '@ohos.request';
class Download {
// 任务存放前的uri
private waitList: Array<string[]> = [];
// 下载任务
private downloadTask: request.agent.Task | undefined = undefined;
// 后台任务下载列表
private backgroundDownloadTaskList: Array<request.agent.Task> = [];
...
}
async createBackgroundTask(downloadList: Array<string[]>) {
let splitUrl = url.split('//')[1].split('/');
let context: common.UIAbilityContext = getContext(this) as common.UIAbilityContext;
let downloadConfig: request.agent.Config = {
action: request.agent.Action.DOWNLOAD,
url: url,
method: 'POST',
title: 'download',
mode: request.agent.Mode.FOREGROUND, // 必须是后台任务才能续传
network: request.agent.Network.ANY,
saveas: `./${folder}/${splitUrl[splitUrl.length-1]}`,
overwrite: true
}
this.downloadTask = await request.agent.create(context, downloadConfig);
if (this.backgroundDownloadTaskList.findIndex(task => task.config.url === downTask.config.url) === -1) {
this.backgroundDownloadTaskList.push(downTask);
}
}
...
await downTask.start();
...
async pause() {
if (this.backgroundDownloadTaskList.length === 0) {
return;
}
this.backgroundDownloadTaskList.forEach(async task => {
await task.pause();
})
}
async resume() {
if (this.backgroundDownloadTaskList.length === 0) {
return;
}
this.backgroundDownloadTaskList.forEach(async task => {
await task.resume();
})
}
async deleteAllBackTasks() {
if (this.backgroundDownloadTaskList.length > 0) {
this.backgroundDownloadTaskList.forEach(async task => {
await request.agent.remove(task.tid);
})
this.backgroundDownloadTaskList = [];
}
}
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