1. 相关逻辑

主要思路为，第一次HTTP请求，可以得到待下载的文件的大小。然后我们可以根据我们设置的最大线程数目，计算每个线程需要下载的部分文件大小。然后为每个线程指定它需要下载的文件的数据范围。我们就可以让每个线程去访问网络，请求各自的数据。最后，将各个线程下载的数据拼接到文件中，组合为整个文件。也就完成了一次多线程文件下载操作。

为了完成上述的操作，我们需要了解下面的一些基础知识。

1.1 HTTP首部信息

HTTP请求头部字段Range，可以用来标识当前请求所请求的这个文件的数据范围，这个范围是byte类型的范围，比如：

connection = (HttpURLConnection) url_c.openConnection();
...
connection.setRequestProperty("Range", "bytes=" + startPos +"-" + endPos);

这样就可以在下载一个文件开启多个线程的时候，各个线程下载的数据不会重复下载，即各自完成自己负责的部分即可。

而且，当我们使用了HTTP的Range这个字段，那么在请求的时候返回值为206，即表示Partial Content。也就是说浏览器只会返回对应文件的请求数据段。当然，我们每个线程只需要自己部分的数据即可。

1.2 RandomAccessFile

上面可以请求到这个文件的各个部分的数据，请求到后，我们需要写入到文件的对应位置。这里使用RandomAccessFile这个类来实现，使用seek来进行定位写入的起始位置，比如：

randomAccessFile = new RandomAccessFile(this.file, "rwd");
randomAccessFile.seek(this.startPos);  // 定位// 写入
byte[] buffer = new byte[2048];
int len = -1;
while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {randomAccessFile.write(buffer, 0, len);
}

注意每个流的关闭等。

1.3 编码

因为网络请求可能从URL中看不到直观的文件名，所以我们为了辨别这个文件是否下载过，可以使用MD5来将这个URL进行计算信息摘要，可以简单用来避免重复下载。

/*** 将url转化为一个较短的字符串表示* @param url* @return*/
public static String hashKeyFromUrl(String url){try {MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");byte[] bytes = md5.digest(url.getBytes());StringBuilder sb = new StringBuilder();for (byte aByte : bytes) {String a = Integer.toHexString(aByte >> 4 & 0b00001111);String b = Integer.toHexString(aByte & 0b00001111);sb.append(a).append(b);}return sb.toString();  // 返回16进制的MD5值的字符串表示}catch (NoSuchAlgorithmException e){  //找不到md5算法，或者加密过程出现异常return String.valueOf(url.hashCode());  // 返回哈希码的字符串表示}
}

1.4 线程池

因为我们需要多线程下载，故而这里使用线程池来解决这个问题，因为线程池对线程可以复用，比较节约资源。

private static final ThreadFactory mThreadFactory = new ThreadFactory(){private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);@Overridepublic Thread newThread(Runnable r) {return new Thread(r, "Thread#" + mCount.getAndIncrement());}
};private Executor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,10L,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingDeque<>(),mThreadFactory);

1.5 自定义线程类

因为使用了线程池，所以我们至少需要一个Runnable接口的实现，而出于代码复用考虑，这里不妨定义一个继承Thread的类。在这个类的构造方法中，传入我们所需的url、Range起始、Range结束、文件最大长度和RandomAccessFile的当前的File。比如：

private static class DownloadThread extends Thread{public DownloadThread(String url, long startPos, long endPos, long maxFileSize, File file) {...}...@Overridepublic void run() {...}
}

2. 完整代码

public class Downloader {private static final String TAG = "Downloader";private String url;private int connectionTimeout;private String method;private int range;private Context context;private String cachePath = "imgs";private static final int corePoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1;private static final int maximumPoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2 + 1;private HttpURLConnection connection = null;private String suffix;public Downloader(Context context, String suffix){connectionTimeout = 500; // 500毫秒method = "GET";range = 0;this.context = context;this.suffix = suffix;}public Downloader url(String url){this.url = url;return this;}public Downloader(Builder builder){this.url = builder.url;this.connectionTimeout = builder.connectionTimeout;this.method = builder.method;this.range = builder.range;this.context = builder.context;}public static class Builder{private String url;private int connectionTimeout;private String method;private int range;private Context context;public Builder(Context context){this.context = context;}public Builder url(String url){this.url = url;return this;}public Builder timeout(int ms){this.connectionTimeout = ms;return this;}public Builder method(String method) {if (!(method.toUpperCase().equals("GET") || method.toUpperCase().equals("POST"))) {throw new AssertionError("Assertion failed");}this.method = method;return this;}public Builder start(int range){this.range = range;return this;}public Downloader build(){return new Downloader(this);}}private interface DownloadListener{void onSuccess(File file);void onError(String msg);}private static class DownloadThread extends Thread{private long startPos;private long endPos;private RandomAccessFile randomAccessFile;private File file;private String url;private int connectionTimeout = 5 * 1000;  // 5秒钟private String method = "GET";private long maxFileSize;private DownloadListener listener;public DownloadThread(String url, long startPos, long endPos, long maxFileSize, File file) {this.startPos = startPos;this.endPos = endPos;this.url = url;this.file = file;this.maxFileSize = maxFileSize;}public void setDownloadListener(DownloadListener listener){this.listener = listener;}@Overridepublic void run() {Log.e(TAG, "=========> " + Thread.currentThread().getName());HttpURLConnection connection = null;URL url_c = null;try{randomAccessFile = new RandomAccessFile(this.file, "rwd");randomAccessFile.seek(this.startPos);url_c = new URL(url);connection = (HttpURLConnection) url_c.openConnection();connection.setConnectTimeout(this.connectionTimeout);connection.setRequestMethod(this.method);connection.setRequestProperty("Charset", "UTF-8");connection.setRequestProperty("accept", "*/*");connection.setRequestProperty("Range", "bytes=" + startPos +"-" + endPos);Log.e(TAG, "Range: bytes=" + startPos +"-" + endPos);InputStream inputStream = connection.getInputStream();Log.e(TAG, "connection.getContentLength() == " + connection.getContentLength());int contentLength  = connection.getContentLength();if(contentLength  < 0) {Log.e(TAG, "Download fail!");return;}try {if (connection.getResponseCode() == 206) {byte[] buffer = new byte[2048];int len = -1;while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {randomAccessFile.write(buffer, 0, len);}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}finally {try{if(inputStream != null) inputStream.close();}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}}catch (IOException e){Log.e(TAG, "Download bitmap failed.", e);if(listener!=null) listener.onError(e.getLocalizedMessage());e.printStackTrace();}finally {if(connection != null) connection.disconnect();// todo 通知下载完毕if(this.endPos == this.maxFileSize){Log.e(TAG, "Download bitmap success.");if(listener!=null) listener.onSuccess(this.file);}}}}private static final ThreadFactory mThreadFactory = new ThreadFactory(){private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);@Overridepublic Thread newThread(Runnable r) {return new Thread(r, "Thread#" + mCount.getAndIncrement());}};private Executor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize,maximumPoolSize,10L,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingDeque<>(),mThreadFactory);public void download(){File path = buildPath(cachePath);if(Looper.myLooper() == Looper.getMainLooper()){throw new RuntimeException("Can't visit network from UI thread.");}try{URL url1 = new URL(url);connection = (HttpURLConnection) url1.openConnection();connection.setConnectTimeout(this.connectionTimeout);connection.setRequestMethod(this.method);connection.setRequestProperty("Charset", "UTF-8");connection.setRequestProperty("accept", "*/*");connection.connect();int contentLength  = connection.getContentLength();if(contentLength  < 0) {Log.e(TAG, "Download fail!");return;}// TODO 分为多个线程，进行执行int step = contentLength / maximumPoolSize;Log.e(TAG, "maximumPoolSize: " + maximumPoolSize +" , step:" + step);Log.e(TAG, "contentLength: " + contentLength);File file = new File(path, Utils.hashKeyFromUrl(url) + "." + this.suffix);if(contentLength == file.length()){Log.e(TAG, "Nothing changed!"); // already downlaod.return;}// 否则就下载for (int i = 0; i < maximumPoolSize; i++) {if(i != maximumPoolSize - 1) {DownloadThread downloadThread = new DownloadThread(url, i * step, (i + 1) * step - 1, contentLength, file);executor.execute(downloadThread);}else{DownloadThread downloadThread = new DownloadThread(url, i * step, contentLength, contentLength, file);downloadThread.setDownloadListener(new DownloadListener() {@Overridepublic void onSuccess(File file) {Log.e(TAG, "onSuccess: ");}@Overridepublic void onError(String msg) {Log.e(TAG, "onError: ");}});executor.execute(downloadThread);}}}catch (IOException e){Log.e(TAG, "Download bitmap failed.", e);e.printStackTrace();}finally {if(connection != null) connection.disconnect();}}private File buildPath(String filePath) {// 是否有SD卡boolean flag = Environment.getExternalStorageState().equals(Environment.MEDIA_MOUNTED);// 如果有SD卡就存在外存，否则就位于这个应用的data/package name/cache目录下final String cachePath;if(flag) cachePath = context.getExternalCacheDir().getPath();else cachePath = context.getCacheDir().getPath();File directory = new File(cachePath + File.separator + filePath);// 目录不存在就创建if(!directory.exists()) directory.mkdirs();return directory;}}

使用：

String url2 = "https://download-ssl.firefox.com.cn/releases-sha2/stub/official/zh-CN/Firefox-latest.exe";new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Downloader downloader = new Downloader(getApplicationContext(), "exe");downloader.url(url2).download();}
}).start();

然后可以看见文件下载成功：

可以看下日志：

3. 后记

关于文件下载，将继续理解和封装，同时会尝试断点下载功能。

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