在网络状况不好的情况下，对于文件的传输，我们希望能够支持可以每次传部分数据。首先从文件传输协议FTP和TFTP开始分析，

FTP是基于TCP的，一般情况下建立两个连接，一个负责指令，一个负责数据；而TFTP是基于UDP的，由于UDP传输是不可靠的，虽然传输速度很快，但对于普通的文件像PDF这种，少了一个字节都不行。本次以IM中的文件下载场景为例，解析基于TCP的文件断点续传的原理，并用代码实现。

什么是断点续传？

断点续传其实正如字面意思，就是在下载的断开点继续开始传输，不用再从头开始。所以理解断点续传的核心后，发现其实和很简单，关键就在于对传输中断点的把握，我就自己的理解画了一个简单的示意图：

原理：

断点续传的关键是断点，所以在制定传输协议的时候要设计好，如上图，我自定义了一个交互协议，每次下载请求都会带上下载的起始点，这样就可以支持从断点下载了，其实HTTP里的断点续传也是这个原理，在HTTP的头里有个可选的字段RANGE，表示下载的范围，下面是我用Java语言实现的下载断点续传示例。

提供下载的服务端代码：

[java] view plaincopy

1. import java.io.File;  

2. import java.io.IOException;  

3. import java.io.InputStream;  

4. import java.io.OutputStream;  

5. import java.io.RandomAccessFile;  

6. import java.io.StringWriter;  

7. import java.net.ServerSocket;  

8. import java.net.Socket;  

9.   

10. // 断点续传服务端  

11. public class FTPServer {  

12.   

13.     // 文件发送线程  

14.     class Sender extends Thread{  

15.         // 网络输入流  

16.         private InputStream in;  

17.         // 网络输出流  

18.         private OutputStream out;  

19.         // 下载文件名  

20.         private String filename;  

21.   

22.         public Sender(String filename, Socket socket){  

23.             try {  

24.                 this.out = socket.getOutputStream();  

25.                 this.in = socket.getInputStream();  

26.                 this.filename = filename;  

27.             } catch (IOException e) {  

28.                 e.printStackTrace();  

29.             }  

30.         }  

31.           

32.         @Override  

33.         public void run() {  

34.             try {  

35.                 System.out.println("start to download file!");  

36.                 int temp = 0;  

37.                 StringWriter sw = new StringWriter();  

38.                 while((temp = in.read()) != 0){  

39.                     sw.write(temp);  

40.                     //sw.flush();  

41.                 }  

42.                 // 获取命令  

43.                 String cmds = sw.toString();  

44.                 System.out.println("cmd : " + cmds);  

45.                 if("get".equals(cmds)){  

46.                     // 初始化文件  

47.                     File file = new File(this.filename);  

48.                     RandomAccessFile access = new RandomAccessFile(file,"r");  

49.                     //  

50.                     StringWriter sw1 = new StringWriter();  

51.                     while((temp = in.read()) != 0){  

52.                         sw1.write(temp);  

53.                         sw1.flush();  

54.                     }  

55.                     System.out.println(sw1.toString());  

56.                     // 获取断点位置  

57.                     int startIndex = 0;  

58.                     if(!sw1.toString().isEmpty()){  

59.                         startIndex = Integer.parseInt(sw1.toString());  

60.                     }  

61.                     long length = file.length();  

62.                     byte[] filelength = String.valueOf(length).getBytes();  

63.                     out.write(filelength);  

64.                     out.write(0);  

65.                     out.flush();  

66.                     // 计划要读的文件长度  

67.                     //int length = (int) file.length();//Integer.parseInt(sw2.toString());  

68.                     System.out.println("file length : " + length);  

69.                     // 缓冲区10KB  

70.                     byte[] buffer = new byte[1024*10];  

71.                     // 剩余要读取的长度  

72.                     int tatol = (int) length;  

73.                     System.out.println("startIndex : " + startIndex);  

74.                     access.skipBytes(startIndex);  

75.                     while (true) {  

76.                         // 如果剩余长度为0则结束  

77.                         if(tatol == 0){  

78.                             break;  

79.                         }  

80.                         // 本次要读取的长度假设为剩余长度  

81.                         int len = tatol - startIndex;  

82.                         // 如果本次要读取的长度大于缓冲区的容量  

83.                         if(len > buffer.length){  

84.                             // 修改本次要读取的长度为缓冲区的容量  

85.                             len = buffer.length;  

86.                         }  

87.                         // 读取文件，返回真正读取的长度  

88.                         int rlength = access.read(buffer,0,len);  

89.                         // 将剩余要读取的长度减去本次已经读取的  

90.                         tatol -= rlength;  

91.                         // 如果本次读取个数不为0则写入输出流，否则结束  

92.                         if(rlength > 0){  

93.                             // 将本次读取的写入输出流中  

94.                             out.write(buffer,0,rlength);  

95.                             out.flush();  

96.                         } else {  

97.                             break;  

98.                         }  

99.                         // 输出读取进度  

100.                         //System.out.println("finish : " + ((float)(length -tatol) / length) *100 + " %");  

101.                     }  

102.                     //System.out.println("receive file finished!");  

103.                     // 关闭流  

104.                     out.close();  

105.                     in.close();  

106.                     access.close();  

107.                 }  

108.             } catch (IOException e) {  

109.                 e.printStackTrace();  

110.             }  

111.             super.run();  

112.         }  

113.     }  

114.       

115.     public void run(String filename, Socket socket){  

116.         // 启动接收文件线程   

117.         new Sender(filename,socket).start();  

118.     }  

119.       

120.     public static void main(String[] args) throws Exception {  

121.         // 创建服务器监听  

122.         ServerSocket server = new ServerSocket(8888);  

123.         // 接收文件的保存路径  

124.         String filename = "E:\\ceshi\\mm.pdf";  

125.         for(;;){  

126.             Socket socket = server.accept();  

127.             new FTPServer().run(filename, socket);  

128.         }  

129.     }  

130.   

131. }  

下载的客户端代码：

[java] view plaincopy

1. import java.io.File;  

2. import java.io.InputStream;  

3. import java.io.OutputStream;  

4. import java.io.RandomAccessFile;  

5. import java.io.StringWriter;  

6. import java.net.InetSocketAddress;  

7. import java.net.Socket;  

8.   

9. // 断点续传客户端  

10. public class FTPClient {  

11.   

12.     /** 

13.      *  request:get0startIndex0 

14.      *  response:fileLength0fileBinaryStream 

15.      *   

16.      * @param filepath 

17.      * @throws Exception 

18.      */  

19.     public void Get(String filepath) throws Exception {  

20.         Socket socket = new Socket();  

21.         // 建立连接  

22.         socket.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8888));  

23.         // 获取网络流  

24.         OutputStream out = socket.getOutputStream();  

25.         InputStream in = socket.getInputStream();  

26.         // 文件传输协定命令  

27.         byte[] cmd = "get".getBytes();  

28.         out.write(cmd);  

29.         out.write(0);// 分隔符  

30.         int startIndex = 0;  

31.         // 要发送的文件  

32.         File file = new File(filepath);  

33.         if(file.exists()){  

34.             startIndex = (int) file.length();  

35.         }  

36.         System.out.println("Client startIndex : " + startIndex);  

37.         // 文件写出流  

38.         RandomAccessFile access = new RandomAccessFile(file,"rw");  

39.         // 断点  

40.         out.write(String.valueOf(startIndex).getBytes());  

41.         out.write(0);  

42.         out.flush();  

43.         // 文件长度  

44.         int temp = 0;  

45.         StringWriter sw = new StringWriter();  

46.         while((temp = in.read()) != 0){  

47.             sw.write(temp);  

48.             sw.flush();  

49.         }  

50.         int length = Integer.parseInt(sw.toString());  

51.         System.out.println("Client fileLength : " + length);  

52.         // 二进制文件缓冲区  

53.         byte[] buffer = new byte[1024*10];  

54.         // 剩余要读取的长度  

55.         int tatol = length - startIndex;  

56.         //  

57.         access.skipBytes(startIndex);  

58.         while (true) {  

59.             // 如果剩余长度为0则结束  

60.             if (tatol == 0) {  

61.                 break;  

62.             }  

63.             // 本次要读取的长度假设为剩余长度  

64.             int len = tatol;  

65.             // 如果本次要读取的长度大于缓冲区的容量  

66.             if (len > buffer.length) {  

67.                 // 修改本次要读取的长度为缓冲区的容量  

68.                 len = buffer.length;  

69.             }  

70.             // 读取文件，返回真正读取的长度  

71.             int rlength = in.read(buffer, 0, len);  

72.             // 将剩余要读取的长度减去本次已经读取的  

73.             tatol -= rlength;  

74.             // 如果本次读取个数不为0则写入输出流，否则结束  

75.             if (rlength > 0) {  

76.                 // 将本次读取的写入输出流中  

77.                 access.write(buffer, 0, rlength);  

78.             } else {  

79.                 break;  

80.             }  

81.             System.out.println("finish : " + ((float)(length -tatol) / length) *100 + " %");  

82.         }  

83.         System.out.println("finished!");  

84.         // 关闭流  

85.         access.close();  

86.         out.close();  

87.         in.close();  

88.     }  

89.   

90.     public static void main(String[] args) {  

91.         FTPClient client = new FTPClient();  

92.         try {  

93.             client.Get("E:\\ceshi\\test\\mm.pdf");  

94.         } catch (Exception e) {  

95.             e.printStackTrace();  

96.         }  

97.     }  

98. }  

测试
原文件、下载中途断开的文件和从断点下载后的文件分别从左至右如下：

断点前的传输进度如下（中途省略）：

Client fileLength : 51086228
finish : 0.020044541 %
finish : 0.040089082 %
finish : 0.060133625 %
finish : 0.07430574 %
finish : 0.080178164 %
...
finish : 60.41171 %
finish : 60.421593 %
finish : 60.428936 %
finish : 60.448982 %
finish : 60.454338 %

断开的点计算：30883840 / 51086228 = 0.604543361471119 * 100% = 60.45433614%

从断点后开始传的进度（中途省略）：
Client startIndex : 30883840
Client fileLength : 51086228
finish : 60.474377 %
finish : 60.494423 %
finish : 60.51447 %
finish : 60.53451 %
finish : 60.554558 %
...
finish : 99.922035 %
finish : 99.942085 %
finish : 99.95677 %
finish : 99.96213 %
finish : 99.98217 %
finish : 100.0 %
finished!

断点处前后的百分比计算如下：

============================下面是从断点开始的进度==============================

本方案是基于TCP，在本方案设计之初，我还探索了一下介于TCP与UDP之间的一个协议：UDT（基于UDP的可靠传输协议）。

我基于Netty写了相关的测试代码，用Wireshark拆包发现的确是UDP的包，而且是要建立连接的，与UDP不同的是需要建立连接，所说UDT的传输性能比TCP好，传输的可靠性比UDP好，属于两者的一个平衡的选择，感兴的可以深入研究一下。