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实现大文件上传全流程详解(补偿版本)

健康生活 2025年08月29日 20:38 2 admin

之前分享了大文件上传的前端实现后,但是还有很多细节没有说明,隔了这么久又来考古一下Orz.

实现大文件上传全流程详解(补偿版本)

在日常开发中,大文件上传是个绕不开的坎——动辄几百 MB 甚至 GB 级的文件,直接上传不仅容易超时,还会让用户体验大打折扣。最近我用 Vue+Express 实现了一套完整的大文件上传方案,支持分片上传、断点续传、秒传和手动中断,今天就带大家从头到尾盘清楚其中的技术细节。

一、先看效果:我们要实现什么?

先上核心功能清单,确保大家明确目标,知道我们要解决哪些实际问题:

  • 大文件分片上传:将文件切成固定大小的小片段分批上传,避免单次请求超时
  • 秒传:服务器已存在完整文件时,直接返回成功,无需重复上传
  • 断点续传:刷新页面或上传中断后,仅上传未完成的分片,无需从头开始
  • 并发控制:限制同时上传的分片数量,避免请求过多导致浏览器 / 服务器崩溃
  • 手动中断:支持用户随时停止上传,且中断后已传分片不丢失

最终交互很简洁:一个文件选择框 + 上传中的中断按钮,但背后是一整套覆盖「上传前 - 上传中 - 上传后」的完整逻辑。

二、全流程拆解:从选文件到合并

我们先从宏观视角梳理整个流程,再拆分成前端和后端的具体实现。整个过程可总结为「5 步走」,每一步都有明确的目标和技术要点:

用户选择文件 → 前端分片+算哈希 → 校验文件状态(秒传/断点续传) → 并发上传分片 → 后端合并分片

第一步:用户选择文件(前端触发)

这是流程的起点,通过原生 <input type="file"> 获取用户选择的文件,在 onchange 事件中触发后续逻辑。

<template>  <div class="upload-container">    <h2>大文件上传演示</h2>    <input @change="handleUpload" type="file" class="file-input" />    <!-- 上传中才显示中断按钮 -->    <button @click="abortUpload" v-if="isUploading" class="abort-btn">      中断上传    </button>  </div></template><script setup>import { ref } from "vue";// 上传状态管理const isUploading = ref(false); // 是否正在上传const abortControllers = ref([]); // 存储所有请求的中断控制器const handleUpload = async (e) => {  const file = e.target.files[0]; // 获取用户选择的单个文件  if (!file) return; // 未选文件则退出  // 后续核心逻辑:分片、算哈希、校验...  // (下文逐步展开)};</script><style scoped>.upload-container { margin: 20px; }.file-input { margin-right: 10px; }.abort-btn { padding: 4px 8px; background: #ff4444; color: white; border: none; border-radius: 4px; }</style>

第二步:前端分片 + 计算文件哈希

大文件直接上传会触发超时,因此必须先「拆小」;而哈希值是实现「秒传」和「断点续传」的核心 —— 它是文件的唯一标识,用于告诉服务器 “这是哪个文件”。

2.1 文件分片:把大文件切成小片段

用浏览器原生 API File.slice() 按固定大小(这里设为 1MB)切割文件,得到多个 Blob 对象(即「分片」)。

运行

// 分片大小:1MB(可根据需求调整,如5MB/10MB)const CHUNK_SIZE = 1024 * 1024; /** * 生成文件分片数组 * @param {File} file - 用户选择的原始文件 * @returns {Blob[]} 分片数组 */const createChunks = (file) => {  let cur = 0; // 当前切割位置  let chunks = [];  while (cur < file.size) {    // 从当前位置切割到「当前位置+分片大小」,最后一片可能不足1MB    const blob = file.slice(cur, cur + CHUNK_SIZE);    chunks.push(blob);    cur += CHUNK_SIZE;  }  return chunks;};// 示例:3.5MB 的文件会生成 4 个分片(1MB+1MB+1MB+0.5MB)

2.2 计算文件哈希:生成唯一标识

用 spark-md5 库计算文件哈希,但有个关键优化:不读取整个文件,而是抽样读取部分片段(首尾分片全量 + 中间分片抽样),既能保证哈希唯一性,又能大幅提升大文件的计算速度。

先安装依赖:

npm install spark-md5 --save

再实现哈希计算逻辑:

import sparkMD5 from "spark-md5";/** * 计算文件哈希值(抽样优化) * @param {Blob[]} chunks - 分片数组 * @returns {Promise<string>} 文件哈希值 */ const calHash = (chunks) => { return new Promise((resolve) => { const spark = new sparkMD5.ArrayBuffer(); // 初始化MD5计算器 const fileReader = new FileReader(); // 用于读取Blob内容 const targets = []; // 存放抽样的片段(用于计算哈希) // 抽样策略:首尾分片全量,中间分片取3个2字节片段(共6字节) chunks.forEach((chunk, index) => { if (index === 0 || index === chunks.length - 1) {    // 首尾分片:全量加入抽样    targets.push(chunk);  } else {  // 中间分片:取前2字节、中间2字节、后2字节    targets.push(chunk.slice(0, 2));    targets.push(chunk.slice(CHUNK_SIZE / 2, CHUNK_SIZE / 2 + 2));    targets.push(chunk.slice(CHUNK_SIZE - 2, CHUNK_SIZE));   } }); // 读取抽样片段并计算哈希 fileReader.readAsArrayBuffer(new Blob(targets)); fileReader.onload = (e) => { spark.append(e.target.result); // 累加数据 resolve(spark.end()); // 生成最终哈希值(如:"a1b2c3d4e5")   };  }); };

为什么抽样?
如果是 1GB 的文件,全量读取计算哈希可能需要几秒甚至十几秒;抽样后仅读取几十字节,耗时可压缩到几百毫秒,用户几乎无感知。

第三步:校验文件状态(前后端配合)

拿到文件哈希后,前端需要先向后端发「校验请求」,判断两个关键信息:

  1. 服务器是否已存在完整文件?(决定是否秒传)
  2. 服务器是否有部分已上传的分片?(决定断点续传时要补传哪些分片)

3.1 前端发起校验请求

const fileHash = ref(""); // 文件哈希值const fileName = ref(""); // 原始文件名(用于取后缀)/** * 向服务器校验文件状态 * @returns {Promise<Object>} 校验结果(shouldUpload: 是否需要上传, existChunks: 已上传分片列表) */const verify = async () => {  const res = await fetch("http://localhost:3000/verify", {    method: "POST",    headers: { "content-type": "application/json" },    body: JSON.stringify({      fileHash: fileHash.value,      fileName: fileName.value,    }),  });  return res.json();};// 在handleUpload中调用校验const handleUpload = async (e) => {  const file = e.target.files[0];  if (!file) return;  fileName.value = file.name;  const chunks = createChunks(file);  fileHash.value = await calHash(chunks); // 计算哈希  // 发起校验  const verifyRes = await verify();  if (!verifyRes.data.shouldUpload) {    // 服务器已存在完整文件 → 秒传成功    alert("秒传成功!文件已存在");    return;  }  // 需上传:进入分片上传环节(下文展开)  await uploadChunks(chunks, verifyRes.data.existChunks);};

3.2 后端处理校验逻辑

后端需要检查「完整文件」和「已上传分片」的存在性,返回给前端决策依据。

先初始化后端项目并安装依赖: # 1. 初始化 npm init -y

# 2. 安装依赖npm install express cors multiparty fs-extra path --save

再实现 /verify 接口:

const express = require("express");const path = require("path");const fse = require("fs-extra"); // 文件操作工具(比原生fs更易用)const cors = require("cors");const bodyParser = require("body-parser");const app = express();app.use(cors()); // 解决跨域app.use(bodyParser.json()); // 解析JSON请求体// 上传根目录(所有分片和完整文件都存在这里)const UPLOAD_DIR = path.resolve(__dirname, "uploads");// 确保上传目录存在fse.ensureDirSync(UPLOAD_DIR);/** * 提取文件名后缀(如:"test.pdf" → ".pdf") * @param {string} fileName - 原始文件名 * @returns {string} 文件后缀 */const extractExt = (fileName) => {  return fileName.slice(fileName.lastIndexOf("."));};// 校验接口:/verifyapp.post("/verify", async (req, res) => {  const { fileHash, fileName } = req.body;  // 完整文件路径 = 上传目录 + 文件哈希 + 原文件后缀(确保文件名唯一)  const completeFilePath = path.resolve(UPLOAD_DIR, `${fileHash}${extractExt(fileName)}`);  // 1. 检查完整文件是否存在 → 秒传逻辑  if (fse.existsSync(completeFilePath)) {    return res.json({      status: true,      data: { shouldUpload: false } // 无需上传    });  }  // 2. 检查已上传的分片 → 断点续传逻辑  const chunkDir = path.resolve(UPLOAD_DIR, fileHash); // 分片临时目录(用文件哈希命名)  const existChunks = fse.existsSync(chunkDir)     ? await fse.readdir(chunkDir) // 已上传的分片列表(如:["a1b2-0", "a1b2-1"])    : [];  res.json({    status: true,    data: {      shouldUpload: true, // 需要上传      existChunks: existChunks // 已上传的分片标识,供前端过滤    }  });});// 启动服务器app.listen(3000, () => {  console.log("服务器运行在 http://localhost:3000");});

第四步:并发上传分片(前端核心)

这是前端最复杂的环节,需要解决三个关键问题:

  1. 过滤已上传的分片(只传缺失的)
  2. 控制并发请求数(避免请求爆炸)
  3. 支持手动中断上传(用户可随时停止)

4.1 过滤已上传的分片

根据后端返回的 existChunks(已上传分片标识列表),过滤掉不需要重新上传的分片,只生成待上传的 FormData。

/** * 上传分片(核心函数) * @param {Blob[]} chunks - 所有分片数组 * @param {string[]} existChunks - 已上传的分片标识列表 */const uploadChunks = async (chunks, existChunks) => {  isUploading.value = true;  abortControllers.value = []; // 清空历史中断控制器  // 1. 生成所有分片的基础信息(文件哈希、分片标识、分片数据)  const chunkInfoList = chunks.map((chunk, index) => ({    fileHash: fileHash.value,    chunkHash: `${fileHash.value}-${index}`, // 分片标识:文件哈希-序号(确保唯一)    chunk: chunk  }));  // 2. 过滤已上传的分片 → 只保留待上传的  const formDatas = chunkInfoList    .filter(item => !existChunks.includes(item.chunkHash))    .map(item => {      const formData = new FormData();      formData.append("filehash", item.fileHash);      formData.append("chunkhash", item.chunkHash);      formData.append("chunk", item.chunk); // 分片二进制数据      return formData;    });  if (formDatas.length === 0) {    // 所有分片已上传 → 直接请求合并    mergeRequest();    return;  }  // 3. 并发上传分片(下文展开)  await uploadWithConcurrencyControl(formDatas);};

4.2 控制并发请求数

用「请求池 + Promise.race」限制同时上传的分片数量(这里设为 6 个),避免请求过多导致浏览器 / 服务器压力过大。

/** * 带并发控制的分片上传 * @param {FormData[]} formDatas - 待上传的FormData列表 */const uploadWithConcurrencyControl = async (formDatas) => {  const MAX_CONCURRENT = 6; // 最大并发数(可根据需求调整)  let currentIndex = 0; // 当前待上传的分片索引  const taskPool = []; // 存储当前正在执行的请求(请求池)  while (currentIndex < formDatas.length) {    // 为每个请求创建独立的中断控制器(AbortController)    const controller = new AbortController();    const { signal } = controller;    abortControllers.value.push(controller); // 存入控制器列表    // 发起分片上传请求    const task = fetch("http://localhost:3000/upload", {      method: "POST",      body: formDatas[currentIndex],      signal: signal // 绑定中断信号    })    .then(res => {      // 请求完成后,从请求池和控制器列表中移除      taskPool.splice(taskPool.indexOf(task), 1);      abortControllers.value = abortControllers.value.filter(c => c !== controller);      return res;    })    .catch(err => {      // 捕获错误:区分「用户中断」和「其他错误」      if (err.name !== "AbortError") {        console.error("分片上传失败:", err);        // 可在这里加「错误重试」逻辑(如重试3次)      }      // 无论何种错误,都清理状态      taskPool.splice(taskPool.indexOf(task), 1);      abortControllers.value = abortControllers.value.filter(c => c !== controller);    });    taskPool.push(task);    // 当请求池满了,等待最快完成的一个请求再继续(释放并发名额)    if (taskPool.length === MAX_CONCURRENT) {      await Promise.race(taskPool);    }    currentIndex++;  }  // 等待所有剩余请求完成  await Promise.all(taskPool);  // 所有分片上传完成 → 请求合并  mergeRequest();};

4.3 手动中断上传

用 AbortController 中断所有正在进行的请求,并清理状态,确保中断后下次上传能正常恢复。

/** * 中断上传(用户触发) */const abortUpload = () => {  if (!isUploading.value) return;  // 1. 中断所有正在进行的请求  abortControllers.value.forEach(controller => {    controller.abort(); // 调用中断方法,触发请求的AbortError  });  // 2. 清理状态  abortControllers.value = [];  isUploading.value = false;  // 3. 通知用户  alert("上传已中断,下次可继续上传");};

第五步:后端接收分片并合并

所有分片上传完成后,前端需要通知后端「合并分片」,后端按分片序号排序,用「流(Stream)」拼接成完整文件(避免内存溢出)。

5.1 后端接收分片(/upload 接口)

用 multiparty 解析前端发送的 FormData,将分片保存到临时目录(以文件哈希命名)。

// 后端:/upload 接口(接收分片)const multiparty = require("multiparty");app.post("/upload", (req, res) => {  const form = new multiparty.Form(); // 解析FormData的工具  // 解析请求(fields:普通字段,files:文件字段)  form.parse(req, async (err, fields, files) => {    if (err) {      console.error("分片解析失败:", err);      return res.status(400).json({ status: false, message: "分片上传失败" });    }    // 提取字段    const fileHash = fields["filehash"][0]; // 文件哈希    const chunkHash = fields["chunkhash"][0]; // 分片标识    const chunkFile = files["chunk"][0]; // 分片临时文件(multiparty生成的临时文件)    // 分片临时目录(如:uploads/a1b2c3)    const chunkDir = path.resolve(UPLOAD_DIR, fileHash);    // 确保临时目录存在    await fse.ensureDir(chunkDir);    // 目标路径:将分片从临时位置移动到临时目录    const targetChunkPath = path.resolve(chunkDir, chunkHash);    await fse.move(chunkFile.path, targetChunkPath);    // 响应前端:分片上传成功    res.json({ status: true, message: "分片上传成功" });  });});

5.2 后端合并分片(/merge 接口)

合并的核心是「按序号排序分片」+「用流拼接」,边读边写,避免一次性加载大文件到内存。

// 前端:请求合并分片的函数const mergeRequest = async () => {  await fetch("http://localhost:3000/merge", {    method: "POST",    headers: { "content-type": "application/json" },    body: JSON.stringify({      fileHash: fileHash.value,      fileName: fileName.value,      size: CHUNK_SIZE // 分片大小(用于计算写入位置)    }),  });  // 合并完成后的清理  isUploading.value = false;  alert("文件上传完成!");};// 后端:/merge 接口(合并分片)app.post("/merge", async (req, res) => {  const { fileHash, fileName, size: CHUNK_SIZE } = req.body;  // 完整文件路径(上传目录 + 文件哈希 + 后缀)  const completeFilePath = path.resolve(UPLOAD_DIR, `${fileHash}${extractExt(fileName)}`);  // 分片临时目录  const chunkDir = path.resolve(UPLOAD_DIR, fileHash);  // 检查分片目录是否存在(防止恶意请求)  if (!fse.existsSync(chunkDir)) {    return res.status(400).json({ status: false, message: "分片目录不存在" });  }  // 1. 读取所有分片并按序号排序  const chunkPaths = await fse.readdir(chunkDir);  chunkPaths.sort((a, b) => {    // 从分片标识中提取序号(如:"a1b2-0" → 0)    return parseInt(a.split("-")[1]) - parseInt(b.split("-")[1]);  });  // 2. 用流拼接分片(边读边写,低内存占用)  const mergePromises = chunkPaths.map((chunkName, index) => {    return new Promise((resolve) => {      const chunkPath = path.resolve(chunkDir, chunkName);      const readStream = fse.createReadStream(chunkPath); // 分片读流      const writeStream = fse.createWriteStream(completeFilePath, {        start: index * CHUNK_SIZE, // 写入起始位置(精确到字节)        end: (index + 1) * CHUNK_SIZE // 写入结束位置      });      // 分片读取完成后:删除分片文件 +  resolve      readStream.on("end", async () => {        await fse.unlink(chunkPath); // 删除单个分片        resolve();      });      // 管道流:将分片内容写入完整文件      readStream.pipe(writeStream);    });  });  // 3. 等待所有分片合并完成  await Promise.all(mergePromises);  // 4. 删除分片临时目录(合并完成后清理)  await fse.remove(chunkDir);  // 响应前端:合并成功  res.json({ status: true, message: "文件合并成功" });});

为什么用流?
如果直接用 fs.readFile 读取所有分片内容再拼接,1GB 的文件会占用 1GB 内存,可能导致服务器内存溢出;而流操作(createReadStream/createWriteStream)是边读边写,内存占用始终很低(仅几 KB/MB)。

三、核心难点与解决方案总结

大文件上传的核心痛点已在方案中解决,这里整理成表格,方便大家快速回顾:

核心难点

解决方案

代码关键位置

大文件哈希计算慢

抽样读取片段(首尾全量 + 中间分片抽样)

calHash 函数

并发请求过多导致崩溃

用「请求池 + Promise.race」限制并发数

uploadChunks 函数

用户需要手动中断上传

用 AbortController 中断请求 + 清理状态

abortUpload 函数

分片合并顺序错乱

按分片序号排序,用流按固定位置写入

后端 /merge 接口的排序逻辑

刷新页面后需从头上传

校验时返回已上传分片,前端过滤后再上传

前端 filter 逻辑 + 后端 /verify 接口

大文件合并内存溢出

用流(Stream)边读边写,避免全量加载

后端 /merge 接口的流操作

四、最后

大文件上传看似复杂,拆解后其实是「分片→校验→上传→合并」四个核心步骤,每个步骤解决一个具体问题。这套方案用 Vue+Express 实现,代码简洁易懂,可直接作为项目基础版本,再根据实际需求扩展优化。

实际开发中,还需要结合业务场景补充异常处理(如文件大小限制、格式校验)、日志监控(上传失败告警)等功能。如果大家在实践中遇到问题,欢迎在评论区交流。

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