周 琴

（四川省科學(xué)技術(shù)信息研究所，成都 610016）

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，文件傳輸服務(wù)已是Web 應(yīng)用系統(tǒng)的重要功能之一，用于完成信息的交互和共享。無論是企業(yè)的信息系統(tǒng)、還是電子政務(wù)系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)等，隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，文件傳輸需求越來越多，要求越來越高，任務(wù)并發(fā)情況也越來越頻繁。而文件上傳/下載效率很容易受到文件大小和網(wǎng)絡(luò)帶寬影響，經(jīng)常因?yàn)槲募^大或者網(wǎng)絡(luò)中斷導(dǎo)致傳輸失敗，不得不重新傳輸。另外，文件傳輸服務(wù)作為一個(gè)常見的功能模塊，不同應(yīng)用之間存在重復(fù)開發(fā)的問題，增加了系統(tǒng)開發(fā)成本。同時(shí)，開發(fā)者在實(shí)際開發(fā)過程中容易忽視它的重要性，導(dǎo)致文件傳輸?shù)男实拖?，傳輸?shù)陌踩院涂煽啃缘貌坏奖ＷC。如何在高并發(fā)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)大文件穩(wěn)定、安全、可靠的傳輸是Web 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)需要考慮的重要問題。

1 系統(tǒng)分析

針對(duì)上述問題，本文基于Hessian 協(xié)議框架研發(fā)一套通用的文件傳輸服務(wù)系統(tǒng)，能夠?yàn)橥獠烤W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供高性能的獨(dú)立的文件傳輸和文件加工處理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)文件傳輸和加工處理與外部網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相互獨(dú)立，可跨平臺(tái)用于不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。本文將文件分片傳輸，可解決因文件過大導(dǎo)致傳輸失敗的問題。通過建立統(tǒng)一規(guī)范的文件傳輸服務(wù)接口，供不同外部應(yīng)用訪問，這樣能簡(jiǎn)化Web 應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并快速進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)也解決了不同應(yīng)用之間重復(fù)開發(fā)相同功能模塊的問題。Web 應(yīng)用系統(tǒng)通過訪問通用的接口與文件傳輸服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行交互，告知文件傳輸服務(wù)系統(tǒng)將要傳輸?shù)奈募脑吹刂泛湍康牡刂?，以及加工處理的具體任務(wù)。文件服務(wù)系統(tǒng)通過接口接收指令，獨(dú)立完成任務(wù)后，將文件傳輸服務(wù)狀態(tài)反饋給接口，Web 應(yīng)用系統(tǒng)通過接口來實(shí)時(shí)查看文件傳輸服務(wù)狀態(tài)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 Hessian協(xié)議框架

在OSI網(wǎng)絡(luò)通信模型中，RPC協(xié)議跨越了傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，使得開發(fā)高可用的分布式應(yīng)用程序更加容易。近年來，基于RPC 協(xié)議的遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用在分布式項(xiàng)目中應(yīng)用越來越廣泛，比如谷歌的gRPC、Facebook 的Thrift、阿里巴巴的Dubbo、新浪的Montan 以及Hessian、Avro、Ice等，各個(gè)框架都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。本文選取Hessian 協(xié)議作為文件傳輸系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送。它具有傳輸開銷小、網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率高、數(shù)據(jù)傳遞效率高的特點(diǎn)，能很好地滿足文件傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信需求。

Hessian 是由Caucho 公司開發(fā)的一種基于二進(jìn)制RPC 協(xié)議（Binary-RPC）的輕量級(jí)遠(yuǎn)程調(diào)用框架，采用自定義描述的二進(jìn)制傳輸協(xié)議，很適合發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)，利用它可以快速地開發(fā)Web 服務(wù)，不需要構(gòu)建大型的框架，也不需要其它協(xié)議的支持。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠使得不同節(jié)點(diǎn)之間文件的傳輸變得非常的簡(jiǎn)單高效，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序只需要調(diào)用相應(yīng)的接口就可以很方便地訪問Hessian 所提供的Web 服務(wù)。其處理過程可以描述為：客戶端通過Hessian 本身提供的接口來發(fā)起請(qǐng)求，按照Binary-RPC 協(xié)議將請(qǐng)求信息進(jìn)行填充，填充完畢后根據(jù)自定義的序列化規(guī)則對(duì)請(qǐng)求信息進(jìn)行序列化，將二進(jìn)制格式文件轉(zhuǎn)化為流，通過Http 協(xié)議進(jìn)行傳輸；服務(wù)器端在接收到流后將其返序列化出客戶端調(diào)用的方法和參數(shù)，對(duì)服務(wù)端服務(wù)進(jìn)行調(diào)用，然后把處理結(jié)果返回至客戶端。Hessian 協(xié)議框架的完整調(diào)用過程如圖1所示。

圖1 Hessian協(xié)議框架

2.2 大容量文件傳輸技術(shù)

在Web 應(yīng)用中，大文件上傳是一個(gè)比較重要的交互場(chǎng)景，如上傳較大的Word文檔、Excel表格數(shù)據(jù)、音視頻文件等。傳統(tǒng)的大文件上傳方式主要通過Flash 或ActiveX 來實(shí)現(xiàn),常常因?yàn)槲募萘窟^大或者網(wǎng)絡(luò)異常導(dǎo)致上傳時(shí)間較長(zhǎng)或上傳失敗。隨著HTML 技術(shù)的發(fā)展，萬維網(wǎng)聯(lián)盟（W3C）在2014 年10 月推出HTML 最新標(biāo)準(zhǔn)，即HTML5。HTML5 規(guī)范提供了文件上傳、下載、讀取內(nèi)容等接口對(duì)象，如FileList、File、Blob、FileReader、URL。在JavaScript 中，F(xiàn)ile對(duì)象是Blob 對(duì)象的子類，Blob 對(duì)象包含slice 方法，通過這個(gè)方法，就可以對(duì)二進(jìn)制文件進(jìn)行分割切片。

本文采用HTML5 規(guī)范，在客戶端使用slice方法將文件進(jìn)行分割切片傳輸，服務(wù)端自動(dòng)組裝合成原始文件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大容量文件傳輸功能，同時(shí)能有效提高文件上傳的效率。處理過程簡(jiǎn)單描述為：在客戶端獲取文件的二進(jìn)制內(nèi)容，然后對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行拆分，并將每個(gè)切片上傳到服務(wù)端，最終服務(wù)器將文件切片進(jìn)行合并組裝成原始文件。在文件開始上傳之前，客戶端和服務(wù)器端需要有一次信息交互過程，主要包括文件相關(guān)信息以及約定切片的大小，當(dāng)客戶端和服務(wù)器端達(dá)成共識(shí)之后就可以開始文件傳輸。

3 系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

構(gòu)建基于Hessian 協(xié)議框架的文件傳輸系統(tǒng)，需要對(duì)服務(wù)器端和客戶端分別進(jìn)行開發(fā)。服務(wù)器端主要實(shí)現(xiàn)可供客戶端調(diào)用的接口開發(fā)、對(duì)應(yīng)服務(wù)處理函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，以及配置Servlet 發(fā)布Web 應(yīng)用程序?？蛻舳酥饕?jiǎng)?chuàng)建與服務(wù)器的連接，訪問服務(wù)器端提供的接口實(shí)現(xiàn)文件傳輸及加工處理等功能。

3.1 服務(wù)器端主要功能及實(shí)現(xiàn)

服務(wù)器端主要實(shí)現(xiàn)將接收到的二進(jìn)制流反序列化為對(duì)服務(wù)的請(qǐng)求，調(diào)用相應(yīng)函數(shù)處理后，將處理結(jié)果序列化為二進(jìn)制流返回給客戶端，不需要開發(fā)用戶界面。

3.1.1 創(chuàng)建Web項(xiàng)目

創(chuàng)建名為FileServer 的Web 項(xiàng)目作為文件傳輸?shù)姆?wù)器端，從Hessian 官網(wǎng)下載最新的hessian.jar文件，存放在WEB-INF/lib 文件夾中，完成服務(wù)器端Hessian協(xié)議的安裝。

3.1.2 設(shè)計(jì)文件傳輸服務(wù)接口

創(chuàng)建文件上傳服務(wù)接口，命名為IFileService，實(shí)現(xiàn)向外界暴露服務(wù)業(yè)務(wù)，用于給客戶端調(diào)用。接口中聲明的方法包含了文件的常見操作，比如上傳、下載、重命名、復(fù)制、刪除、文件合并、添加水印等。接口代碼如下：

package fileserver.service；

import java.io.InputStream；

import java.util.Map；

public interface IFileService｛

public boolean upload（String filePath，boolean isAppend，InputStream

fileContentStream）；

public byte［］download（String filePath，int block-Num）；

public boolean rename（String filePath，String old-FileName，String newFileName）；

public boolean copyFile（String srcFilePath，String desFilePath）；

public boolean delete（String filePath）；

public boolean wdMergeAsDoc（String［］wdFilePaths，String pdfFilePath）；

public boolean wdAddPicWaterMark（String img-Path，String destFilePath）；

｝

3.1.3 實(shí)現(xiàn)服務(wù)接口聲明的方法

具體實(shí)現(xiàn)服務(wù)接口中聲明的方法，完成上傳、下載及文件加工處理功能模塊的開發(fā)。以文件上傳功能為例，關(guān)鍵代碼介紹如下：

package fileserver.service.impl；

import fileserver.service.IFileService；

public class FileServiceImpl implements IFileService｛

public boolean upload（String filePath，boolean isAppend，InputStream

fileContentStream）｛

BufferedInputStream bis=null；

BufferedOutputStream bos=null；

boolean bSuccess=false；

try｛

bis = new BufferedInputStream（fileContent-Stream）；

String fileFullPath = getFileFullPath（sysId，filePath）；

String dirPath =fileFullPath.substring（0，file-FullPath.lastIndexO（fFile.separator））；

File dirs=new File（dirPath）；

i（f！dirs.exists（））｛

dirs.mkdirs（）；

｝

bos=new BufferedOutputStream（new FileOutput-Stream（fileFullPath，isAppend））；

byte［］buffer=new byte［1024］；

int r=bis.read（buffer，0，buffer.length）；

while（r ＞0）｛

bos.write（buffer，0，r）；

r=bis.read（buffer，0，buffer.length）；

｝

｝

｝

3.1.4 部署服務(wù)器端的服務(wù)

基于Hessian 協(xié)議的Web 服務(wù)以Servlet 方式發(fā)布，因此需要在web.xml 文件中配置相應(yīng)的HessianServlet，同時(shí)還需要配置提供給客戶端調(diào)用的接口以及URL 映射。本文將服務(wù)端應(yīng)用程序部署至Tomcat，啟動(dòng)服務(wù)，完成服務(wù)器端的開發(fā)和部署。

3.2 客戶端主要功能及實(shí)現(xiàn)

客戶端主要將遠(yuǎn)程接口調(diào)用序列化為流，并傳輸?shù)椒?wù)端。為了實(shí)現(xiàn)Hessian 服務(wù)的遠(yuǎn)程調(diào)用，客戶端需要定義與服務(wù)器端一樣的接口類和實(shí)體類，使用Hessian 包的代理工廠類HessianProxyFactory的create方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)用。

3.2.1 創(chuàng)建文件上傳客戶端

文件上傳客戶端界面包括操作按鈕和顯示界面。操作按鈕有“上傳”和“刪除”兩個(gè)按鈕，用于選擇需要上傳的文件或刪除已上傳的文件。顯示界面用于顯示選擇的文件名稱、文件大小、上傳進(jìn)度等信息，如圖2所示。

圖2 文件上傳客戶端

3.2.2 調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)上傳文件

客戶端添加對(duì)Hessian.jar文件的引用，同時(shí)將服務(wù)器端的FileServer 接口打包成jar文件提供給客戶端調(diào)用。創(chuàng)建HessianProxyFactory 實(shí)例，用于獲得Hessian 服務(wù)的遠(yuǎn)程調(diào)用，選擇需要上傳的文件，上傳至文件服務(wù)器，關(guān)鍵代碼如下所示：

public class FileClientHandler｛

private IFileService fileService；

public FileClientHandler（）｛

ini（t）；

｝

public void ini（t）｛

HessianProxyFactory factory = new HessianProxy-Factory（）；

try｛

String［］str=getServerPro（）；

fileService =（IFileService）factory.create（IFileService.class，systemId=st［r1］；

｝catch（MalformedURLException e）｛

e.printStackTrace（）；

｝

｝

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了與具體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相互獨(dú)立的文件傳輸服務(wù)系統(tǒng)，供不同的應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)用，節(jié)約了外部網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的開發(fā)成本。系統(tǒng)基于Hessian 協(xié)議框架和HTML5 標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，突破了文件上傳的各種限制，能有效減少傳輸開銷、提升文件傳輸效率，保證文件傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。后續(xù)的研究工作中，還可以繼續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新文件傳輸?shù)倪壿?，以提供更高效和可靠的文件傳輸服?wù)。