okDownload1.0.5源码分析（断点续传）

文件下载库

• 文件下载，默认建立http连接，通过outputstream写字节流到文件中即可
• 某个点出现异常情况（网络、读写错误等），如果不支持断点续传，则需要从头开始下载；如果想要支持断点续传，则需要记录断点信息current，然后重新建立http连接，指定Range为current - end，服务器响应206，且返回指定字节流，outputstream.seek(current)，然后从指定位置开始write，组合成完整文件。
• 服务器是否支持断点续传、分块编码，outputstream是否支持seek
• 断点信息如何存储（内存、持久化存储）
• 需要考虑期间远端资源是否发生了改变，eTag；
• 本地信息是否dirty（断点信息异常或文件已被清除等）
• url是否需要重定向

断点续传功能最核心的原理就是利用HTTP请求中的两个字段：客户端请求头中的Range，和服务端响应头的Content-Range。

我们举一个例子，模拟一下整个过程。

1、浏览器请求服务器上的一个文件时，所发出的请求如下（假设文件名为 file.zip，服务器域名为W）：

GET /file.zip HTTP/1.1     //浏览器用GET方式获取file.zip文件，HTTP协议版本1.1
Accept： image/gif， image/x-xbitmap， image/jpeg， image/pjpeg， application/vnd.ms-
excel， application/msword， application/vnd.ms-powerpoint     //可接受的响应内容（文件）类型
Accept-Language： zh-cn    //可接受的响应内容语言（简体中文）
Accept-Encoding： gzip， deflate    //可接受的响应内容的编码方式
User-Agent： Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.01; Windows NT 5.0)   //浏览器的身份标识（浏览器类型）
Connection： Keep-Alive    //浏览器想要优先使用的连接类型

2、服务器收到请求后，寻找请求的文件，提取文件的信息，然后返回给浏览器，返回信息如下：

200    //响应状态码（200标识成功）
Content-Length=123456789   //响应消息的长度（单位是字节）
Accept-Ranges=bytes    //服务器所支持的内容范围（字节）
Date=Mon， 30 Apr 2001 12:56:11 GMT    //此消息被发送时的日期和时间
ETag=W/“02ca57e173c11:95b”    //资源的标识符
Content-Type=application/octet-stream    //当前内容的类型
Server=Microsoft-IIS/5.0    //服务器名称
Last-Modified=Mon， 30 Apr 2001 12:56:11 GMT    //所请求的对象的最后修改日期

3、此时文件已经开始下载了，如果现在停止了下载，那么再次下载文件时就要从已经下载的地方继续下载。现在比如按下了继续下载，那么此时浏览器的请求内容如下：

GET /file.zip HTTP/1.1
Accept： image/gif， image/x-xbitmap， image/jpeg， image/pjpeg， application/vnd.ms-
excel， application/msword， application/vnd.ms-powerpoint
Range： bytes=200000-    //告诉服务器 file.zip 这个文件从200000字节开始传，前面的字节不用传了
Accept-Language： zh-cn
Accept-Encoding： gzip， deflate
User-Agent： Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.01; Windows NT 5.0)
Connection： Keep-Alive

4、此时服务器收到这个请求后，返回的信息如下：

206     //表示服务器已经成功处理了部分GET请求
Content-Length=123256789
Content-Range=bytes 200000-/123456789    //表示已经返回了200000B的文件数据，同时也返回了文件的全部大小
Date=Mon， 30 Apr 2001 12:55:20 GMT
ETag=W/“02ca57e173c11:95b”
Content-Type=application/octet-stream
Server=Microsoft-IIS/5.0
Last-Modified=Mon， 30 Apr 2001 12:55:20 GMT

okDownload引入和使用

github地址：https://github.com/lingochamp/okdownload

com.liulishuo.okdownload:okdownload:{latest_version}
// provide sqlite to store breakpoints
com.liulishuo.okdownload:sqlite:{latest_version}
// provide okhttp to connect to backend
// and then please import okhttp dependencies by yourself
com.liulishuo.okdownload:okhttp:{latest_version}

• 指定下载路径url、文件保存路径，构建一个DownloadTask
• 设置下载回调，异步（/同步）开启下载

task = new DownloadTask.Builder(url, parentFile)
         .setFilename(filename)
         // the minimal interval millisecond for callback progress
         .setMinIntervalMillisCallbackProcess(30)
         // do re-download even if the task has already been completed in the past.
         .setPassIfAlreadyCompleted(false)
         .build();
//异步执行任务
task.enqueue(listener);
// cancel
task.cancel();
// execute task synchronized
task.execute(listener);

源码解析

构建DownloadTask并执行

单个任务的下载，设置回调，通过downloadDispatcher处理下载事务

• OkDownload.with()，单例模式，返回一个OkDownload实例

//DownloadTask.java
 	public void enqueue(DownloadListener listener) {
        this.listener = listener;
        OkDownload.with().downloadDispatcher().enqueue(this);
    }

    public void execute(DownloadListener listener) {
        this.listener = listener;
        OkDownload.with().downloadDispatcher().execute(this);
    }

OkDownload统筹调度

//OkDownload.java
public class OkDownload {
	//负责同步、异步、多任务的调度，执行、取消
    private final DownloadDispatcher downloadDispatcher; 
    //下载回调（DownloadListener）
    private final CallbackDispatcher callbackDispatcher;
    //断点存储（内存存储，也支持本地化存储（需要引入okdownload:sqlite））
    private final BreakpointStore breakpointStore;
    //连接（httpUrlConnection，也支持okhttp3(需要引入okhttp3、okdownload:okhttp)）
    private final DownloadConnection.Factory connectionFactory;
    //输出流写文件
    private final DownloadOutputStream.Factory outputStreamFactory;
    private final ProcessFileStrategy processFileStrategy;
    private final DownloadStrategy downloadStrategy;

    private final Context context;
}

DownloadDispatcher 同步、异步任务调度

负责同步、异步、多任务的调度，执行、取消

//DownloadDispatcher.java

 	private final List<DownloadCall> readyAsyncCalls; //等待的异步任务列表
    private final List<DownloadCall> runningAsyncCalls; //运行中的异步任务列表
    private final List<DownloadCall> runningSyncCalls; //运行中的同步任务列表
    
    //执行单个异步任务
 	public void enqueue(DownloadTask task) {
        skipProceedCallCount.incrementAndGet();
        enqueueLocked(task);
        skipProceedCallCount.decrementAndGet();
    }

	private synchronized void enqueueLocked(DownloadTask task) {
        if (inspectCompleted(task)) return; //判断下载任务是否已完成，完成则回调taskEnd
        if (inspectForConflict(task)) return; //判断任务是否已经在下载队列中

        final int originReadyAsyncCallSize = readyAsyncCalls.size();
        enqueueIgnorePriority(task);
        //如果异步等待列表的数量发生了改变，根据任务优先级重新排序
        if (originReadyAsyncCallSize != readyAsyncCalls.size()) Collections.sort(readyAsyncCalls);
    }

 	private synchronized void enqueueIgnorePriority(DownloadTask task) {
 		//创建DownloadCall
        final DownloadCall call = DownloadCall.create(task, true, store);
        if (runningAsyncSize() < maxParallelRunningCount) {
        	//运行中的异步任务数量小于最大可并行任务数量（默认为5）
        	//则添加到runningAsyncCalls，线程池调度，在子线程中执行此任务
            runningAsyncCalls.add(call);
            getExecutorService().execute(call);
        } else {
            // priority
            readyAsyncCalls.add(call);
        }
    }

构建DownloadCall执行下载请求

每一个task对应一个DownloadCall，执行下载请求

• remoteCheck，预请求，构建一个ConnectTrial，并执行，判断是否支持断点续传，eTag，文件大小等
• localCheck，本地校验是否dirty，dirty则downloadFromBeginning，否则downloadFromBreakpoint
• 校验通过，每一个blockInfo，构建一个DownloadChain，执行每一个chain（责任链模式）

public class DownloadCall extends NamedRunnable implements Comparable<DownloadCall> {

	public static DownloadCall create(DownloadTask task, boolean asyncExecuted,
                                      @NonNull DownloadStore store) {
        return new DownloadCall(task, asyncExecuted, store);
    }
    
    public void execute() throws InterruptedException {
        currentThread = Thread.currentThread();

        boolean retry;
        int retryCount = 0;

        // ready param
        final OkDownload okDownload = OkDownload.with();
        final ProcessFileStrategy fileStrategy = okDownload.processFileStrategy();

        // 重置store中的taskId，回调taskStart()
        inspectTaskStart();
        do {
            // 0. check basic param before start，检查url和是否已被取消
            // 1. create basic info if not exist，通过store创建或者取出断点信息(taskId，自增创建的)
            // 2. remote check.校验文件大小，是否支持断点续传，是否需要重定向，设置blockInfo
            final BreakpointRemoteCheck remoteCheck = createRemoteCheck(info);
            remoteCheck.check();
            cache.setRedirectLocation(task.getRedirectLocation());    
            // 3. waiting for file lock release after file path is confirmed.
            // 4. reuse another info if another info is idle and available for reuse.
            OkDownload.with().downloadStrategy()
                    .inspectAnotherSameInfo(task, info, remoteCheck.getInstanceLength());
				//如果远端校验正常，校验本地，文件是否存在，blockInfo是否正确，outputstream是否支持seek
                if (remoteCheck.isResumable()) {
                    // 5. local check
                    final BreakpointLocalCheck localCheck = createLocalCheck(info,
                            remoteCheck.getInstanceLength());
                    localCheck.check();
                    if (localCheck.isDirty()) {
                        // 6. assemble block data，本地校验异常，如不支持seek
                        fileStrategy.discardProcess(task);
                        assembleBlockAndCallbackFromBeginning(info, remoteCheck,
                                localCheck.getCauseOrThrow());
                    } else {
                        okDownload.callbackDispatcher().dispatch()
                                .downloadFromBreakpoint(task, info);
                    }
                } else {
                    // 6. assemble block data，远端校验异常，如不支持断点续传
                    fileStrategy.discardProcess(task);
                    assembleBlockAndCallbackFromBeginning(info, remoteCheck,
                            remoteCheck.getCauseOrThrow());
                }
          

            // 7. start with cache and info. 真正的启动啦
            start(cache, info);
            if (canceled) break;
            // 8. retry if precondition failed.如果是可修复异常且小于最大重试次数，则retry
        } while (retry);
        inspectTaskEnd(cache, cause, realCause);
    }

//根据blockInfo，构建DownloadChain，责任链模式执行
	 void start(final DownloadCache cache, BreakpointInfo info) throws InterruptedException {
        final List<DownloadChain> blockChainList = new ArrayList<>(info.getBlockCount());
        startBlocks(blockChainList);
    }
}

是否支持断点续传

如果返回文件的一部分，则使用HTTP 206状态码；如果返回整个文件，则使用HTTP 200响应码。

• HTTP/1.1 200 OK（不使用断点续传）
• HTTP/1.1 206 Partial Content（使用断点续传）

Accept-Ranges:用于server到client的应答，client通过该自段判断server是否支持断点续传。

• Accept-Ranges:bytes 表示支持以bytes为单位进行传输
• Accept-Ranges:none 表示不支持断点续传

private static boolean isAcceptRange(@NonNull DownloadConnection.Connected connected)
            throws IOException {
        if (connected.getResponseCode() == HttpURLConnection.HTTP_PARTIAL) return true;

        final String acceptRanges = connected.getResponseHeaderField(ACCEPT_RANGES);
        return "bytes".equals(acceptRanges);
    }

重定向的考虑

如果我们请求的文件的URL是类似http://www.server.com/filename.exe这样的文件，则不会有问题。但是很多软件下载网站的文件下载链接都是通过程序重定向的，比如pchome的ACDSee的HTTP下载地址是：

http://download.pchome.net/php/tdownload2.php?sid=5547&url=/multimedia/viewer/acdc31sr1b051007.exe&svr=1&typ=0

这种地址并没有直接标识文件的位置，而是通过程序进行了重定向。如果向服务器请求这样的URL，服务器就会返回302（Moved Temporarily），意思就是需要重定向，同时在HTTP头中会包含一个Location字段，Location字段的值就是重定向后的目的URL。这时就需要断开当前的连接，而向这个重定向后的服务器发请求。

DownloadChain 责任链模式处理retry/blockInfo/header/connection等

public class DownloadChain implements Runnable {
	void start() throws IOException {
        final CallbackDispatcher dispatcher = OkDownload.with().callbackDispatcher();
        // connect chain
        final RetryInterceptor retryInterceptor = new RetryInterceptor();
        final BreakpointInterceptor breakpointInterceptor = new BreakpointInterceptor();
        connectInterceptorList.add(retryInterceptor);
        connectInterceptorList.add(breakpointInterceptor);
        //指定Range和if-Match等相关表头信息
        connectInterceptorList.add(new HeaderInterceptor()); 
        //通过okHttpClient和RequestBuild构建请求执行，client.newCall(request).execute()
        connectInterceptorList.add(new CallServerInterceptor());

        connectIndex = 0;
        final DownloadConnection.Connected connected = processConnect();
        if (cache.isInterrupt()) {
            throw InterruptException.SIGNAL;
        }

        dispatcher.dispatch().fetchStart(task, blockIndex, getResponseContentLength());
        // fetch chain
        final FetchDataInterceptor fetchDataInterceptor =
                new FetchDataInterceptor(blockIndex, connected.getInputStream(),
                        getOutputStream(), task);
        fetchInterceptorList.add(retryInterceptor);
        fetchInterceptorList.add(breakpointInterceptor);
        //读取字节流，写入outputstream
        fetchInterceptorList.add(fetchDataInterceptor);

        fetchIndex = 0;
        final long totalFetchedBytes = processFetch();
        dispatcher.dispatch().fetchEnd(task, blockIndex, totalFetchedBytes);
    }
}

断点BreakPointInfo存储

如果引入了com.liulishuo.okdownload:sqlite，则返回一个BreakpointStoreOnSQLite实例，支持本地化存储断点信息（否则BreakpointStoreOnCache只支持内存缓存断点信息）

如果只支持内存缓存断点信息，则退出app，则没了；支持sqlite，本地化数据库存储，

downloadDispatcher中的store 是RemitStoreOnSQLite实例，持有BreakpointStoreOnSQLite的引用

public static @NonNull DownloadStore createDefaultDatabase(Context context) {
        // You can import through com.liulishuo.okdownload:sqlite:{version}
        final String storeOnSqliteClassName
                = "com.liulishuo.okdownload.core.breakpoint.BreakpointStoreOnSQLite";
        try {
            final Constructor constructor = Class.forName(storeOnSqliteClassName)
                    .getDeclaredConstructor(Context.class);
            return (DownloadStore) constructor.newInstance(context);
        } catch (ClassNotFoundException ignored) {
        } catch (InstantiationException ignored) {
        } catch (IllegalAccessException ignored) {
        } catch (NoSuchMethodException ignored) {
        } catch (InvocationTargetException ignored) {
        }
        return new BreakpointStoreOnCache(); //默认只支持内存缓存断点信息
    }

public class BreakpointStoreOnSQLite implements DownloadStore {

    private static final String TAG = "BreakpointStoreOnSQLite";
    protected final BreakpointSQLiteHelper helper;
    protected final BreakpointStoreOnCache onCache;

    public BreakpointStoreOnSQLite(Context context) {
    	//BreakpointSQLiteHelper extends SQLiteOpenHelper，对应本地存储
    	//创建数据库，创建table，对应breakpoint、block、taskFileDirty
        this.helper = new BreakpointSQLiteHelper(context.getApplicationContext());
        //对应内存缓存处理
        this.onCache = new BreakpointStoreOnCache(helper.loadToCache(),
                helper.loadDirtyFileList(),
                helper.loadResponseFilenameToMap());
    }

	public DownloadStore createRemitSelf() {
        return new RemitStoreOnSQLite(this); //持有BreakpointStoreOnSQLite的引用
    }
}

public class RemitStoreOnSQLite implements RemitSyncExecutor.RemitAgent, DownloadStore {

    private static final String TAG = "RemitStoreOnSQLite";
    @NonNull private final RemitSyncToDBHelper remitHelper;

    @NonNull private final BreakpointStoreOnSQLite onSQLiteWrapper;
    @NonNull private final BreakpointSQLiteHelper sqLiteHelper;
    @NonNull private final DownloadStore sqliteCache;

    RemitStoreOnSQLite(@NonNull BreakpointStoreOnSQLite sqlite) {
        this.remitHelper = new RemitSyncToDBHelper(this);

        this.onSQLiteWrapper = sqlite;
        this.sqliteCache = onSQLiteWrapper.onCache;
        this.sqLiteHelper = onSQLiteWrapper.helper;
    }
}

断点续传表头信息

request（客户端 -> 服务端）：
Range：指定下载文件的某一段大小及其单位，字节偏移从0开始。
If-Match：用于匹配ETag

response（服务器 -> 客户端）：
Etag：用于标识/保证文件的唯一性、完整性，每次文件有更新该值就会变化。
Content-Length：
Content-Ranges：指定了返回的文件资源的字节范围。
Transfer-Encoding：chunked，利用分块传输
Accept-Ranges:判断server是否支持断点续传。（bytes支持以bytes为单位进行传输，none不支持）

	Ranges:    (unit=first byte pos)-[last byte pos]
    Ranges:    bytes=4000- 下载从第4000字节开始到文件结束部分
    Ranges:    bytes=0~N 下载第0-N字节范围的内容
    Ranges:    bytes=M-N 下载第M－N字节范围的内容
    Ranges:    bytes=-N 下载最后N字节内容

remoteCheck的Range

Range:bytes=0-0

参考：
HTTP断点续传原理
http协议 文件下载原理及多线程断点续传
文件断点续传功能的原理