Android实现下载工具的简单代码

下载应该是每个App都必须的一项功能，不采用第三方框架的话，就需要我们自己去实现下载工具了。如果我们自己实现可以怎么做呢？

首先如果服务器文件支持断点续传，则我们需要实现的主要功能点如下：

多线程、断点续传下载
下载管理：开始、暂停、继续、取消、重新开始

如果服务器文件不支持断点续传，则只能进行普通的单线程下载，而且不能暂停、继续。当然一般情况服务器文件都应该支持断点续传吧！

下边分别是单个任务下载、多任务列表下载、以及service下载的效果图：

single_task

task_manage

service_task

基本实现原理：

接下来看看具体的实现原理，由于我们的下载是基于okhttp实现的，首先我们需要一个OkHttpManager类，进行最基本的网络请求封装：

public class OkHttpManager {
  ............省略..............
  
  public Call initRequest(String url, long start, long end, final Callback callback) {
    Request request = new Request.Builder()
        .url(url)
        .header("Range", "bytes=" + start + "-" + end)
        .build();
    Call call = builder.build().newCall(request);
    call.enqueue(callback);
    return call;
  }
  
  public Response initRequest(String url) throws IOException {
    Request request = new Request.Builder()
        .url(url)
        .header("Range", "bytes=0-")
        .build();
    return builder.build().newCall(request).execute();
  }
  
  public Response initRequest(String url, String lastModify) throws IOException {
    Request request = new Request.Builder()
        .url(url)
        .header("Range", "bytes=0-")
        .header("If-Range", lastModify)
        .build();
    return builder.build().newCall(request).execute();
  }
  
  public void setCertificates(InputStream... certificates) {
    try {
      CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
      KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
      keyStore.load(null);
      int index = 0;
      for (InputStream certificate : certificates) {
        String certificateAlias = Integer.toString(index++);
        keyStore.setCertificateEntry(certificateAlias, certificateFactory.generateCertificate(certificate));
        try {
          if (certificate != null)
            certificate.close();
        } catch (IOException e) {
        }
      }
      SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
      TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
      trustManagerFactory.init(keyStore);
      sslContext.init(null, trustManagerFactory.getTrustManagers(), new SecureRandom());
      builder.sslSocketFactory(sslContext.getSocketFactory());
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

这个类里包含了基本的超时配置、根据断点信息发起异步请求、校验服务器文件是否有更新、https证书配置等。这样网络请求部分就有了。

接下来，我们还需要数据库的支持，以便记录下载文件的基本信息，这里我们使用SQLite，只有一张表：

  public static final String CREATE_DOWNLOAD_INFO = "create table download_info ("
      + "id integer primary key autoincrement, "
      + "url text, "
      + "path text, "
      + "name text, "
      + "child_task_count integer, "
      + "current_length integer, "
      + "total_length integer, "
      + "percentage real, "
      + "last_modify text, "
      + "date text)";

当然还有对应表的增删改查工具类，具体的可参考源码。

由于需要下载管理，所以线程池也是必不可少的，这样可以避免过多的创建子线程，达到复用的目的，当然线程池的大小可以根据需求进行配置，主要代码如下：

public class ThreadPool {
  //可同时下载的任务数（核心线程数）
  private int CORE_POOL_SIZE = 3;
  //缓存队列的大小（最大线程数）
  private int MAX_POOL_SIZE = 20;
  //非核心线程闲置的超时时间（秒），如果超时则会被回收
  private long KEEP_ALIVE = 10L;
  private ThreadPoolExecutor THREAD_POOL_EXECUTOR;
  private ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
    private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger();
    @Override
    public Thread newThread(@NonNull Runnable runnable) {
      return new Thread(runnable, "download_task#" + mCount.getAndIncrement());
    }
  };
  ...................省略................
  public void setCorePoolSize(int corePoolSize) {
    if (corePoolSize == 0) {
      return;
    }
    CORE_POOL_SIZE = corePoolSize;
  }
  public void setMaxPoolSize(int maxPoolSize) {
    if (maxPoolSize == 0) {
      return;
    }
    MAX_POOL_SIZE = maxPoolSize;
  }
  public int getCorePoolSize() {
    return CORE_POOL_SIZE;
  }
  public int getMaxPoolSize() {
    return MAX_POOL_SIZE;
  }
  public ThreadPoolExecutor getThreadPoolExecutor() {
    if (THREAD_POOL_EXECUTOR == null) {
      THREAD_POOL_EXECUTOR = new ThreadPoolExecutor(
          CORE_POOL_SIZE, MAX_POOL_SIZE,
          KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS,
          new LinkedBlockingDeque<Runnable>(),
          sThreadFactory);
    }
    return THREAD_POOL_EXECUTOR;
  }
}

接下来就是我们核心的下载类FileTask了，它实现了Runnable接口，这样就能在线程池中执行，首先看下run()方法的逻辑：

@Override
  public void run() {
    try {
      File saveFile = new File(path, name);
      File tempFile = new File(path, name + ".temp");
      DownloadData data = Db.getInstance(context).getData(url);
      if (Utils.isFileExists(saveFile) && Utils.isFileExists(tempFile) && data != null) {
        Response response = OkHttpManager.getInstance().initRequest(url, data.getLastModify());
        if (response != null && response.isSuccessful() && Utils.isNotServerFileChanged(response)) {
          TEMP_FILE_TOTAL_SIZE = EACH_TEMP_SIZE * data.getChildTaskCount();
          onStart(data.getTotalLength(), data.getCurrentLength(), "", true);
        } else {
          prepareRangeFile(response);
        }
        saveRangeFile();
      } else {
        Response response = OkHttpManager.getInstance().initRequest(url);
        if (response != null && response.isSuccessful()) {
          if (Utils.isSupportRange(response)) {
            prepareRangeFile(response);
            saveRangeFile();
          } else {
            saveCommonFile(response);
          }
        }
      }
    } catch (IOException e) {
      onError(e.toString());
    }
  }

如果下载的目标文件、记录断点的临时文件、数据库记录都存在，则我们先判断服务器文件是否有更新，如果没有更新则根据之前的记录直接开始下载，否则需要先进行断点下载前的准备。如果记录文件不全部存在则需要先判断是否支持断点续传，如果支持则按照断点续传的流程进行，否则采用普通下载。

首先看下prepareRangeFile()方法，在这里进行断点续传的准备工作：

private void prepareRangeFile(Response response) {
   .................省略.................
    try {
      File saveFile = Utils.createFile(path, name);
      File tempFile = Utils.createFile(path, name + ".temp");
      long fileLength = response.body().contentLength();
      onStart(fileLength, 0, Utils.getLastModify(response), true);
      Db.getInstance(context).deleteData(url);
      Utils.deleteFile(saveFile, tempFile);
      saveRandomAccessFile = new RandomAccessFile(saveFile, "rws");
      saveRandomAccessFile.setLength(fileLength);
      tempRandomAccessFile = new RandomAccessFile(tempFile, "rws");
      tempRandomAccessFile.setLength(TEMP_FILE_TOTAL_SIZE);
      tempChannel = tempRandomAccessFile.getChannel();
      MappedByteBuffer buffer = tempChannel.map(READ_WRITE, 0, TEMP_FILE_TOTAL_SIZE);
      long start;
      long end;
      int eachSize = (int) (fileLength / childTaskCount);
      for (int i = 0; i < childTaskCount; i++) {
        if (i == childTaskCount - 1) {
          start = i * eachSize;
          end = fileLength - 1;
        } else {
          start = i * eachSize;
          end = (i + 1) * eachSize - 1;
        }
        buffer.putLong(start);
        buffer.putLong(end);
      }
    } catch (Exception e) {
      onError(e.toString());
    } finally {
      .............省略............
    }
  }

首先是清除历史记录，创建新的目标文件和临时文件，childTaskCount代表文件需要通过几个子任务去下载，这样就可以得到每个子任务需要下载的任务大小，进而得到具体的断点信息并记录到临时文件中。文件下载我们采用MappedByteBuffer 类，相比RandomAccessFile 更加的高效。同时执行onStart()方法将代表下载的准备阶段，具体细节后面会说到。

接下来看saveRangeFile()方法：

private void saveRangeFile() {
     .................省略..............
    for (int i = 0; i < childTaskCount; i++) {
      final int tempI = i;
      Call call = OkHttpManager.getInstance().initRequest(url, range.start[i], range.end[i], new Callback() {
        @Override
        public void onFailure(Call call, IOException e) {
          onError(e.toString());
        }
        @Override
        public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
          startSaveRangeFile(response, tempI, range, saveFile, tempFile);
        }
      });
      callList.add(call);
    }
    .................省略..............
  }

就是根据临时文件保存的断点信息发起childTaskCount数量的异步请求，如果响应成功则通过startSaveRangeFile()方法分段保存文件：

private void startSaveRangeFile(Response response, int index, Ranges range, File saveFile, File tempFile) {
   .................省略..............
    try {
      saveRandomAccessFile = new RandomAccessFile(saveFile, "rws");
      saveChannel = saveRandomAccessFile.getChannel();
      MappedByteBuffer saveBuffer = saveChannel.map(READ_WRITE, range.start[index], range.end[index] - range.start[index] + 1);
      tempRandomAccessFile = new RandomAccessFile(tempFile, "rws");
      tempChannel = tempRandomAccessFile.getChannel();
      MappedByteBuffer tempBuffer = tempChannel.map(READ_WRITE, 0, TEMP_FILE_TOTAL_SIZE);
      inputStream = response.body().byteStream();
      int len;
      byte[] buffer = new byte[BUFFER_SIZE];
      while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
        //取消
        if (IS_CANCEL) {
          handler.sendEmptyMessage(CANCEL);
          callList.get(index).cancel();
          break;
        }
        saveBuffer.put(buffer, 0, len);
        tempBuffer.putLong(index * EACH_TEMP_SIZE, tempBuffer.getLong(index * EACH_TEMP_SIZE) + len);
        onProgress(len);
        //退出保存记录
        if (IS_DESTROY) {
          handler.sendEmptyMessage(DESTROY);
          callList.get(index).cancel();
          break;
        }
        //暂停
        if (IS_PAUSE) {
          handler.sendEmptyMessage(PAUSE);
          callList.get(index).cancel();
          break;
        }
      }
      addCount();
    } catch (Exception e) {
      onError(e.toString());
    } finally {
      .................省略..............
    }

在while循环中进行目前文件的写入和将当前下载到的位置保存到临时文件：

 saveBuffer.put(buffer, 0, len);
 tempBuffer.putLong(index * EACH_TEMP_SIZE, tempBuffer.getLong(index * EACH_TEMP_SIZE) + len);

同时调用onProgress()方法将进度发送出去，其中取消、退出保存记录、暂停需要中断while循环。

因为下载是在子线程进行的，但我们一般需要在UI线程根据下载状态来更新UI，所以我们通过Handler将下载过程的状态数据发送到UI线程：即调用handler.sendEmptyMessage()方法。

最后FileTask类还有一个saveCommonFile()方法，即进行不支持断点续传的普通下载。

前边我们提到了通过Handler将下载过程的状态数据发送到UI线程，接下看下ProgressHandler类基本的处理：

private Handler mHandler = new Handler() {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
      super.handleMessage(msg);
      switch (mCurrentState) {
        case START:
          break;
        case PROGRESS:
          break;
        case CANCEL:
          break;
        case PAUSE:
          break;
        case FINISH:
          break;
        case DESTROY:
          break;
        case ERROR:
          break;
      }
    }
  };

在handleMessage()方法中，我们根据当前的下载状态进行相应的操作。
如果是START则需要将下载数据插入数据库，执行初始化回调等；如果是PROGRESS则执行下载进度回调；如果是CANCEL则删除目标文件、临时文件、数据库记录并执行对应回调等；如果是PAUSE则更新数据库文件记录并执行暂停的回调等；如果是FINISH则删除临时文件和数据库记录并执行完成的回调；如果是DESTROY则代表直接在Activity中下载，退出Activity则会更新数据库记录；最后的ERROR则对应出错的情况。具体的细节可参考源码。

最后在DownloadManger类里使用线程池执行下载操作：

ThreadPool.getInstance().getThreadPoolExecutor().execute(fileTask);

 //如果正在下载的任务数量等于线程池的核心线程数，则新添加的任务处于等待状态
    if (ThreadPool.getInstance().getThreadPoolExecutor().getActiveCount() == ThreadPool.getInstance().getCorePoolSize()) {
      downloadCallback.onWait();
    }

以及判断新添加的任务是否处于等待的状态，方便在UI层处理。到这里核心的实现原理就完了，更多的细节可以参考源码。

如何使用：

DownloadManger是个单例类，在这里封装在了具体的使用操作，我们可以根据url进行下载的开始、暂停、继续、取消、重新开始、线程池配置、https证书配置、查询数据的记录数据、获得当前某个下载状态的数据：

开始一个下载任务我们可以通过三种方式来进行：
1、通过DownloadManager类的start(DownloadData downloadData, DownloadCallback downloadCallback)方法，data可以设置url、保存路径、文件名、子任务数量：
2、先执行DownloadManager类的setOnDownloadCallback(DownloadData downloadData, DownloadCallback downloadCallback)方法，绑定data和callback，再执行start(String url)方法。

3、链式调用，需要通过DUtil类来进行：例如

DUtil.init(mContext)
        .url(url)
        .path(Environment.getExternalStorageDirectory() + "/DUtil/")
        .name(name.xxx)
        .childTaskCount(3)
        .build()
        .start(callback);

start()方法会返回DownloadManager类的实例，如果你不关心返回值，使用DownloadManger.getInstance(context)同样可以得到DownloadManager类的实例，以便进行后续的暂停、继续、取消等操作。

关于callback可以使用DownloadCallback接口实现完整的回调：

new DownloadCallback() {
          //开始
          @Override
          public void onStart(long currentSize, long totalSize, float progress) {
          }
          //下载中
          @Override
          public void onProgress(long currentSize, long totalSize, float progress) { 
          }
          //暂停
          @Override
          public void onPause() {
          }
          //取消
          @Override
          public void onCancel() {
          }
          //下载完成
          @Override
          public void onFinish(File file) { 
          }
          //等待
          @Override
          public void onWait() {
          }
          //下载出错
          @Override
          public void onError(String error) {
          }
        }

也可以使用SimpleDownloadCallback接口只实现需要的回调方法。

暂停下载中的任务：pause(String url)

继续暂停的任务：resume(String url)
     ps：不支持断点续传的文件无法进行暂停和继续操作。

取消任务：cancel(String url)，可以取消下载中、或暂停的任务。

重新开始下载：restart(String url)，暂停、下载中、已取消、已完成的任务均可重新开始下载。
下载数据保存：destroy(String url)、destroy(String... urls)，如在Activity中直接下载，直接退出时可在onDestroy()方法中调用，以保存数据。
配置线程池：setTaskPoolSize(int corePoolSize, int maxPoolSize)，设置核心线程数以及总线程数。
配置okhttp证书：setCertificates(InputStream... certificates)
在数据库查询单个数据DownloadData getDbData(String url)，查询全部数据：List<DownloadData> getAllDbData()
ps：数据库不保存已下载完成的数据
获得下载队列中的某个文件数据：DownloadData getCurrentData(String url)
到这里基本的就介绍完了，更多的细节和具体的使用都在demo中，不合理的地方还请多多指教哦。

github地址：https://github.com/Othershe/DUtil

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