RandomAccessFile 解决多线程下载及断点续传
导读：本篇文章主要介绍RandomAccessFile，该类是IO流体系中功能最丰富的文件内容访问类，既可以读取文件内容，也可以向文件输出数据。总结本篇文章希望对从事相关工作的同学能够有所帮助或者启发
一、背景
在针对文件处理当网络环境不好，出现上传失败的时候，可以对失败的Part进行独立的重试，而不需要重新上传其他的Part；中途暂停之后，可以从上次上传完成的Part的位置继续上传。或者要上传到OSS的本地文件很大的时候，可以并行上传多个Part以加快上传；再或者面对一些文件比较大时，我们需要对大文件进行切割分批上传完后再合并处理。
二、RandomAccessFile简介
RandomAccessFile既可以读取文件内容，也可以向文件输出数据。同时，RandomAccessFile支持“随机访问”的方式，程序快可以直接跳转到文件的任意地方来读写数据。
由于RandomAccessFile可以自由访问文件的任意位置，所以如果需要访问文件的部分内容，而不是把文件从头读到尾，使用RandomAccessFile将是更好的选择。
与OutputStream、Writer等输出流不同的是，RandomAccessFile允许自由定义文件记录指针，RandomAccessFile可以不从开始的地方开始输出，因此RandomAccessFile可以向已存在的文件后追加内容。如果程序需要向已存在的文件后追加内容，则应该使用RandomAccessFile。
二、RandomAccessFile方法介绍
从类图中可以看出RandomAccessFile实现DataInput和DataOutput数据写入和数据写出函数，下面是具体实现函数声明。
▐ RandomAccessFile的构造函数
RandomAccessFile类有两个构造函数，其实这两个构造函数基本相同，只不过是指定文件的形式不同—。
一个需要使用String参数来指定文件名
另一个个使用File参数来指定文件本身。
除此之外，创建RandomAccessFile对象时还需要指定一个mode参数，该参数指定RandomAccessFile的访问模式，一共有4种模式。
- **"r" : ** 以只读方式打开。调用结果对象的任何 write 方法都将导致抛出 IOException。
- "rw": 打开以便读取和写入。
- "rws": 打开以便读取和写入。相对于 "rw"，"rws" 还要求对“文件的内容”或“元数据”的每个更新都同步写入到基础存储设备。
- "rwd" : 打开以便读取和写入，相对于 "rw"，"rwd" 还要求对“文件的内容”的每个更新都同步写入到基础存储设备。
▐ RandomAccessFile的重要方法
RandomAccessFile类包含了一个记录指针，用以标识当前读写处的位置，当程序新创建一个RandomAccessFile对象时，该对象的文件记录指针位于文件头（也就是0处）,当读/写了n个字节后，文件记录指针将会向后移动n个字节。除此之外，RandomAccessFile可以自由的移动记录指针，即可以向前移动，也可以向后移动。RandomAccessFile包含了以下两个方法来操作文件的记录指针.
- long getFilePointer(); 返回文件记录指针的当前位置
- void seek(long pos); 将文件记录指针定位到pos位置
三、RandomAccessFile的使用
▐ 指定位置读取文件
public static void main(String[] args) {
RandomAccessFile accessFile = null;
try {
File file = new File(filePath);
accessFile = new RandomAccessFile(file, "r");
// 获取 RandomAccessFile对象文件指针的位置，初始位置为0
log.debug("输入内容：{}", accessFile.getFilePointer());
// 移动文件记录指针的位置
accessFile.seek(1000);
byte[] b = new byte[1024];
int hasRead = 0;
//循环读取文件
while ((hasRead = accessFile.read(b)) > 0) {
//输出文件读取的内容
System.out.print(new String(b, 0, hasRead));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
accessFile.close();
}
}
在上面的程序的关键代码两处，一处是创建了RandomAccessFile对象，该对象以只读模式打开了文件，这意味着RandomAccessFile文件只能读取文件内容，不能执行写入。第二处调用了seek（1000）方法，是指把文件的记录指针定位到1000字节的位置。也就是说程序将从1000字节开始读取数据。其他部分的代码的读取方式和其他的输入流没有区别。
▐ 向文件中追加内容
public static void main(String[] args) {
RandomAccessFile accessFile = null;
File file = null;
try {
file = new File(filePath);
// 以读写的方式打开一个RandomAccessFile对象
accessFile = new RandomAccessFile(file, "rw");
//将记录指针移动到该文件的最后
accessFile.seek(accessFile.length());
//向文件末尾追加内容
accessFile.writeChars("这是追加内容。。");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
accessFile.close();
}
}
上面代码先以读，写方式创建了一个RandomAccessFile对象，然后将文件记录指针移动到最后，接下来使用RandomAccessFile向文件中写入内容。和其他输出例OutputStream的方式相同。每运行一次上面的程序，就能发现text.txt文件中多添加了一行内容。
▐ 向文件指定位置插入内容
注：RandomAccessFile不能向文件的指定位置插入内容，如果直接将文件记录指针移动到中间某位置后开始输出，则新输出的内容会覆盖文件原有的内容，如果需要向指定位置插入内容，程序需要先把插入点后面的内容写入缓存区，等把需要插入的数据写入到文件后，再将缓存区的内容追加到文件后面。
/**
* 向文件指定位置插入内容
*
* @param filePath 源文件路径
* @param pos 插入文件指定位置
* @param writeContent 写入内容
*/
private static void readFileThenWrite(String filePath, long pos, String writeContent) throws IOException {
RandomAccessFile raf = null;
File tempFile = File.createTempFile("tmp", null);
tempFile.deleteOnExit();
try {
// 以读写的方式打开一个RandomAccessFile对象
raf = new RandomAccessFile(new File(filePath), "rw");
// 创建一个临时文件来保存插入点后的数据
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(tempFile);
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(tempFile);
// 把文件记录指针定位到pos位置
raf.seek(pos);
raf.seek(pos);
//------------将插入点后的内容读入临时文件中保存------------
byte[] bytes = new byte[64];
//用于保存实际读取的字节数据
int hasRead = 0;
//使用循环读取插入点后的数据
while ((hasRead = raf.read(bytes)) != -1) {
//将读取的内容写入临时文件
fileOutputStream.write(bytes, 0, hasRead);
}
//------------用于插入内容 ------------
//把文件记录指针重新定位到pos位置
raf.seek(pos);
//追加需要插入的内容
raf.write(writeContent.getBytes());
//追加临时文件中的内容
while ((hasRead = fileInputStream.read(bytes)) != -1) {
//将读取的内容写入临时文件
raf.write(bytes, 0, hasRead);
}
} catch (Exception e) {
throw e;
}
}
上面的程序使用File类的createTempFile方法创建了一个临时文件（该文件将在JVM退出后被删除），用于保存被插入点后面的内容。程序先将文件中插入点后的内容读入临时文件中，然后重新定位到插入点，将需要插入的内容添加到文件后面，最后将临时文件的内容添加到文件后面，通过这个过程就可以向指定文件，指定位置插入内容。每次运行上面的程序，都会看到文件中多了一行内容。
四、总结
通过阅读RandomAccessFile源码，你会发现虽然方法虽然多，但它有一个最大的局限，就是只能读写文件，不能读写其他IO节点。
但是由于RandomAccessFile可以自由访问文件的任意位置，所以如果需要访问文件的部分内容，而不是把文件从头读到尾，因此RandomAccessFile的一个重要使用场景就是网络请求中的多线程下载及断点续传。
本篇文章主要介绍RandomAccessFile，该类是IO流体系中功能最丰富的文件内容访问类，既可以读取文件内容，也可以向文件输出数据，总结本篇文章主要是为了承接上篇文章 《微服务架构 | 怎样解决超大附件分片上传？》的话题对于文件分片的处理的一个知识点的补充。