一文带你层层解锁「文件下载」的奥秘

秋风的笔记

发布于 2020-10-27 11:44:11

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发布于 2020-10-27 11:44:11

文章被收录于专栏：秋风的笔记

大家好我是秋风，今天带来的主题是关于文件下载，在我之前曾经发过一篇文件上传的文章（一文了解文件上传全过程（1.8w字深度解析，进阶必备），反响还不错，时隔多日，由于最近有研究一些媒体相关的工作，因此打算对下载做一个整理，因此他的兄弟篇诞生了，带你领略文件下载的奥秘。本文会花费你较长的时间阅读，建议先收藏/点赞，然后查看你感兴趣的部分，平时也可以充当当做字典的效果来查询。

:) 不整不知道，一整，居然整出这么多情况，我只是想简单地做个页面仔。

前言

一图览全文，可以先看看大纲适不适合自己，如果你喜欢则继续往下阅读。

一文了解文件下载

这一节呢，主要介绍一些前置知识，对一些基础知识的介绍，如果你觉得你是这个。⬇️⬇️⬇️，你可以跳过前言。

和荣耀王者说你嘛呢？_荣耀_王者表情

前端的文件下载主要是通过 <a> ，再加上 download属性,有了它们让我们的下载变得简单。

download此属性指示浏览器下载 URL 而不是导航到它，因此将提示用户将其保存为本地文件。如果属性有一个值，那么此值将在下载保存过程中作为预填充的文件名（如果用户需要，仍然可以更改文件名）。此属性对允许的值没有限制，但是 / 和 \ 会被转换为下划线。大多数文件系统限制了文件名中的标点符号，故此，浏览器将相应地调整建议的文件名。( 摘自 https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTML/Element/a)

注意:

此属性仅适用于同源 URL。
尽管 HTTP URL 需要位于同一源中，但是可以使用 blob: URL 和 data: URL ，以方便用户下载使用 JavaScript 生成的内容（例如使用在线绘图 Web 应用程序创建的照片）。

因此下载 url 主要有三种方式。(本文大部分以 blob 的方式进行演示)

image-20200830153314861

兼容性

可以看到它的兼容性也非常的可观（https://www.caniuse.com/#search=download）

image-20200817232216749

为了避免很多代码的重复性，因为我抽离出了几个公共函数。(该部分可跳过，名字都比较可读，之后若是遇到不明白则可以在这里寻找)

export function downloadDirect(url) {
    const aTag = document.createElement('a');
    aTag.download = url.split('/').pop();
    aTag.href = url;
    aTag.click()
}
export function downloadByContent(content, filename, type) {
    const aTag = document.createElement('a');
    aTag.download = filename;
    const blob = new Blob([content], { type });
    const blobUrl = URL.createObjectURL(blob);
    aTag.href = blobUrl;
    aTag.click();
    URL.revokeObjectURL(blob);
}
export function downloadByDataURL(content, filename, type) {
    const aTag = document.createElement('a');
    aTag.download = filename;
    const dataUrl = `data:${type};base64,${window.btoa(unescape(encodeURIComponent(content)))}`;
    aTag.href = dataUrl;
    aTag.click();
}
export function downloadByBlob(blob, filename) {
    const aTag = document.createElement('a');
    aTag.download = filename;
    const blobUrl = URL.createObjectURL(blob);
    aTag.href = blobUrl;
    aTag.click();
    URL.revokeObjectURL(blob);
}
export function base64ToBlob(base64, type) {
    const byteCharacters = atob(base64);
    const byteNumbers = new Array(byteCharacters.length);
    for (let i = 0; i < byteCharacters.length; i++) {
        byteNumbers[i] = byteCharacters.charCodeAt(i);
    }
    const buffer = Uint8Array.from(byteNumbers);
    const blob = new Blob([buffer], { type });
    return blob;
}

?????????????????????????????

(手动给不看以上内容的大佬画分割线）

所有示例Github地址: https://github.com/hua1995116/node-demo/tree/master/file-download 在线Demo: https://qiufeng.blue/demo/file-download/index.html

前端文件下载

后端

本文后端所有示例均以 koa / 原生 js 实现。

后端返回文件流

这种情况非常简单，我们只需要直接将后端返回的文件流以新的窗口打开，即可直接下载了。

// 前端代码
<button id="oBtnDownload">点击下载</button>
<script>
oBtnDownload.onclick = function(){
    window.open('http://localhost:8888/api/download?filename=1597375650384.jpg', '_blank')
}
</script>

// 后端代码
router.get('/api/download', async (ctx) => {
    const { filename } = ctx.query;
    const fStats = fs.statSync(path.join(__dirname, './static/', filename));
    ctx.set({
        'Content-Type': 'application/octet-stream',
        'Content-Disposition': `attachment; filename=${filename}`,
        'Content-Length': fStats.size
    });
    ctx.body = fs.readFileSync(path.join(__dirname, './static/', filename));
})

能够让浏览器自动下载文件，主要有两种情况:

一种为使用了Content-Disposition属性。

我们来看看该字段的描述。

在常规的HTTP应答中，Content-Disposition 响应头指示回复的内容该以何种形式展示，是以内联的形式（即网页或者页面的一部分），还是以附件的形式下载并保存到本地 --- 来源 MDN(https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTTP/Headers/Content-Disposition)

再来看看它的语法

Content-Disposition: inline
Content-Disposition: attachment
Content-Disposition: attachment; filename="filename.jpg"

很简单，只要设置成最后一种形态我就能成功让文件从后端进行下载了。

另一种为浏览器无法识别的类型

例如输入 http://localhost:8888/static/demo.sh，浏览器无法识别该类型，就会自动下载。

不知道小伙伴们有没有遇到过这样的一个情况，我们输入一个正确的静态 js 地址，没有配置Content-Disposition，但是却会被意外的下载。

例如像以下的情况。

2020-08-30-17.01.52

006r3PQBjw1fav4dsikh6j308c0g5gm1

这很可能是由于你的 nginx 少了这一行配置.

include mime.types;

导致默认走了 application/octet-stream，浏览器无法识别就下载了文件。

后端返回静态站点地址

通过静态站点下载，这里要分为两种情况，一种为可能该服务自带静态目录，即为同源情况，第二种情况为适用了第三方静态存储平台，例如阿里云、腾讯云之类的进行托管，即非同源（当然也有些平台直接会返回）。

同源

同源情况下是非常简单，先上代码，直接调用一下函数就能轻松实现下载。

import {downloadDirect} from '../js/utils.js';
axios.get('http://localhost:8888/api/downloadUrl').then(res => {
        if(res.data.code === 0) {
            downloadDirect(res.data.data.url);
        }
})

非同源

我们也可以从 MDN 上看到，虽然 download 限制了非同源的情况，但是！！但是！！但是可以使用 blob: URL 和 data: URL ，因此我们只要将文件内容进行下载转化成 blob 就可以了。

整个过程如下

image-20200830174735143

<button id="oBtnDownload">点击下载</button>
    <script type="module">
        import {downloadByBlob} from '../js/utils.js';
        function download(url) {
            axios({
                method: 'get',
                url,
                responseType: 'blob'
            }).then(res => {
                downloadByBlob(res.data, url.split('/').pop());
            }) 
        }
        oBtnDownload.onclick = function(){
           axios.get('http://localhost:8888/api/downloadUrl').then(res => {
                if(res.data.code === 0) {
                    download(res.data.data.url);
                }
            })
        }
    </script>

现在非同源的也可以愉快地下载啦。

后端返回字符串（base64）

有时候我们也会遇到一些新手后端返回字符串的情况，这种情况很少见，但是来了我们也不慌，顺便可以向后端小哥秀一波操作，不管啥数据，咱都能给你下载下来。

ps: 前提是安全无污染的资源 :) , 正经文章的招牌闪闪发光。

这种情况下，我需要模拟下后端小哥的骚操作，因此有后端代码。

994b6f2egy1fgryfevtpvj208c08cmxd

核心过程

image-20200830174752476

// node 端
router.get('/api/base64', async (ctx) => {
    const { filename } = ctx.query;
    const content = fs.readFileSync(path.join(__dirname, './static/', filename));
    const fStats = fs.statSync(path.join(__dirname, './static/', filename));
    console.log(fStats);
    ctx.body = {
        code: 0,
        data: {
            base64: content.toString('base64'),
            filename,
            type: mime.getType(filename)
        }
    }
})

// 前端
<button id="oBtnDownload">点击下载</button>
<script type="module">
import {base64ToBlob, downloadByBlob} from '../js/utils.js';
function download({ base64, filename, type }) {
    const blob = base64ToBlob(blob, type);
    downloadByBlob(blob, filename);
}
oBtnDownload.onclick = function(){
    axios.get('http://localhost:8888/api/base64?filename=1597375650384.jpg').then(res => {
        if(res.data.code === 0) {
            download(res.data.data);
        }
    })
}
</script>

思路其实还是利用了我们上面说的 <a> 标签。但是在这个步骤前，多了一个步骤就是，需要将我们的 base64 字符串转化为二进制流，这个东西，在我的前一篇文件上传中也常常提到，毕竟文件就是以二进制流的形式存在。不过也很简单，js 拥有内置函数 atob。极大地提高了我们转换的效率。

纯前端

上面介绍借助后端来完成文件下载的相关方法，接下来我们来介绍介绍纯前端来完成文件下载的一些方法。

方法一: blob: URL

image-20200831230800538

方法二: data: URL

image-20200831230810963

由于 data:URL 会有长度的限制，因此下面的所有例子都会采用 blob 的方式来进行演示。

json/text

下载text和json非常的简单，可以直接构造一个 Blob。

Blob(blobParts[, options])
返回一个新创建的 Blob 对象，其内容由参数中给定的数组串联组成。

// html
<textarea name="" id="text" cols="30" rows="10"></textarea>
<button id="textBtn">下载文本</button>
<p></p>
<textarea name="" id="json" cols="30" rows="10" disabled>
{
    "name": "秋风的笔记"
}
</textarea>
<button id="jsonBtn">下载JSON</button>

//js
import {downloadByContent, downloadByDataURL} from '../js/utils.js';
textBtn.onclick = () => {
        const value = text.value;
        downloadByContent(value, 'hello.txt', 'text/plain');
    // downloadByDataURL(value, 'hello.txt', 'text/plain');
}
jsonBtn.onclick = () => {
        const value = json.value;
        downloadByContent(value, 'hello.json', 'application/json');
     // downloadByDataURL(value, 'hello.json', 'application/json');
}

效果图

2020-08-30-17.53.32

注释代码为 data:URL 的展示部分，由于是第一个例子，因此我讲展示代码，后面都省略了，但是你也可以通过调用 downloadByDataURL 方法，找不到该方法的定义请滑到文章开头哦~

excel

excel 可以说是我们部分前端打交道很深的一个场景，什么数据中台，天天需要导出各种报表。以前都是前端请求后端，来获取一个 excel 文件地址。现在让我们来展示下纯前端是如何实现下载excel。

简单excel

表格长这个模样，比较简陋的形式

image-20200829170347728

const template = '<html xmlns:o="urn:schemas-microsoft-com:office:office" '
            +'xmlns:x="urn:schemas-microsoft-com:office:excel" '
            +'xmlns="http://www.w3.org/TR/REC-html40">'
            +'<head>'
            +'</head>'
            +'<body><table border="1" style="width:60%; text-align: center;">{table}</table><\/body>'
            +'<\/html>';
    const context = template.replace('{table}', document.getElementById('excel').innerHTML);
    downloadByContent(context, 'qiufengblue.xls', 'application/vnd.ms-excel');

但是编写并不复杂，依旧是和我们之前一样，通过构造出 excel 的格式，转化成 blob 来进行下载。

最终导出的效果

image-20200829170625763

element-ui 导出表格

没错，这个就是 element-ui 官方table 的例子。

image-20200829170543891

导出效果如下，可以说非常完美。

image-20200829170912128

这里我们用到了一个插件 https://github.com/SheetJS/sheetjs

使用起来非常简单。

<template>
      <el-table id="ele" border :data="tableData" style="width: 100%">
        <el-table-column prop="date" label="日期" width="180">
        </el-table-column>
        <el-table-column prop="name" label="姓名" width="180">
        </el-table-column>
        <el-table-column prop="address" label="地址">
        </el-table-column>
      </el-table>
      <button @click="exportExcel">导出excel</button>
</template>
<script>
...
methods: {
  exportExcel() {
     let wb = XLSX.utils.table_to_book(document.getElementById('ele'));
     XLSX.writeFile(wb, 'qiufeng.blue.xlsx');
 }
}
...
</script>

完美表情

word

讲完了 excel我们再来讲讲 word 这可是 office 三剑客另外一大利器。这里我们依旧是利用上述的 blob 的方法进行下载。

简单示例

2020-08-29-20.13.25

代码展示

exportWord.onclick = () => {
    const template = '<html xmlns:o="urn:schemas-microsoft-com:office:office" '
            +'xmlns:x="urn:schemas-microsoft-com:office:word" '
            +'xmlns="http://www.w3.org/TR/REC-html40">'
            +'<head>'
            +'</head>'
            +'<body>{table}<\/body>'
            +'<\/html>';
    const context = template.replace('{table}', document.getElementById('word').innerHTML);
    downloadByContent(context, 'qiufeng.blue.doc', 'application/msword');
}

效果展示

image-20200830164208184

使用 docx.js插件

如果你想有更高级的用法，可以使用 docx.js这个库。当然用上述方法也是可以高级定制的。

代码

<button type="button" onclick="generate()">下载word</button>

    <script>
        async function generate() {
            const res = await axios({
                method: 'get',
                url: 'http://localhost:8888/static/1597375650384.jpg',
                responseType: 'blob'
            })
            const doc = new docx.Document();
            const image1 = docx.Media.addImage(doc, res.data, 300, 400)
            doc.addSection({
                properties: {},
                children: [
                    new docx.Paragraph({
                        children: [
                            new docx.TextRun("欢迎关注[秋风的笔记]公众号").break(),
                            new docx.TextRun("").break(),
                            new docx.TextRun("定期发送优质文章").break(),
                            new docx.TextRun("").break(),
                            new docx.TextRun("美团点评2020校招-内推").break(),
                        ],
                    }),
                    new docx.Paragraph(image1),
                ],
            }); 

            docx.Packer.toBlob(doc).then(blob => {
                console.log(blob);
                saveAs(blob, "qiufeng.blue.docx");
                console.log("Document created successfully");
            });
        }
    </script>

效果（没有打广告...随便找了张图，强行不承认系列）

9150e4e5ly1fl8qavz6quj20hs0hsjvl

2020-08-30-18.32.09

zip下载

前端压缩还是非常有用的，在一定的场景下，可以节省流量。而这个场景比较使用于，例如前端打包图片下载、前端打包下载图标。

一开始我以为我 https://tinypng.com/ 就是用了这个，结果我发现我错了...仔细一想，因为它压缩好的图片是存在后端的，如果使用前端打包的话，反而要去请求所有压缩的图片从而来获取图片流。如果用后端压缩话，可以有效节省流量。嗯。。。失败例子告终。

后来又以为https://www.iconfont.cn/打包下载图标的时候，使用了这个方案....发现....我又错了...但是我们分析一下.

image-20200829204540440

它官网都是 svg 渲染的图标，对于 svg 下载的时候，完全可以使用前端打包下载。但是，它还支持 font 以及 jpg 格式，所以为了统一，采用了后端下载，能够理解。那我们就来实现这个它未完成的功能，当然我们还需要用到一个插件，就是 jszip。

这里我从以上找了两个 svg 的图标。

image-20200829204937044

实现代码

download.onclick = () => {
        const zip = new JSZip();
        const svgList = [{
            id: 'demo1',
        }, {
            id: 'demo2',
        }]
        svgList.map(item => {
            zip.file(item.id + '.svg', document.getElementById(item.id).outerHTML);
        })
        zip.generateAsync({ 
            type: 'blob'
        }).then(function(content) {
            // 下载的文件名
            var filename = 'svg' + '.zip';
            // 创建隐藏的可下载链接
            var eleLink = document.createElement('a');
            eleLink.download = filename;
            // 下载内容转变成blob地址
            eleLink.href = URL.createObjectURL(content);
            // 触发点击
            eleLink.click();
            // 然后移除
        });
    }

2020-08-29-20.52.42

查看文件夹目录，已经将 SVG 打包下载完毕。

image-20200829205329532

浏览器文件系统（实验性）

image-20200817234129788

在我电脑上都有这么一个浏览器，用来学习和调试 chrome 的最新新特性, 如果你的电脑没有，建议你安装一个。

玩这个特性需要打开 chrome 的实验特性 chrome://flags => #native-file-system-api => enable, 因为实验特性都会伴随一些安全或者影响原本的渲染的行为，因此我再次强烈建议，下载一个金丝雀版本的 chrome 来进行玩耍。

<textarea name="" id="textarea" cols="30" rows="10"></textarea>
<p><button id="btn">下载</button></p>
<script>
    btn.onclick = async () => {
        const handler = await window.chooseFileSystemEntries({
            type: 'save-file',
            accepts: [{
                description: 'Text file',
                extensions: ['txt'],
                mimeTypes: ['text/plain'],
            }],
        });

        const writer = await handler.createWritable();
        await writer.write(textarea.value);
        await writer.close();
    }
</script>

实现起来非常简单。却飞一般的感觉。

2020-08-18-00.13.29

其他场景

H5文件下载

一般在 h5 下载比较多的是 pdf 或者是 apk 的下载。

Android

在安卓浏览器中，浏览器直接下载文件。

ios

由于ios的限制，无法进行下载，因此，可以使用复制 url ，来代替下载。

import {downloadDirect} from '../js/utils.js';
const btn = document.querySelector('#download-ios');
if (/(iPhone|iPad|iPod|iOS)/i.test(navigator.userAgent)) {
    const clipboard = new ClipboardJS(btn);
    clipboard.on('success', function () {
        alert('已复制链接，打开浏览器粘贴链接下载');
    });
    clipboard.on('error', function (e) {
        alert('系统版本过低，复制链接失败');
    });
} else {
    btn.onclick = () => {
        downloadDirect(btn.dataset.clipboardText)
    }
}

对于 apk 等下载包可以使用这个包（本人暂时没有试验，接触不多，回头熟悉了再回来补充。）

https://github.com/jawidx/web-launch-app

image-20200830145258473

大文件的分片下载

最近在开发媒体流相关的工作的时候，发现在加载 mp4 文件的时候，发现了一个比较有意思的现象，视频流并不需要将整个 mp4 下载完才进行播放，并且伴随了很多状态码为 206 的请求，乍一看有点像流媒体(HLS等)的韵味。

2020-08-29-21.31.29

觉得这个现象非常的有意思，他能够分片地加载资源，这对于体验或者是流量的节省都是非常大的帮助。最终发现它带了一个名为 Range 的头。我们来看看 MDN 的解释。

The Range 是一个请求首部，告知服务器返回文件的哪一部分。在一个 Range 首部中，可以一次性请求多个部分，服务器会以 multipart 文件的形式将其返回。如果服务器返回的是范围响应，需要使用 206 Partial Content 状态码。摘自 MDN

语法

Range: <unit>=<range-start>-
Range: <unit>=<range-start>-<range-end>
Range: <unit>=<range-start>-<range-end>, <range-start>-<range-end>
Range: <unit>=<range-start>-<range-end>, <range-start>-<range-end>, <range-start>-<range-end>

Node实现

既然我们知道了它的原理，就来自己实现一下。

router.get('/api/rangeFile', async(ctx) => {
    const { filename } = ctx.query;
    const { size } = fs.statSync(path.join(__dirname, './static/', filename));
    const range = ctx.headers['range'];
    if (!range) {
        ctx.set('Accept-Ranges', 'bytes');
        ctx.body = fs.readFileSync(path.join(__dirname, './static/', filename));
        return;
    }
    const { start, end } = getRange(range);
    if (start >= size || end >= size) {
        ctx.response.status = 416;
        ctx.set('Content-Range', `bytes */${size}`);
        ctx.body = '';
        return;
    }
    ctx.response.status = 206;
    ctx.set('Accept-Ranges', 'bytes');
    ctx.set('Content-Range', `bytes ${start}-${end ? end : size - 1}/${size}`);
    ctx.body = fs.createReadStream(path.join(__dirname, './static/', filename), { start, end });
})

Nginx实现

发现 nginx 不需要写任何代码就默认支持了 range 头，想着我一定知道它到底是支持，还是加入了什么模块，或者是我默认开启了什么配置，找了半天没有找到什么额外的配置。

3630px-Nginx_logo-1

正当我准备放弃的时候，灵光一现，去看看源码吧，说不定会有发现，去查了 nginx 源码相关的内容，用了惯用的反推方式，才发现原来是max_ranges这个字段。

https://github.com/nginx/nginx/blob/release-1.13.6/src/http/modules/ngx_http_range_filter_module.c#L166

这也怪我一开始文档阅读不够仔细，浪费了大量的时间。

:) 其实我对 nginx 源码也不熟悉，这里可以用个小技巧，直接在源码库搜索 206 然后发现了一个宏命令

#define NGX_HTTP_PARTIAL_CONTENT           206

然后顺藤摸瓜，直接找到这个宏命令NGX_HTTP_PARTIAL_CONTENT用到的地方，这样一步一步就慢慢能找到我们想要的。

默认 nginx 是自动开启 range 头的, 如果不需要配置，则配置 max_range: 0;

Nginx 配置文档 http://nginx.org/en/docs/http/ngx_http_core_module.html#max_ranges

总结

我们可以来总结一下，其实全文主要讲了(xbb)两个核心的知识，一个是 blob 一个a 标签，另外还要注意对于大文件，服务器的优化策略，可以通过 Range 来分片加载。

image-20200830181216353

参考资料

https://github.com/dolanmiu/docx

https://github.com/SheetJS/sheetjs

https://juejin.im/post/6844903763359039501

最后

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