C#怎样实现文件下载断点续传-C#/.NET开发

这篇文章主要介绍了C#怎样实现文件下载断点续传，对断点续传感兴趣的同学，可以参考下

前言

老规矩，还是从最简单粗暴的开始。那么多简单算简单？多粗暴算粗暴？我告诉你可以不写一句代码，你信吗？直接把一个文件往IIS服务器上一扔，就支持下载。还TM么可以断点续传（IIS服务端默认支持）。

在贴代码之前先来了解下什么是断点续传（这里说的是下载断点续传）？怎么实现的断点续传？
断点续传就是下载了一半断网或者暂停了，然后可以接着下载。不用从头开始下载。

很神奇吗，其实简单得很，我们想想也是可以想到的。
首先客户端向服务端发送一个请求（下载文件）。然后服务端响应请求，信息包含文件总大小、文件流开始和结束位置、内容大小等。那具体是怎么实现的呢？
HTTP/1.1有个头属性Range。比如你发送请求的时候带上Range:0-199，等于你是请求0到199之间的数据。然后服务器响应请求Content-Range: bytes 0-199/250 ，表示你获取了0到199之间的数据，总大小是250。（也就是告诉你还有数据没有下载完）。

我们来画个图吧。

文件下载-服务端

使用a标签提供文件下载

利用a标签来下载文件，也就是我们前面说的不写代码就可以实现下载。直接把文件往iis服务器上一扔，然后把链接贴到a标签上，完事。


<a href="/新建文件夹2.rar" rel="external nofollow" >下载</a>

简单、粗暴不用说了。如真得这么好那大家也不会费力去写其他下载逻辑了。这里有个致命的缺点。这种方式提供的下载不够安全。谁都可以下载，没有权限控制，说不定还会被人文件扫描（好像csdn就出过这档子事）。

使用Response.TransmitFile提供文件下载

上面说直接a标签提供下载不够安全。那我们怎么提供相对安全的下载呢。asp.net默认App_Data文件夹是不能被直接访问的，那我们把下载文件放这里面。然后下载的时候我们读取文件在返回到响应流。


//文件下载
public void FileDownload5()
{          
    //前面可以做用户登录验证、用户权限验证等。

    string filename = "大数据.rar";   //客户端保存的文件名  
    string filePath = Server.MapPath("/App_Data/大数据.rar");//要被下载的文件路径 

    Response.ContentType = "application/octet-stream";  //二进制流
    Response.AddHeader("Content-Disposition", "attachment;filename=" + filename);
    Response.TransmitFile(filePath); //将指定文件写入 HTTP 响应输出流
}

其他方式文件下载

在网上搜索C#文件下载一般都会搜到所谓的“四种方式”。其实那些代码并不能拿来直接使用，有坑的。
第一种：（Response.BinaryWrite）


 public void FileDownload2()
 {
     string fileName = "新建文件夹2.rar";//客户端保存的文件名  
     string filePath = Server.MapPath("/App_Data/新建文件夹2.rar");//要被下载的文件路径   

     Response.ContentType = "application/octet-stream";//二进制流
     //通知浏览器下载文件而不是打开  
     Response.AddHeader("Content-Disposition", "attachment;  filename=" + HttpUtility.UrlEncode(fileName, System.Text.Encoding.UTF8));

     //以字符流的形式下载文件  
     using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read))
     {
         Response.AddHeader("Content-Length", fs.Length.ToString());
         //这里容易内存溢出
         //理论上数组最大长度 int.MaxValue 2147483647 
         //（实际分不到这么多，不同的程序能分到值也不同，本人机器，winfrom( 2147483591 相差56)、iis(也差不多2G)、iis Express（只有100多MB））
         byte[] bytes = new byte[(int)fs.Length];
         fs.Read(bytes, 0, bytes.Length);
         Response.BinaryWrite(bytes);
     }
     Response.Flush();
     Response.End();
 }

首先数组最大长度为int.MaxValue，然后正常程序是不会分这么大内存，很容易搞挂服务器。（也就是可以下载的文件，极限值最多也就2G不到。）【不推荐】

第二种：（Response.WriteFile）


public void FileDownload3()
{
    string fileName = "新建文件夹2.rar";//客户端保存的文件名  
    string filePath = Server.MapPath("/App_Data/新建文件夹2.rar");//要被下载的文件路径  
    FileInfo fileInfo = new FileInfo(filePath);
    Response.Clear();
    Response.ClearContent();
    Response.ClearHeaders();
    Response.AddHeader("Content-Disposition", "attachment;filename=\"" + HttpUtility.UrlEncode(fileName, System.Text.Encoding.UTF8) + "\"");
    Response.AddHeader("Content-Length", fileInfo.Length.ToString());//文件大小
    Response.AddHeader("Content-Transfer-Encoding", "binary");
    Response.ContentType = "application/octet-stream";
    Response.WriteFile(fileInfo.FullName);//大小参数必须介于零和最大的 Int32 值之间(也就是最大2G，不过这个操作非常耗内存)
    //这里容易内存溢出
    Response.Flush();
    Response.End();
}

问题和第一种类似，也是不能下载大于2G的文件。然后下载差不多2G文件时，机器也是处在被挂的边缘，相当恐怖。【不推荐】

第三种：（Response.OutputStream.Write）


public void FileDownload4()
{
    string fileName = "大数据.rar";//客户端保存的文件名  
    string filePath = Server.MapPath("/App_Data/大数据.rar");//要被下载的文件路径   

    if (System.IO.File.Exists(filePath))
    {
        const long ChunkSize = 102400; //100K 每次读取文件，只读取100K，这样可以缓解服务器的压力  
        byte[] buffer = new byte[ChunkSize];

        Response.Clear();
        using (FileStream fileStream = System.IO.File.OpenRead(filePath))
        {
            long fileSize = fileStream.Length; //文件大小  
            Response.ContentType = "application/octet-stream"; //二进制流
            Response.AddHeader("Content-Disposition", "attachment; filename=" + HttpUtility.UrlEncode(fileName, System.Text.Encoding.UTF8));
            Response.AddHeader("Content-Length", fileStream.Length.ToString());//文件总大小
            while (fileSize > 0 && Response.IsClientConnected)//判断客户端是否还连接了服务器
            {
                //实际读取的大小  
                int readSize = fileStream.Read(buffer, 0, Convert.ToInt32(ChunkSize));
                Response.OutputStream.Write(buffer, 0, readSize);
                Response.Flush();//如果客户端 暂停下载时，这里会阻塞。
                fileSize = fileSize - readSize;//文件剩余大小
            }
        }
        Response.Close();
    }
}

这里明显看到了是在循环读取输出，比较机智。下载大文件时没有压力。【推荐】

第四种：（Response.TransmitFile）
也就上开始举例说的那种，下载大文件也没有压力。【推荐】


public void FileDownload5()
{          
    //前面可以做用户登录验证、用户权限验证等。

    string filename = "大数据.rar";   //客户端保存的文件名  
    string filePath = Server.MapPath("/App_Data/大数据.rar");//要被下载的文件路径 

    Response.ContentType = "application/octet-stream";  //二进制流
    Response.AddHeader("Content-Disposition", "attachment;filename=" + filename);
    Response.TransmitFile(filePath); //将指定文件写入 HTTP 响应输出流
}

文件下载-客户端

上面实现了文件下载的服务端实现，接下来我们实现文件下载的客户端实现。客户端的下载可以直接是浏览器提供的下载，也可以是迅雷或者我们自己写的下载程序。这里为了更好的分析，我们来用winfrom程序自己写个下载客户端。

直接下载


private async void button1_ClickAsync(object sender, EventArgs e)
{
    using (HttpClient http = new HttpClient())
    {
        var httpResponseMessage = await http.GetAsync("http://localhost:813/新建文件夹2.rar");//发送请求 (链接是a标签提供的)
        var contentLength = httpResponseMessage.Content.Headers.ContentLength;//读取文件大小
        using (var stream = await httpResponseMessage.Content.ReadAsStreamAsync())//读取文件流
        {
            var readLength = 1024000;//1000K  每次读取大小
            byte[] bytes = new byte[readLength];
            int writeLength;
            using (FileStream fs = new FileStream(Application.StartupPath + "/temp.rar", FileMode.Append, FileAccess.Write))//使用追加方式打开一个文件流
            {
                while ((writeLength = stream.Read(bytes, 0, readLength)) > 0)//分块读取文件流
                {
                    fs.Write(bytes, 0, writeLength);//追加写入文件
                    contentLength -= writeLength;
                    if (contentLength == 0)//如果写入完成 给出提示
                        MessageBox.Show("下载完成");
                }
            }
        }
    } 
}

看着这么漂亮的代码，好像没问题。可现实往往事与愿违。


var httpResponseMessage = await http.GetAsync("http://localhost:813/新建文件夹2.rar");//发送请求

改成下面就可以了


var httpResponseMessage = await http.GetAsync("http://localhost:813/新建文件夹2.rar",HttpCompletionOption.ResponseHeadersRead);//响应一可用且标题可读时即应完成的操作。 (尚未读取的内容。)

异步下载

我们发现在下载大文件的时候会造成界面假死。这是UI单线程程序的通病。当然，这么差的用户体验是我们不能容忍的。下面我们为下载开一个线程，避免造成UI线程的阻塞。


/// <summary>
/// 异步下载
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private async void button2_ClickAsync(object sender, EventArgs e)
{
    //开启一个异步线程
    await Task.Run(async () =>
    {
        //异步操作UI元素
        label1.Invoke((Action)(() =>
                {
                    label1.Text = "准备下载...";
                }));

        long downloadSize = 0;//已经下载大小
        long downloadSpeed = 0;//下载速度
        using (HttpClient http = new HttpClient())
        {
            var httpResponseMessage = await http.GetAsync("http://localhost:813/新建文件夹2.rar", HttpCompletionOption.ResponseHeadersRead);//发送请求
            var contentLength = httpResponseMessage.Content.Headers.ContentLength;   //文件大小                
            using (var stream = await httpResponseMessage.Content.ReadAsStreamAsync())
            {
                var readLength = 1024000;//1000K
                byte[] bytes = new byte[readLength];
                int writeLength;
                var beginSecond = DateTime.Now.Second;//当前时间秒
                //使用追加方式打开一个文件流
                using (FileStream fs = new FileStream(Application.StartupPath + "/temp.rar", FileMode.Append, FileAccess.Write))
                {
                    while ((writeLength = stream.Read(bytes, 0, readLength)) > 0)
                    {                 
                         fs.Write(bytes, 0, writeLength);                
                        downloadSize += writeLength;
                        downloadSpeed += writeLength;
                        progressBar1.Invoke((Action)(() =>
                        {
                            var endSecond = DateTime.Now.Second;
                            if (beginSecond != endSecond)//计算速度
                            {
                                downloadSpeed = downloadSpeed / (endSecond - beginSecond);
                                label1.Text = "下载速度" + downloadSpeed / 1024 + "KB/S";

                                beginSecond = DateTime.Now.Second;
                                downloadSpeed = 0;//清空
                            }
                            progressBar1.Value = Math.Max((int)(downloadSize * 100 / contentLength), 1);
                        }));
                    }
               }
                label1.Invoke((Action)(() =>
                {
                    label1.Text = "下载完成";
                }));
            }
        }
    });
}

效果图：

断点续传

上面的方式我们发现，如果下载到一个半断网了下次会重头开始下载。这和我们今天的主题明显不符嘛。下面我们开始正式进入主题文件下载之断点续传。把前面我们说到的头属性Range用起来。


var request = new HttpRequestMessage { RequestUri = new Uri(url) };
request.Headers.Range = new RangeHeaderValue(rangeBegin, null); //【关键点】全局变量记录已经下载了多少，然后下次从这个位置开始下载。
var httpResponseMessage = await http.SendAsync(request, HttpCompletionOption.ResponseHeadersRead);

完整代码：


/// <summary>
/// 是否暂停
/// </summary>
static bool isPause = true;
/// <summary>
/// 下载开始位置（也就是已经下载了的位置）
/// </summary>
static long rangeBegin = 0; //(当然，这个值也可以存为持久化。如文本、数据库等)

private async void button3_ClickAsync(object sender, EventArgs e)
{
    isPause = !isPause;
    if (!isPause)//点击下载
    {
        button3.Text = "暂停";

        await Task.Run(async () =>
        {
            //异步操作UI元素
            label1.Invoke((Action)(() =>
           {
               label1.Text = "准备下载...";
           }));

            long downloadSpeed = 0;//下载速度
            using (HttpClient http = new HttpClient())
            {
                var url = "http://localhost:813/新建文件夹2.rar";
                var request = new HttpRequestMessage { RequestUri = new Uri(url) };
                request.Headers.Range = new RangeHeaderValue(rangeBegin, null); //【关键点】全局变量记录已经下载了多少，然后下次从这个位置开始下载。
                var httpResponseMessage = await http.SendAsync(request, HttpCompletionOption.ResponseHeadersRead);
                var contentLength = httpResponseMessage.Content.Headers.ContentLength;//本次请求的内容大小
                if (httpResponseMessage.Content.Headers.ContentRange != null) //如果为空，则说明服务器不支持断点续传
                {
                    contentLength = httpResponseMessage.Content.Headers.ContentRange.Length;//服务器上的文件大小
                }

                using (var stream = await httpResponseMessage.Content.ReadAsStreamAsync())
                {
                    var readLength = 1024000;//1000K
                    byte[] bytes = new byte[readLength];
                    int writeLength;
                    var beginSecond = DateTime.Now.Second;//当前时间秒
                    while ((writeLength = stream.Read(bytes, 0, readLength)) > 0 && !isPause)
                    {
                        //使用追加方式打开一个文件流
                        using (FileStream fs = new FileStream(Application.StartupPath + "/temp.rar", FileMode.Append, FileAccess.Write))
                        {
                            fs.Write(bytes, 0, writeLength);
                        }
                        downloadSpeed += writeLength;
                        rangeBegin += writeLength;
                        progressBar1.Invoke((Action)(() =>
                        {
                            var endSecond = DateTime.Now.Second;
                            if (beginSecond != endSecond)//计算速度
                            {
                                downloadSpeed = downloadSpeed / (endSecond - beginSecond);
                                label1.Text = "下载速度" + downloadSpeed / 1024 + "KB/S";

                                beginSecond = DateTime.Now.Second;
                                downloadSpeed = 0;//清空
                            }
                            progressBar1.Value = Math.Max((int)((rangeBegin) * 100 / contentLength), 1);
                        }));
                    }

                    if (rangeBegin == contentLength)
                    {
                        label1.Invoke((Action)(() =>
                        {
                            label1.Text = "下载完成";
                        }));
                    }
                }
            }
        });
    }
    else//点击暂停
    {
        button3.Text = "继续下载";
        label1.Text = "暂停下载";
    }
}

效果图：

断点续传(服务端的支持)

测试结果如下：


public void FileDownload5()
{          
    //前面可以做用户登录验证、用户权限验证等。

    string filename = "大数据.rar";   //客户端保存的文件名  
    string filePath = Server.MapPath("/App_Data/大数据.rar");//要被下载的文件路径 

    var range = Request.Headers["Range"];
    if (!string.IsNullOrWhiteSpace(range))//如果遵守协议，支持断点续传
    {
        var fileLength = new FileInfo(filePath).Length;//文件的总大小
        long begin;//文件的开始位置
        long end;//文件的结束位置
        long.TryParse(range.Split('=')[1].Split('-')[0], out begin);
        long.TryParse(range.Split('-')[1], out end);
        end = end - begin > 0 ? end : (fileLength - 1);// 如果没有结束位置，那我们读剩下的全部

        //表头 表明  下载文件的开始、结束位置 和文件总大小
        Response.AddHeader("Content-Range", "bytes " + begin + "-" + end + "/" + fileLength);
        Response.ContentType = "application/octet-stream";
        Response.AddHeader("Content-Disposition", "attachment;filename=" + filename);
        Response.TransmitFile(filePath, begin, (end - begin));//发送 文件开始位置读取的大小
    }
    else
    {
        Response.ContentType = "application/octet-stream";
        Response.AddHeader("Content-Disposition", "attachment;filename=" + filename);
        Response.TransmitFile(filePath);
    }
}

然后再测试断点续传，完美支持。

多线程同时下载（分片下载）

文件的断点续传已经分析完了。不过中间有些细节的东西你可以根据实际需求去完善。如：文件命名、断点续传的文件是否发生了改变、下载完成后验证文件和服务器上的是否一致。
还有我们可以根据表头属性Range来实现多线程下载，不过这里就不贴代码了,贴个效果图吧。和上一篇文件上传里的多线程上传同理。您也可以根据提供的demo代码下载查看，内有完整实现。