从零搭建开发脚手架 Spring Boot文件上传的多种方式、原理及遇到的问题

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2021-03-28 11:01

在这里总结了常见上传方式、文件上传原理以及遇到的问题及解决方案。

文件上传

概述

Spring支持可插拔的MultipartResolver对象进行文件上传。目前有2个实现;

  • 在Servlet 2.5 及早期版本之前,文件上传需要借助 commons-fileupload 组件来实现。
  • Servlet 3.0规范之后,提供了对文件上传的原生支持,进一步简化了应用程序的实现。

commons-fileupload

要使用commons-fileuploadCommonsMultipartResolver处理文件上传,我们需要添加以下依赖项:

<dependency>
    <groupId>commons-fileupload</groupId>
    <artifactId>commons-fileupload</artifactId>
</dependency>

配置定义CommonsMultipartResolver bean。

@Bean(name = "multipartResolver")
public CommonsMultipartResolver multipartResolver() {
    CommonsMultipartResolver multipartResolver = new CommonsMultipartResolver();
    multipartResolver.setMaxUploadSize(100000);
    return multipartResolver;
}

Servlet 3.0

SpringBoot项目参见MultipartAutoConfiguration.java类,默认会自动配置StandardServletMultipartResolver,我们不需要做任何事情,就能使用了。

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
@ConditionalOnClass({ Servlet.classStandardServletMultipartResolver.classMultipartConfigElement.class })
@ConditionalOnProperty(prefix 
"spring.servlet.multipart", name = "enabled", matchIfMissing = true)
@ConditionalOnWebApplication(type = Type.SERVLET)
@EnableConfigurationProperties(MultipartProperties.class)
public class MultipartAutoConfiguration 
{

 private final MultipartProperties multipartProperties;

 public MultipartAutoConfiguration(MultipartProperties multipartProperties) {
  this.multipartProperties = multipartProperties;
 }

 @Bean
 @ConditionalOnMissingBean({ MultipartConfigElement.classCommonsMultipartResolver.class })
 public MultipartConfigElement multipartConfigElement() 
{
  return this.multipartProperties.createMultipartConfig();
 }

 @Bean(name = DispatcherServlet.MULTIPART_RESOLVER_BEAN_NAME)
 @ConditionalOnMissingBean(MultipartResolver.class)
 public StandardServletMultipartResolver multipartResolver() 
{
  StandardServletMultipartResolver multipartResolver = new StandardServletMultipartResolver();
  multipartResolver.setResolveLazily(this.multipartProperties.isResolveLazily());
  return multipartResolver;
 }

}

常见文件上传相关需求,我整理总结如下:

单文件上传

前端核心代码

<form method="POST" action="/upload-file" enctype="multipart/form-data">
    <table>
        <tr>
            <td><input type="file" name="file" /></td>
        </tr>
        <tr>
            <td><input type="submit" value="Submit" /></td>
        </tr>
    </table>
</form>

后端核心代码

@RequestMapping(value = "/upload-file", method = RequestMethod.POST)
public String submit(@RequestParam("file") MultipartFile file) {
    return "ok";
}

多文件上传

前端核心代码

<form method="POST" action="/upload-files" enctype="multipart/form-data">
    <table>
        <tr>
            <td>Select a file to upload</td>
            <td><input type="file" name="files" /></td>
        </tr>
        <tr>
            <td>Select a file to upload</td>
            <td><input type="file" name="files" /></td>
        </tr>
        <tr>
            <td>Select a file to upload</td>
            <td><input type="file" name="files" /></td>
        </tr>
        <tr>
            <td><input type="submit" value="Submit" /></td>
        </tr>
    </table>
</form>

后端核心代码

我们需要注意每个输入字段具有相同的名称,以便可以将其作为MultipartFile数组进行访问:

    @RequestMapping(value = "/upload-files", method = RequestMethod.POST)
    public String submit(@RequestParam("files") MultipartFile[] files) {
        return "ok";
    }

带其他参数的文件上传

前端核心代码

<form method="POST" action="/upload-files-with-data" enctype="multipart/form-data">
    <table>
        <tr>
            <td>Name</td>
            <td><input type="text" name="name" /></td>
        </tr>
        <tr>
            <td>Email</td>
            <td><input type="text" name="email" /></td>
        </tr>
        <tr>
            <td>Select a file to upload</td>
            <td><input type="file" name="file" /></td>
        </tr>
        <tr>
            <td><input type="submit" value="Submit" /></td>
        </tr>
    </table>
</form>

后端核心代码

在控制器中,我们可以使用@RequestParam注解获取所有表单数据,也可以不使用@RequestParam获取

@PostMapping("/upload-files-with-data")
public String submit(
            @RequestParam MultipartFile file, @RequestParam String name,
            String email)
 
{
    return "ok";
}

优雅的后端实现

我们还可以将所有表单字段封装在类中,当文件中有很多其他字段时,就很方便。

public class FormDataWithFile {
    private String name;
    private String email;
    private MultipartFile file;
}
@PostMapping("/upload-files-with-data")
public String submit(FormDataWithFile formDataWithFile) {
    return "ok";
}

多个(文件+参数)上传

功能需求类似于上传如下请求:

[
    {
        "name""a",
        "emainl""b",
        "file":
    },
    {
        "name""a",
        "emainl""",
        "file":
    }
]

但是这样写是行不通的,解决方案如下:

方案一:上传文件Base64

把文件转为base64字符串,但是转换后的字符串大小是原图片大小的3倍。(慎用)

[
    {
        "name""a",
        "emainl""",
        "fileBase64":"xxxxx"
    },
    {
        "name""b",
        "emainl""",
        "fileBase64":"xxxxx"
    }
]

方案二:上传文件url

先把图片上传到服务器,获取文件url,然后再把文件的URL与其他参数上传到后端

[
    {
        "name""a",
        "emainl""",
        "fileUrl":"xxxxx.png"
    },
    {
        "name""b",
        "emainl""",
        "fileUrl":"xxxxx.png"
    }
]

文件上传原理

通常一个文件上传的请求内容格式如下:

POST /upload HTTP/1.1 
Host:xxx.org 
Content-type: multipart/form-data, boundary="boundaryStr"

--boundaryStr
content-disposition: form-data; name="name"

Name Of Picture
--boundaryStr
Content-disposition: attachment; name="picfile"; filename="picfile.gif"
Content-type: image/gif
Content-Transfer-Encoding: binary

...contents of picfile.gif...

其中 boundary 指定了内容分割的边界字符串;

Content-dispostion 指定了这是一个附件(文件),包括参数名称、文件名称;

Content-type 指定了文件类型;

Content-Transfer-Encoding 指定内容传输编码;

Tomcat 实现了 Servlet3.0 规范,通过ApplicationPart对文件上传流实现封装, 其中,DiskFileItem 描述了上传文件实体,在请求解析时生成该对象, 需要关注的是,DiskFileItem 声明了一个临时文件,用于临时存储上传文件的内容, SpringMVC 对上层的请求实体再次封装,最终构造为MultipartFile传递给应用程序。示例如下:

生成的临时文件如下:

这个是临时文件的目录,可以配置的

临时文件打开,查看其内容如下:

  • 参数:name
  • 参数:file上传完毕后,临时文件会删除

可以看到,不是file类型的参数也会写入到临时文件。

通过Fiddler进行抓包

POST http://localhost:8080/upload-files-with-data HTTP/1.1
cache-control: no-cache
Accept: */*
Host: localhost:8080
accept-encoding: gzip, deflate
content-type: multipart/form-data; boundary=--------------------------895818005136536360125479
content-length: 268707
Connection: keep-alive

----------------------------895818005136536360125479
Content-Disposition: form-data; name="name"

123
----------------------------895818005136536360125479
Content-Disposition: form-data; name="file"; filename="test.txt"
Content-Type: text/plain

abc123
----------------------------895818005136536360125479
Content-Disposition: form-data; name="file"; filename="1114289-20190110120111312-1475461850.png"
Content-Type: image/png

...contents of png...
----------------------------895818005136536360125479--

到这里,我们就大概就知道了HTTP上传文件的原理了。HTTP把需要上传的表单的所有数据按照一定的格式存放在请求体中,对于文件也是同样的。

  • Content-Type: multipart/form-data; boundary=----WebKitFormBoundaryqj67FUBQUHXZj78G表示要上传附件,
  • 其中boundary表示分隔符,如果表单中有多项,就要使用boundary进行分隔,每个表单项由------FormBoundary开始,以------FormBoundary结尾。例如这样:
------FormBoundary
Content-Disposition: form-data; name="param1"

value1
------FormBoundary

这个boundary的值是由浏览器生成的,由浏览器来保证与上传内容不重复。

  • 在每个分隔项里,需要我们去重点关注Content-Disposition消息头,其中第一个参数总是固定不变的form-data,name表示表单元素属性名,回车换行符后面的内容就是元素的值。还有Content-Type表示我们上传的文件的MIME类型,我们在服务器端需要根据这个进行文件的区分。
  • 最后一个boundary的结尾会多两个--

HTTP就是按照这种格式,把表单中的数据封装成一个请求一股脑的发给服务器端,服务器端根据这种规则对接收到的请求进行解析,从而完成文件上传功能。

下面是从网上找的一个后台解析示例。可以DEBUG跟踪代码去分析。

@WebServlet(urlPatterns = "/lakerfile")
public class FileUploadDemo extends HttpServlet {
    @Override
    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        DiskFileItemFactory fac = new DiskFileItemFactory();
        ServletFileUpload upload = new ServletFileUpload(fac);
        upload.setFileSizeMax(10 * 1024 * 1024);
        upload.setSizeMax(20 * 1024 * 1024);
        if (ServletFileUpload.isMultipartContent(request)) { // 只处理Multipart请求
                List<FileItem> list = upload.parseRequest(new ServletRequestContext(request));// 解析报文
                for (FileItem item : list) {
                    if (item.isFormField()) {
                        String fileName = item.getFieldName();
                        String value = item.getString("UTF-8");
                    } else {
                        File file = new File(realPath, name);
                        item.write(file);
                        ...
        }
    }
}

遇到的问题

Spring Boot上传文件大小限制

spring:
  servlet:
    multipart:
      # 最大文件大小(单个)
      max-file-size: 10MB
      # 文件大于该阈值时,将写入磁盘,支持B/KB/MB单位
      file-size-threshold: 0B
      # //最大请求大小(总体)
      max-request-size: 100MB

这几个参数由SpringMVC控制,用于注入 Servlet3.0 的文件上传配置,关联类如下:

public class MultipartConfigElement {
    private final String location;// = "";
    private final long maxFileSize;// = -1;
    private final long maxRequestSize;// = -1;
    private final int fileSizeThreshold;// = 0;

上传文件过大异常拦截

@ExceptionHandler(MaxUploadSizeExceededException.class)
public Response handleMaxSizeException(MaxUploadSizeExceededException e
{
    log.error(e.getMessage(), e);
    return Response.error(500"File too large!");
}

自定义tomcat工作目录

自定义临时文件生成目录

server:
  tomcat:
    basedir: /laker/tmp

使用swagger上传文件不起作用

  • allowMultiple=true:表示是数组格式的参数

  • dataType = "__file":表示数组中参数的类型

@ApiOperation(value = "上传", notes = "上传")
@ApiImplicitParams({
            @ApiImplicitParam(paramType = "form", name = "file", value = "文件对象", required = true, dataType = "__file"),
            @ApiImplicitParam(paramType = "form", name = "files", value = "文件数组", allowMultiple = true, dataType = "__file")
    })
public void test(@RequestParam("file") MultipartFile file, @RequestParam(value = "files", required = false) MultipartFile[] files) throws Exception {
}

参考:

  • https://www.cnblogs.com/yougewe/p/12916211.html

  • https://www.baeldung.com/spring-file-upload


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