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

PS：如果demo不能正常下载，请替换对应下载地址

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..............
    /**
     * 异步（根据断点请求）
     *
     * @param url
     * @param start
     * @param end
     * @param callback
     * @return
     */
    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;
    }

    /**
     * 同步请求
     *
     * @param url
     * @return
     * @throws IOException
     */
    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();
    }

    /**
     * 文件存在的情况下可判断服务端文件是否已经更改
     *
     * @param url
     * @param lastModify
     * @return
     * @throws IOException
     */
    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();
    }

    /**
     * https请求时初始化证书
     *
     * @param certificates
     * @return
     */
    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：

/**
     * download_info表建表语句
     */
    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)

2017.4.7补充：如果下载过程中 进行清理后台等操作导致App进程被杀死，则下次会重新下载对应文件。

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。

如果想了解文件上传可以看这里：Android 实现一个简单的文件上传工具

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