文件下载是一个软件开发中的常见需求。本文从最简单的下载方式开始步步递进，讲述了文件下载过程中的常见问题并给出了解决方案。并展示了如何使用多线程提升 HTTP 的下载速度以及调用 aria2 实现非 HTTP 协议的文件下载。
简单下载
在 .NET 程序中下载文件最简单的方式就是使用 WebClient 的 DownloadFile 方法：
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var url = "https://www.coderbusy.com"; var save = @"D:\1.html"; using (var web = new WebClient()) { web.DownloadFile(url,save); } |
异步下载
该方法也提供异步的实现：
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var url = "https://www.coderbusy.com"; var save = @"D:\1.html"; using (var web = new WebClient()) { await web.DownloadFileTaskAsync(url, save); } |
下载文件的同时向服务器发送自定义请求头
如果需要对文件下载请求进行定制，可以使用 HttpClient ：
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var url = "https://www.coderbusy.com"; var save = @"D:\1.html"; var http = new HttpClient(); var request = new HttpRequestMessage(HttpMethod.Get,url); //增加 Auth 请求头 request.Headers.Add("Auth","123456"); var response = await http.SendAsync(request); response.EnsureSuccessStatusCode(); using (var fs = File.Open(save, FileMode.Create)) { using (var ms = response.Content.ReadAsStream()) { await ms.CopyToAsync(fs); } } |
如何解决下载文件不完整的问题
以上所有代码在应对小文件的下载时没有特别大的问题，在网络情况不佳或文件较大时容易引入错误。以下代码在开发中很常见：
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var url = "https://www.coderbusy.com"; var save = @"D:\1.html"; if (!File.Exists(save)) { Console.WriteLine("文件不存在，开始下载..."); using (var web = new WebClient()) { await web.DownloadFileTaskAsync(url, save); } Console.WriteLine("文件下载成功"); } Console.WriteLine("开始处理文件"); //TODO:对文件进行处理 |
如果在 DownloadFileTaskAsync 方法中发生了异常（通常是网络中断或网络超时），那么下载不完整的文件将会保留在本地系统中。在该任务重试执行时，因为文件已存在（虽然它不完整）所以会直接进入处理程序，从而引入异常。
一个简单的修复方式是引入异常处理，但这种方式对应用程序意外终止造成的文件不完整无效：
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var url = "https://www.coderbusy.com"; var save = @"D:\1.html"; if (!File.Exists(save)) { Console.WriteLine("文件不存在，开始下载..."); using (var web = new WebClient()) { try { await web.DownloadFileTaskAsync(url, save); } catch { if (File.Exists(save)) { File.Delete(save); } throw; } } Console.WriteLine("文件下载成功"); } Console.WriteLine("开始处理文件"); //TODO:对文件进行处理 |
笔者更喜欢的方式是引入一个临时文件。下载操作将数据下载到临时文件中，当确定下载操作执行完毕时将临时文件改名：
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var url = "https://www.coderbusy.com"; var save = @"D:\1.html"; if (!File.Exists(save)) { Console.WriteLine("文件不存在，开始下载..."); //先下载到临时文件 var tmp = save + ".tmp"; using (var web = new WebClient()) { await web.DownloadFileTaskAsync(url, tmp); } File.Move(tmp, save, true); Console.WriteLine("文件下载成功"); } Console.WriteLine("开始处理文件"); //TODO:对文件进行处理 |
使用 Downloader 进行 HTTP 多线程下载
在网络带宽充足的情况下，单线程下载的效率并不理想。我们需要多线程和断点续传才可以拿到更好的下载速度。
Downloader 是一个现代化的、流畅的、异步的、可测试的和可移植的 .NET 库。这是一个包含异步进度事件的多线程下载程序。Downloader 与 .NET Standard 2.0 及以上版本兼容，可以在 Windows、Linux 和 macOS 上运行。
GitHub 开源地址： https://github.com/bezzad/Downloader
NuGet 地址：https://www.nuget.org/packages/Downloader
从 NuGet 安装 Downloader 之后，创建一个下载配置：
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var downloadOpt = new DownloadConfiguration() { BufferBlockSize = 10240, // 通常，主机最大支持8000字节，默认值为8000。 ChunkCount = 8, // 要下载的文件分片数量，默认值为1 MaximumBytesPerSecond = 1024 * 1024, // 下载速度限制为1MB/s，默认值为零或无限制 MaxTryAgainOnFailover = int.MaxValue, // 失败的最大次数 OnTheFlyDownload = false, // 是否在内存中进行缓存？ 默认值是true ParallelDownload = true, // 下载文件是否为并行的。默认值为false TempDirectory = "C:\\temp", // 设置用于缓冲大块文件的临时路径，默认路径为Path.GetTempPath()。 Timeout = 1000, // 每个 stream reader 的超时（毫秒），默认值是1000 RequestConfiguration = // 定制请求头文件 { Accept = "*/*", AutomaticDecompression = DecompressionMethods.GZip | DecompressionMethods.Deflate, CookieContainer = new CookieContainer(), // Add your cookies Headers = new WebHeaderCollection(), // Add your custom headers KeepAlive = false, ProtocolVersion = HttpVersion.Version11, // Default value is HTTP 1.1 UseDefaultCredentials = false, UserAgent = $"DownloaderSample/{Assembly.GetExecutingAssembly().GetName().Version.ToString(3)}" } }; |
创建一个下载服务：
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var downloader = new DownloadService(downloadOpt); |
配置事件处理器（该步骤可以省略）：
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// Provide `FileName` and `TotalBytesToReceive` at the start of each downloads // 在每次下载开始时提供 "文件名 "和 "要接收的总字节数"。 downloader.DownloadStarted += OnDownloadStarted; // Provide any information about chunker downloads, like progress percentage per chunk, speed, total received bytes and received bytes array to live streaming. // 提供有关分块下载的信息，如每个分块的进度百分比、速度、收到的总字节数和收到的字节数组，以实现实时流。 downloader.ChunkDownloadProgressChanged += OnChunkDownloadProgressChanged; // Provide any information about download progress, like progress percentage of sum of chunks, total speed, average speed, total received bytes and received bytes array to live streaming. // 提供任何关于下载进度的信息，如进度百分比的块数总和、总速度、平均速度、总接收字节数和接收字节数组的实时流。 downloader.DownloadProgressChanged += OnDownloadProgressChanged; // Download completed event that can include occurred errors or cancelled or download completed successfully. // 下载完成的事件，可以包括发生错误或被取消或下载成功。 downloader.DownloadFileCompleted += OnDownloadFileCompleted; |
接着就可以下载文件了：
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string file = @"D:\1.html"; string url = @"https://www.coderbusy.com"; await downloader.DownloadFileTaskAsync(url, file); |
下载非 HTTP 协议的文件
除了 WebClient 可以下载 FTP 协议的文件之外，上文所示的其他方法只能下载 HTTP 协议的文件。
aria2 是一个轻量级的多协议和多源命令行下载工具。它支持 HTTP/HTTPS、FTP、SFTP、BitTorrent 和 Metalink。aria2 可以通过内置的 JSON-RPC 和 XML-RPC 接口进行操作。
我们可以调用 aria2 实现文件下载功能。
GitHub 地址：https://github.com/aria2/aria2
下载地址：https://github.com/aria2/aria2/releases
将下载好的 aria2c.exe 复制到应用程序目录，如果是其他系统则可以下载对应的二进制文件。
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public static async Task Download(string url, string fn) { var exe = "aria2c"; var dir = Path.GetDirectoryName(fn); var name = Path.GetFileName(fn); void Output(object sender, DataReceivedEventArgs args) { if (string.IsNullOrWhiteSpace(args.Data)) { return; } Console.WriteLine("Aria:{0}", args.Data?.Trim()); } var args = $"-x 8 -s 8 --dir={dir} --out={name} {url}"; var info = new ProcessStartInfo(exe, args) { UseShellExecute = false, CreateNoWindow = true, RedirectStandardOutput = true, RedirectStandardError = true, }; if (File.Exists(fn)) { File.Delete(fn); } Console.WriteLine("启动 aria2c： {0}", args); using (var p = new Process { StartInfo = info, EnableRaisingEvents = true }) { if (!p.Start()) { throw new Exception("aria 启动失败"); } p.ErrorDataReceived += Output; p.OutputDataReceived += Output; p.BeginOutputReadLine(); p.BeginErrorReadLine(); await p.WaitForExitAsync(); p.OutputDataReceived -= Output; p.ErrorDataReceived -= Output; } var fi = new FileInfo(fn); if (!fi.Exists || fi.Length == 0) { throw new FileNotFoundException("文件下载失败", fn); } } |
以上代码通过命令行参数启动了一个新的 aria2c 下载进程，并对下载进度信息输出在了控制台。调用方式如下：
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var url = "https://www.coderbusy.com"; var save = @"D:\1.html"; await Download(url, save); |
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