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Linux平台的下载程序
 

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第八军团 时间：2004-1-17 22:04:00 
   
有许多网络文件下载工具可以在Windows平台下很好地工作，如NetAnts、“网际快车”、TelePro等，还有像WebZip那样功能强大的离线浏览器。这些工具使我们可以在Windows环境下很轻松地下载网站上的文件、目录、网站的一部分，甚至整个网站。然而在Linux环境下，这类工具却很少。笔者通过自己的摸索，在集成开发环境KDevelop　1.2下实现了一个网站下载程序，它支持文件级的“多线程下载”和“断点续传”。下面本文分3部分介绍实现这一程序的基本技术。　 
基本原理　 
1．超级链接寻径算法　 
要想灵活地下载一个网站的全部或部分内容，程序就必需具备从用户指定的URL开始，沿着它所包含的超级链接遍历整个网站的能力。在这个基础上根据用户的限制，筛选出所要下载的文件。　 
从“图论”的角度分析，网站其实是一个由文件和超级链接组成的“连通有向图”。文件是图中的顶点，超级链接是有向边。我们需要对这个有向图进行“广度优先遍历”。为此，需要用一个队列URLQueue来存放待访问的目标。初始情况下，队列中只含有用户指定的那个URL。程序从队头取得下载目标的URL，如果它符合用户的限制，就下载它指向的文件。分析此文件，找出其中包括的超级链接，生成新的下载目标的URL，然后将它们插入到队列尾部。重复以上过程，直到队列中没有符合用户限制的URL为止。　 
由于网站是一个“连通有向图”，所以沿着超级链接，很可能回到已经访问过的文件。为了避免程序出现死循环，要登记已经访问过的目标。在分析下载文件的超级链接时，我们要将生成的新目标的URL与已经访问过的进行比较，剔除会造成重复访问的URL。为了提高查询速度，我们采用了“哈希表”来存放从队头取出的URL。“哈希函数”可以采用将URL中的字符作为整型值相加，然后模一个质数的简单方法来实现。在本文介绍的程序中使用了质数103。　 
2．多线程下载和断点续传　 
多线程下载和断点续传使用了同一个技术。HTTP协议允许客户端在向服务器端发送下载一个文件的GET请求时，使用“Range:　bytes=a1－a2"选项，要求服务器只传送指定文件中从第a1个字节到a2个字节之间的部分内容。因此下载一个文件时，可以将其分成若干段，然后启动多个线程，同时与服务器建立链接，分别传送一个文件的多个部分。最后在本地将其拼接成一个完整的文件。由于从网上下载文件时，瓶颈是在服务器端和网络传输过程中，所以采用多线程同时下载将大大提高下载速度。　 
当文件传输因出现问题而中断时，程序可以将各个线程当前下载的进度和已经下载的内容当做“断点信息”保存到文件中。用户下一次下载同一目标时，程序可以根据文件中保留的断点信息下载上次未完成的部分，然后将整个文件拼接起来，完成下载工作。这种技术对于在经常“掉线”的情况下下载大文件非常有利。因此，在当前流行的下载软件中都采用了此项技术。　 
Linux如何启动线程　 
1.定义一个以void　＊为参数、返回void　＊的函数。例如，为了启动下载线程，需要定义如下函数：　 
void　＊　start(void　＊　arg)　 
{　 
((CWebCopy　＊)　arg)－>DownLoad();　 
return　arg;　 
}　 
2．在需要启动线程时，只要三条语句。例如，启动下载线程的代码如下：　 
＃include　　 
pthread_t　tid;　 
pthread_create(＆tid,NULL,start,arg);　 
部分程序的实现　 
由于篇幅有限，在这里我们只给出主控程序（图1）和下载控制线程（图2）的流程图，并给出下载线程的算法描述。　 
　 
图1　主控程序的流程图　 
　 
图2　下载控制线程的流程图　 
　 
以下是下载线程中三个关键性函数的算法描述（假定这三个函数都被封装在CwebCopy类中）。　 
int　CWebCopy　::DownLoad(char　＊　host,char　＊path,int　a1,int　a2，BYTE　＊　buf)　 
{　 
//本函数从host所指定的HTTP服务器上下载路径为path的文件中从第a1字节到第a2字节的内容，与host所指定的主机的80端口(HTTP端口)建立流式链接,共尝试5次　　 
bool　connected　=　false;　 
int　sock;　//用于存放套接字描述符　 
for(i　=　0;　i　<　5　;　i＋＋){　 
if((sock　=　Connect(host,80))　<　0)　 
sleep(1);　 
else{　 
connected　=　true;　 
break;　 
}　　 
}　　 
if(connected){　 
//向指定的HTTP服务器发送GET请求,下载当前指定路径下的文件的一部分　　 
Send(sock,“GET　path％cHost:　％s％cRange:　bytes=％d－％d％c”,path,10,host,10,a1,a2,10);　　 
int　inflen,index　=　0;　 
while(1){　 
struct　timeval　tv;　 
tv.tv_sec　=　1;　 
tv.tv_usec　=　0;　 
//检查套接字是否接收到了数据,尝试20次,每次间隔1秒　　 
int　readen;　 
readen　=ReadEn(sock,tv,20);　　 
//如果套接字中20秒内仍然没有数据，则认为超时　 
if(readen　<　1)　return　－1;　　 
//接收数据,并存放在信息缓冲区中　 
inflen=read(sock,(buf＋index),a2－a1);　//　如果此文件所需部分已经下载结束　 
if(inflen　<=　0)　break;　 
}　 
return　0;　 
}　 
else　return　－1;　 
}　 
int　CWebCopy　::Send(int　sock，char　＊fmt,...)　 
{　 
//本函数将指定的字符串发送到sock所指向的远程HTTP服务器　 
char　BUF[1024];　 
va_list　argptr;　 
//处理可变个数参数　　 
va_start(argptr,fmt);　 
//将参数整理成字符串后放入BUF中　　 
vsprintf(BUF,fmt,argptr);　 
va_end(argptr);　 
//将BUF中的字符串发送到sock所指向的远程服务器　 
return　send(sock　,BUF,strlen(BUF),0);　 
}　 
int　CWebCopy　::ReadEn(int　sock，struct　timeval　tv,int　tryloop)　 
{　 
//利用select函数检验套接字sock,如果套接字接收到数据则返回“读使能”,如果出现“内部中断”以外的错误,则返回　“读禁止”　 
fd_set　rfdset;　 
FD_ZERO(＆rfdset);　 
FD_SET(sock,＆rfdset);　 
int　readen　=　0;　 
for(int　i　=　0;　i　<　tryloop;　i＋＋){　 
readen　=　select(m_sock＋1,＆rfdset,NULL,NULL,＆tv);　 
if(readen>0||(readen<　0　＆＆　errno　!=EINTR))　 
break;　 
sleep(1);　 
}　 
return　readen;　

}