Springboot集成MongoDB存儲文件、讀取文件

来源:https://www.cnblogs.com/zaoyu/archive/2023/04/14/17318132.html
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JVM記憶體分配 先瞭解下JVM中的記憶體分配，此處以hotspot vm為例（官方jdk採用的vm） 程式計數器 棧 1. 虛擬機棧 2. 本地方法棧 Java堆 堆記憶體是各個線程共用的區域 方法區 它用於存儲已經被虛擬機載入的類信息、常量、靜態變數、即編譯器編譯後的代碼等數據。靜態變數、常量在方法區 ...


一、前言和開發環境及配置

可以轉載，但請註明出處。  

之前自己寫的SpringBoot整合MongoDB的聚合查詢操作，感興趣的可以點擊查閱。

https://www.cnblogs.com/zaoyu/p/springboot-mongodb.html

 

使用mongodb存儲文件並實現讀取，通過springboot集成mongodb操作。 

可以有兩種實現方式：

1. 單個文件小於16MB的，可以直接把文件轉成二進位或者使用如Base64編碼對文件做編碼轉換，以二進位或者string格式存入mongodb。

讀取時，把二進位數據或者string數據轉成對應的IO流或做解碼，再返回即可。 

2. 對於單個文件大於16MB的，可以使用mongodb自帶的GridFS

 

 開發環境、工具：JDK1.8，IDEA 2021

Springboot版本：2.7.5

Mongodb依賴版本：4.6.1

SpringBoot的配置 application.properties 如下

# 應用名稱
spring.application.name=demo
#server.port=10086 不配置的話,預設8080

# springboot下mongoDB的配置參數。
spring.data.mongodb.host=localhost
spring.data.mongodb.port=27017
# 指定資料庫庫名
spring.data.mongodb.database=temp

 

二、實現步驟和代碼

1. 小文件存儲

1.1 說明和限制

 由於MongoDB限制單個文檔大小不能超過16MB，所以這種方式僅適用於單個文件小於16MB的。

如果傳入大於16MB的文件，存儲是會失敗的，報錯如下。

 

1.2 實現代碼

package com.onepiece.mongo;

import org.bson.Document;
import org.bson.types.Binary;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Criteria;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Query;

import java.io.*;
import java.util.Base64;
import java.util.List;

/**
 * @author zaoyu
 * @description  用於演示Mongodb的文件存儲（單個文件不大於16MB）
 */

@SpringBootTest
public class MongoSaveFiles {

    @Autowired
    private MongoTemplate mongoTemplate;

    // collection名
    private String IMAGE_COLLECTION = "image";
    // 源文件完整路徑
    private String FILE_PATH = "D:\\temp\\onepiece.jpg";
    // 輸出文件路徑
    private String FILE_OUTPUT_PATH = "C:\\Users\\onepiece\\Desktop\\";
    // 限制16MB
    private Long FILE_SIZE_LIMIT = 16L * 1024L * 1024L;

    @Test
    public void saveFiles(){
        byte[] fileContent = null;
        FileInputStream fis = null;
        try {
            File file = new File(FILE_PATH);
            long length = file.length();
            // 校驗文件大小，大於16MB返回。 這裡的操作邏輯依據你自己業務需求調整即可。
            if (length >= FILE_SIZE_LIMIT) {
                System.out.println("文件: " + file.getAbsolutePath() + "  超出單個文件16MB的限制。" );
                return;
            }
            fileContent = new byte[(int) file.length()];
            fis = new FileInputStream(file);
            // 讀取整個文件
            fis.read(fileContent);
            // 把文件內容以二進位格式寫入到mongodb
            Document document = new Document();
            // fileName欄位、content欄位自定義。 
            document.append("fileName", file.getName());
            document.append("content", new Binary(fileContent));
            Document insert = mongoTemplate.insert(document, IMAGE_COLLECTION);
            System.out.println("文件 " + file.getName() + " 已存入mongodb，對應ID是: " + insert.get("_id").toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 測試讀取並寫入到指定路徑。
     */
    @Test
    public void readAndWriteFiles(){
        // 這裡也是，預設查所有，需要條件自行增加。 簡單取1條驗證。 
        List<Document> result = mongoTemplate.find(new Query(), Document.class, IMAGE_COLLECTION);
        Document document = result.get(0);
        // 取出存儲的二進位數據，這裡用binary.class處理。
        Binary content = document.get("content", Binary.class);
        String fileName = document.get("fileName", String.class);
        try {
            String newFilePath = FILE_OUTPUT_PATH + fileName;
            // 寫入到指定路徑
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(newFilePath);
            fos.write(content.getData());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

 

除了二進位的格式，也可以直接把文件用如Base64之類的編碼工具來轉碼存儲String。

  @Test
    public void testBase64(){
        saveFileWithBase64(FILE_PATH);
        getFileWithBase64();
    }

    public void saveFileWithBase64(String filePath){
        // 讀取文件並編碼為 Base64 格式
        File file = new File(filePath);
        byte[] fileContent = new byte[(int) file.length()];
        try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file)) {
            inputStream.read(fileContent);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 把讀取到的流轉成base64
        String encodedString = Base64.getEncoder().encodeToString(fileContent);
        // 將 Base64 編碼的文件內容存儲到 MongoDB 文檔中
        Document document = new Document();
        document.put("fileName", file.getName());
        document.put("base64Content", encodedString);
        Document insert = mongoTemplate.insert(document, IMAGE_COLLECTION);
        System.out.println("文件 " + file.getName() + " 已存入mongodb，對應ID是: " + insert.get("_id").toString());
    }

    public void getFileWithBase64(){
        Criteria criteria = Criteria.where("base64Content").exists(true);
        List<Document> result = mongoTemplate.find(new Query(criteria), Document.class, IMAGE_COLLECTION);
        Document document = result.get(0);
        String base64Content = document.get("base64Content", String.class);
        String fileName = document.get("fileName", String.class);
        byte[] decode = Base64.getDecoder().decode(base64Content);
        try {
            String newFilePath = FILE_OUTPUT_PATH + fileName;
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream(newFilePath);
            fos.write(decode);
            System.out.println("文件已讀取並複製到指定路徑，詳情為：" + newFilePath);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

 

1.3 落庫效果 

直接存儲二進位數據，可以看到，使用BinData存儲，還會顯示位元組數（文件大小）。 

 

2. 大於16MB的文件存儲，使用GridFS

2.1 gridFS簡介

GridFS is a specification for storing and retrieving files that exceed the BSON-document size limit of 16 MB.

字面直譯就是說GridFS是用來存儲大於BSON文檔限制的16MB的文件。 

官方文檔 https://www.mongodb.com/docs/manual/core/gridfs/   

 

存儲原理：GridFS 會將大文件對象分割成多個小的chunk(文件片段), 一般為256k/個,每個chunk將作為MongoDB的一個文檔(document)被存儲在chunks集合中。

每一個資料庫有一個GridFS區域，用來存儲。

需要通過先創建bucket(和OSS中一樣的概念)來存儲，一個bucket創建後，一旦有文件存入，在collections中就會自動生成2個集合來存儲文件的數據和信息，一般是bucket名字+files和bucket名字+chunks。 

每個文件的實際內容被存在chunks(二進位數據)中,和文件有關的meta數據(filename,content_type,還有用戶自定義的屬性)將會被存在files集合中。

如下圖結構

2.2 實現代碼

package com.onepiece.mongo;

import com.mongodb.client.MongoDatabase;
import com.mongodb.client.gridfs.GridFSBucket;
import com.mongodb.client.gridfs.GridFSBuckets;
import com.mongodb.client.gridfs.model.GridFSUploadOptions;
import org.bson.Document;
import org.bson.types.ObjectId;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Query;
import org.springframework.util.FileCopyUtils;

import java.io.*;
import java.util.List;

/**
 * @author zaoyu
 * @description：使用GridFS存儲文件並做讀取。
 */

@SpringBootTest
public class MongoGridFS {


    @Autowired
    private MongoTemplate mongoTemplate;

    // GridFS下的bucket，自行指定要把文件存儲到哪個bucket。
    private String BUCKET_NAME = "images";
    // 源文件，即要被存儲的文件的絕對路徑
    private String FILE_PATH = "D:\\temp\\onepiece.jpg";
    // 存儲文件後自動生成的存儲文件信息的collection，一般是xx.files。 
    private String COLLECTION_NAME = "images.files";
    // 用於演示接收輸出文件的路徑
    private String FILE_OUTPUT_PATH = "C:\\Users\\onepiece\\Desktop\\";

    @Test
    public void testGridFSSaveFiles() {
        saveToGridFS();
        System.out.println("------------");
        readFromGridFS();
    }

    /**
     * 傳入bucketName得到指定bucket操作對象。
     *
     * @param bucketName
     * @return
     */
    public GridFSBucket createGridFSBucket(String bucketName) {
        MongoDatabase db = mongoTemplate.getDb();
        return GridFSBuckets.create(db, bucketName);
    }

    /**
     * 儲存文件到GridFS
     */
    public void saveToGridFS() {
        // 先調用上面方法得到一個GridFSBucket的操作對象
        GridFSBucket gridFSBucket = createGridFSBucket(BUCKET_NAME);
        File file = new File(FILE_PATH);
        FileInputStream inputStream = null;
        try {
            inputStream = new FileInputStream(file);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 設置GridFS存儲配置，這裡是設置了每個chunk(塊)的大小為1024個位元組，也可以設置大一點。 MetaData是對文件的說明，如果不需要可以不寫。 也是以鍵值對存在，BSON格式。
        GridFSUploadOptions options = new GridFSUploadOptions().chunkSizeBytes(1024).metadata(new Document("user", "onepiece"));
        // 調用GridFSBucket中的uploadFromStream方法，把對應的文件流傳遞進去，然後就會以binary(二進位格式)存儲到GridFS中，並得到一個文件在xx.files中的主鍵ID，後面可以用這個ID來查找關聯的二進位文件數據。
        ObjectId objectId = gridFSBucket.uploadFromStream(file.getName(), inputStream, options);
        System.out.println(file.getName() + "已存入mongodb gridFS, 對應id是：" + objectId);
    }

    /**
     * 從GridFS中讀取文件
     */
    public void readFromGridFS() {
        // 這裡查找條件我先不寫，預設查所有，取第一條做驗證演示。 用Document類接收。
        List<Document> files = mongoTemplate.find(new Query(), Document.class, COLLECTION_NAME);
        Document file = files.get(0);
        // 得到主鍵ID，作為等下要查詢的文件ID值。
        ObjectId fileId = file.getObjectId("_id");
        String filename = file.getString("filename");
        // 先調用上面方法得到一個GridFSBucket的操作對象
        GridFSBucket gridFSBucket = createGridFSBucket(BUCKET_NAME);
        // 調用openDownloadStream方法得到文件IO流。
        InputStream downloadStream = gridFSBucket.openDownloadStream(fileId);
        FileOutputStream fileOutputStream = null;
        try {
            fileOutputStream = new FileOutputStream(FILE_OUTPUT_PATH + filename);
            // 把IO流直接到指定路徑的輸出流對象實現輸出。
            FileCopyUtils.copy(downloadStream, fileOutputStream);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                fileOutputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

 2.3 落庫效果

bucket：

 

 註意這裡的ID，就是files中的主鍵ID。

files collection (image.files):

 

 chunks collection (image.chunks)

可以看到這裡的files_id就是對應image.files中的主鍵ID。文件被拆成多個chunk塊。

 

三、小結

對於小文件的，可以直接轉二進位存儲，對於大於等於16MB的，使用GridFS存儲。 

 

希望這篇文章能幫到大家，有錯漏之處，歡迎指正。

請多點贊、評論~ 

完。

 


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