一篇了解文件上传全过程的文章（1.8W 字的深入分析，进阶必读）

前言

平常在写业务的时候常常会用的到的是 GET, POST请求去请求接口，GET 相关的接口会比较容易基本不会出错，而对于 POST中常用的 表单提交，JSON提交也比较容易，但是对于文件上传呢？大家可能对这个步骤会比较害怕，因为可能大家对它并不是怎么熟悉，而浏览器Network对它也没有详细的进行记录，因此它成为了我们心中的一根刺，我们老是无法确定，关于文件上传到底是我写的有问题呢？还是后端有问题，当然，我们一般都比较谦虚， 总是会在自己身上找原因，可是往往实事呢？可能就出在后端身上，可能是他接受写的有问题，导致你换了各种请求库去尝试，axios，request，fetch 等等。那么我们如何避免这种情况呢？我们自身要对这一块够熟悉，才能不以猜的方式去写代码。如果你觉得我以上说的你有同感，那么你阅读完这篇文章你将收获自信，你将不会质疑自己，不会以猜的方式去写代码。

本文比较长可能需要花点时间去看，需要有耐心，我采用自顶向下的方式，所有示例会先展现出你熟悉的方式，再一层层往下, 先从请求端是怎么发送文件的，再到接收端是怎么解析文件的。

前置知识

什么是 multipart/form-data?

multipart/form-data 最初由 《RFC 1867: Form-based File Upload in HTML》^[1]文档提出。

Since file-upload is a feature that will benefit many applications, this proposes an extension to HTML to allow information providers to express file upload requests uniformly, and a MIME compatible representation for file upload responses.

由于文件上传功能将使许多应用程序受益，因此建议对HTML进行扩展，以允许信息提供者统一表达文件上传请求，并提供文件上传响应的MIME兼容表示。

总结就是原先的规范不满足啦，我要扩充规范了。

文件上传为什么要用 multipart/form-data？

The encoding type application/x-www-form-urlencoded is inefficient for sending large quantities of binary data or text containing non-ASCII characters.  Thus, a new media type,multipart/form-data, is proposed as a way of efficiently sending the values associated with a filled-out form from client to server.

1867文档中也写了为什么要新增一个类型，而不使用旧有的application/x-www-form-urlencoded：因为此类型不适合用于传输大型二进制数据或者包含非ASCII字符的数据。平常我们使用这个类型都是把表单数据使用url编码后传送给后端，二进制文件当然没办法一起编码进去了。所以multipart/form-data就诞生了，专门用于有效的传输文件。

也许你有疑问？那可以用 application/json吗?

其实我认为，无论你用什么都可以传，只不过会要综合考虑一些因素的话，multipart/form-data更好。例如我们知道了文件是以二进制的形式存在，application/json 是以文本形式进行传输，那么某种意义上我们确实可以将文件转成例如文本形式的 Base64 形式。但是呢，你转成这样的形式，后端也需要按照你这样传输的形式，做特殊的解析。并且文本在传输过程中是相比二进制效率低的，那么对于我们动辄几十M几百M的文件来说是速度是更慢的。

以上为什么文件传输要用multipart/form-data 我还可以举个例子，例如你在中国，你想要去美洲，我们的multipart/form-data相当于是选择飞机，而application/json相当于高铁，但是呢？中国和美洲之间没有高铁啊，你执意要坐高铁去，你可以花昂贵的代价（后端额外解析你的文本）造高铁去美洲，但是你有更加廉价的方式坐飞机（使用multipart/form-data）去美洲（去传输文件）。你图啥？（如果你有钱有时间，抱歉，打扰了，老子给你道歉）

multipart/form-data规范是什么？

摘自 《RFC 1867: Form-based File Upload in HTML》^[2] 6.Example

Content-type: multipart/form-data, boundary=AaB03x

--AaB03x
content-disposition: form-data; name="field1"
Joe Blow
--AaB03x
content-disposition: form-data; name="pics"; filename="file1.txt"
Content-Type: text/plain

... contents of file1.txt ...
--AaB03x--

可以简单解释一些，首先是请求类型，然后是一个 boundary （分割符），这个东西是干啥的呢？其实看名字就知道，分隔符，当时分割作用，因为可能有多文件多字段，每个字段文件之间，我们无法准确地去判断这个文件哪里到哪里为截止状态。因此需要有分隔符来进行划分。然后再接下来就是声明内容的描述是 form-data 类型，字段名字是啥，如果是文件的话，得知道文件名是啥，还有这个文件的类型是啥，这个也很好理解，我上传一个文件，我总得告诉后端，我传的是个啥，是图片？还是一个txt文本？这些信息肯定得告诉人家，别人才好去进行判断，后面我们也会讲到如果这些没有声明的时候，会发生什么？

好了讲完了这些前置知识，我们接下来要进入我们的主题了。面对File, formData,Blob,Base64,ArrayBuffer,到底怎么做？还有文件上传不仅仅是前端的事。服务端也可以文件上传（例如我们利用某云，把静态资源上传到 OSS 对象存储）。服务端和客户端也有各种类型，Buffer，Stream，Base64....头秃，怎么搞？不急，就是因为上传文件不单单是前端的事，所以我将以下上传文件的一方称为请求端，接受文件一方称为接收方。我会以请求端各种上传方式，接收端是怎么解析我们的文件以及我们最终的杀手锏调试工具-wireshark来进行讲解。以下是讲解的大纲，我们先从浏览器端上传文件，再到服务端上传文件，然后我们再来解析文件是如何被解析的。

请求端

浏览端

File

首先我们先写下最简单的一个表单提交方式。

<form action="http://localhost:7787/files" method="POST">
  <input name="file" type="file" id="file">
  <input type="submit" value="提交">
</form>

我们选择文件后上传，发现后端返回了文件不存在。

不用着急，熟悉的同学可能立马知道是啥原因了。嘘，知道了也听我慢慢叨叨。

我们打开控制台，由于表单提交会进行网页跳转，因此我们勾选preserve log 来进行日志追踪。

我们可以发现其实 FormData 中 file 字段显示的是文件名，并没有将真正的内容进行传输。再看请求头。

发现是请求头和预期不符，也印证了 application/x-www-form-urlencoded 无法进行文件上传。

我们加上请求头，再次请求。

<form action="http://localhost:7787/files" enctype="multipart/form-data" method="POST">
  <input name="file" type="file" id="file">
  <input type="submit" value="提交">
</form>

发现文件上传成功，简单的表单上传就是像以上一样简单。但是你得熟记文件上传的格式以及类型。

FormData

formData 的方式我随便写了以下几种方式。

<input type="file" id="file">
<button id="submit">上传</button>
<script src="https://cdn.bootcss.com/axios/0.19.2/axios.min.js"></script>
<script>
submit.onclick = () => {
    const file = document.getElementById('file').files[0];
    var form = new FormData();
    form.append('file', file);
  
    // type 1
    axios.post('http://localhost:7787/files', form).then(res => {
        console.log(res.data);
    })
    // type 2
    fetch('http://localhost:7787/files', {
        method: 'POST',
        body: form
    }).then(res => res.json()).tehn(res => {console.log(res)});
    // type3
    var xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open('POST', 'http://localhost:7787/files', true);
    xhr.onload = function () {
      console.log(xhr.responseText);
    };
    xhr.send(form);
}
</script>

以上几种方式都是可以的。但是呢，请求库这么多，我随便在 npm 上一搜就有几百个请求相关的库。

因此，掌握请求库的写法并不是我们的目标，目标只有一个还是掌握文件上传的请求头和请求内容。

Blob

Blob 对象表示一个不可变、原始数据的类文件对象。Blob 表示的不一定是JavaScript原生格式的数据。`File`^[3] 接口基于Blob，继承了 blob 的功能并将其扩展使其支持用户系统上的文件。

因此如果我们遇到 Blob 方式的文件上方式不用害怕，可以用以下两种方式:

1.直接使用 blob 上传

const json = { hello: "world" };const blob = new Blob([JSON.stringify(json, null, 2)], { type: 'application/json' });
    
const form = new FormData();
form.append('file', blob, '1.json');
axios.post('http://localhost:7787/files', form);

2.使用 File 对象，再进行一次包装（File 兼容性可能会差一些  https://caniuse.com/#search=File）

const json = { hello: "world" };
const blob = new Blob([JSON.stringify(json, null, 2)], { type: 'application/json' });
    
const file = new File([blob], '1.json');
form.append('file', file);
axios.post('http://localhost:7787/files', form)

ArrayBuffer

ArrayBuffer 对象用来表示通用的、固定长度的原始二进制数据缓冲区。

虽然它用的比较少，但是他是最贴近文件流的方式了。

在浏览器中，他每个字节以十进制的方式存在。我提前准备了一张图片。

const bufferArrary = [137,80,78,71,13,10,26,10,0,0,0,13,73,72,68,82,0,0,0,1,0,0,0,1,1,3,0,0,0,37,219,86,202,0,0,0,6,80,76,84,69,0,0,255,128,128,128,76,108,191,213,0,0,0,9,112,72,89,115,0,0,14,196,0,0,14,196,1,149,43,14,27,0,0,0,10,73,68,65,84,8,153,99,96,0,0,0,2,0,1,244,113,100,166,0,0,0,0,73,69,78,68,174,66,96,130];
const array = Uint8Array.from(bufferArrary);
const blob = new Blob([array], {type: 'image/png'});
const form = new FormData();
form.append('file', blob, '1.png');
axios.post('http://localhost:7787/files', form)

这里需要注意的是 new Blob([typedArray.buffer], {type: 'xxx'})，第一个参数是由一个数组包裹。里面是 typedArray 类型的 buffer。

Base64

const base64 = 'iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAABlBMVEUAAP+AgIBMbL/VAAAACXBIWXMAAA7EAAAOxAGVKw4bAAAACklEQVQImWNgAAAAAgAB9HFkpgAAAABJRU5ErkJggg==';
const byteCharacters = atob(base64);
const byteNumbers = new Array(byteCharacters.length);
for (let i = 0; i < byteCharacters.length; i++) {
  byteNumbers[i] = byteCharacters.charCodeAt(i);
}
const array = Uint8Array.from(byteNumbers);
const blob = new Blob([array], {type: 'image/png'});
const form = new FormData();
form.append('file', blob, '1.png');
axios.post('http://localhost:7787/files', form);

关于 base64 的转化和原理可以看这两篇 base64 原理^[4] 和

原来浏览器原生支持JS Base64编码解码^[5]

小结

对于浏览器端的文件上传，可以归结出一个套路，所有东西核心思路就是构造出 File 对象。然后观察请求 Content-Type，再看请求体是否有信息缺失。而以上这些二进制数据类型的转化可以看以下表。

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