带缓存功能的视频播放器

世界上早就有一些优秀的 app 视频播放器,如优酷、爱奇艺等,能续播和下载视频。想用用不了,于是琢磨着自己实现一款类似功能的播放器。仅仅做一款不带缓存功能播放器,使用 AVPlayerViewController 即可满足,如若还要自定义界面,使用 AVFoundation 也是分分钟的事,想做缓存功能,由于系统库没有直接支持,则需要翻倍工作。

方案探索

  • FFmpeg

功能强大,能满足复杂需求,也意味着复杂,需要掌握视频编解码知识以及和 C 语言打交道。

  • HttpServer

在应用内搭建一个 HttpServer,Server 再请求视频资源。说白了是一个 agent,虽说比 FFmpeg 简单些,可是工作量也是不小。

  • ResourceLoader

AVURLAsset 有个 AVAssetResourceLoaderDelegate,是资源加载的 delgate,轻量级,适用。关于该方案,可以参考这篇博文,这博文附带的 demo 有坑(少了一行代码)。

既然选好了方案,最好是了解一下相关背景知识,包括 AVFoundation、视频断点下载的最佳实现方式以及加载视频。

AVFoundation

AVFoundation stack on iOS
AVFoundation stack on iOS

AVFoundation 是 iOS 自带的库,从图可以看出,支持播放音乐、视频和动画效果。往细里看,关注 AVAsset、AVPlayerItem、AVPlayer、AVPlayerLayer

  • AVAsset
    一般来说,更加常用的是其子类 AVURLAsset,也可以自定义 AV****Asset。该类管理音视频轨道、格式类型,加载视频等等。
  • AVPlayerItem
    正如其名,代表着控制播放,包括播放暂停、快进快退等。总得来说,管理视频播放的状态。
  • AVPlayer
    player 负责解码视频,可以设置播放速率,可以控制播放暂停,快进快退等,建议把这个职责交给 AVPlayerItem。
  • AVPlayerLayer
    layer 负责渲染视频,如果不设置,只播放语音。
    //Demo
    let videoURL = NSURL(string: "your video url here")!
    let videoAsset = AVURLAsset(URL: videoURL)
    let playerItem = AVPlayerItem(asset: videoAsset)
    let player = AVPlayer(playerItem: playerItem)
    let layer = AVPlayerLayer(player: player)
    // add layer to your view

视频断点下载

断点下载方案有有几套,需要了解各套方案,从而得出最佳方式。

  • NSURLSessionDownloadTask
    通过 NSURLSession 生成 Task,执行下载任务。中途可以取消下载,只需要保存上下文,即可恢复下载任务。
  • Stream
    使用文件流来完成下载任务,在配置的时候跳过部分字节,也算是简单的一种方案。
  • Http 头的 Range 请求头
    在构造 Request 时设置Range即可从某字节开始下载资源。比起前面两种方法,不用生产 Task,不用打开关闭流,更加方便简单,也不需要存着下载进度,继续下载只需要读取文件,取得长度,设置 Range 即可,因此使用 Range 是最佳断点下在发方式。

Range 请求头

发起一个 Http 请求后,会收到返回,一般来说有以下内容。
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: image/png
Content-Length: 36907
Connection: keep-alive
Server: nginx
Accept-Ranges: bytes
看到Accept-Ranges: bytes,表明服务器支持Range 请求,支持的单位是字节;如果Accept-Ranges: none,表明服务器不支持,要用其他方案。值得开心的是,大部分 web 服Range头域可以请求实体的一个或者多个子范围。
设置 Range 的值也是非常简单,key 是 Range,value 是 bytes=XXX,其中 bytes=0-499表示头500个字节,bytes=-500表示最后500字节,bytes=2000-表示第2000之后的所有字节,同时也可以指定多个范围,如 bytes=500-1000,1200-1800。

ResourceLoader

使用 AVFoundation 播放音视频,给AVURLAsset的属性resourceLoader 指定 delegate 后,在资源的 URL 不能被系统识别时可以自定义视频加载,如 Lemur://www.lemur.work/player.mov
let offset: UInt64 = xxx
let url = NSURL(string: urlString)!
let configuration = NSURLSessionConfiguration.defaultSessionConfiguration()
let session = NSURLSession(configuration: configuration, delegate: self, delegateQueue: nil)
let request = NSMutableURLRequest(URL: url)
request.setValue("bytes=(offset)-", forHTTPHeaderField: "Range")
let task = session.dataTaskWithRequest(request)
task.resume()
接下来重点关注 AVAssetResourceLoaderDelegate 的实现。

AVAssetResourceLoaderDelegate

该 delegate 是连接视频播放和视频断点下载的桥梁。
optional func resourceLoader(
_ resourceLoader: AVAssetResourceLoader,
shouldWaitForLoadingOfRequestedResource loadingRequest: AVAssetResourceLoadingRequest
) -> Bool
当视频播放器要加载视频,通过这个方法发起一个请求,只要给请求提供返回,就实现了视频播放。该接口会被调用多次,请求不同片段的视频数据,应当保存这些请求,在请求的数据全部响应完毕才销毁该请求。
optional func resourceLoader(
_ resourceLoader:AVAssetResourceLoader,
didCancelLoadingRequest loadingRequest: AVAssetResourceLoadingRequest
)
当视频播放器要取消请求时,相应的,也应该停止下载这部分数据。通常在拖拽视频进度时调这方法。
optional func resourceLoader(
_ resourceLoader: AVAssetResourceLoader,
shouldWaitForRenewalOfRequestedResource renewalRequest: AVAssetResourceRenewalRequest
) -> Bool
当视频播放器播放新的视频时,需要把之前发起的请求全部请求,并发起新的视频请求。

整套方案

  1. 搭好视频播放器 UI
    提醒的一点是监听播放器的状态,如视频可以开始播放等等。
  2. 断点下载
    下载的数据保存在文件系统,用 URL 的 MD5 后值为文件名,下次再下载时检查是否已经下载过,并读取进度,在向服务器发起下载请求。
  3. ResourceLoader
    使用自定义的 scheme 播放视频,保存所有的请求,并在下载数据后响应请求,保证每个请求都有合适的响应。

写在最后

当初决定写一个带缓存功能的播放器时,觉得是困难的,在那之前,没有学习过视频相关的知识。既然决定要做了,开始翻阅大量资料,感触最深的是,逐个击破。将任务分解成多个小任务,每天只专注于一个,很快就完成任务。

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