可能是目前最好的 AVPlayer 音視頻緩存方案

轉(zhuǎn)自：【博客】

可下載：緩存視頻播放demo地址

2017-03-31 Vito Vito的貓屋

不過场仲，我還真沒看到目前有哪個(gè)公開的實(shí)現(xiàn)方案有做的更好的逝变，可能是我孤陋寡聞鲁猩，如果你知道更好的方案陨倡，一定要留言告訴我，鞠躬..

進(jìn)入正題性含，這次的主要內(nèi)容

• 理解 AVAssetResourceLoaderDelegate 的使用

• 緩存下載的實(shí)現(xiàn)

• VIMediaCache 提供了哪些 API

接下來會(huì)介紹通過使用 AVAssetResourceLoader稽物，在不改變 AVPlayer API 的情況下，對播放的音視頻進(jìn)行緩存鸦做。

前戲

現(xiàn)在市場上各種各樣的應(yīng)用励烦，充滿了多媒體信息，而聲音和視頻又是體積最大的文件泼诱，如果直接使用 URL 通過 AVPlayer 播放坛掠，系統(tǒng)并不會(huì)做緩存處理，等下次再播又要重新下載治筒，對網(wǎng)絡(luò)狀況差的用戶來說這就是災(zāi)難屉栓。若是下載好再播，同樣要等待全部下載完成矢炼，也是很痛苦系瓢。

我們最理想的緩存方案是：邊播放，邊緩存句灌。

我在早期加入美拍團(tuán)隊(duì)的時(shí)候夷陋，實(shí)際上已經(jīng)有了邊下邊播的功能，當(dāng)時(shí)選擇了使用 HTTPServer胰锌，在本地開啟一個(gè) http 服務(wù)器骗绕，把需要緩存的請求地址指向本地服務(wù)器，并帶上真正的 url 地址资昧。

早期的美拍都是不到 20s 的短視頻酬土，后面加長了視頻時(shí)間，但考慮到用戶設(shè)備容量問題格带，我們只對短視頻做視頻緩存撤缴。一直發(fā)展到現(xiàn)在，平臺(tái)上現(xiàn)在大多數(shù)的視頻都是長視頻叽唱，真正使用到緩存功能的頻率已經(jīng)很低屈呕。那么問題就來了，HTTPServer 不管我們有沒有使用緩存功能棺亭，都要在應(yīng)用打開的時(shí)候默默開啟虎眨，這真的是很浪費(fèi)了。并且我們引入 HTTPServer 庫也會(huì)增加一些包體積。

理解 AVAssetResourceLoaderDelegate 的使用

那么在一段尋覓之下嗽桩，發(fā)現(xiàn)了最適合做邊下邊播緩存的工具岳守。AVAssetResourceLoaderDelegate：一個(gè) iOS 6 就被開放出來，專門用來處理 AVAsset 加載的工具碌冶。

AVURLAsset *urlAsset = ...
[urlAsset.resourceLoader setDelegate:<AVAssetResourceLoaderDelegate> queue:dispatch_get_main_queue()];

只要找一個(gè)對象實(shí)現(xiàn)了 AVAssetResourceLoaderDelegate 這個(gè)協(xié)議的方法湿痢，丟給 asset，再把 asset 丟給 AVPlayer种樱，AVPlayer 在執(zhí)行播放的時(shí)候就會(huì)去問這個(gè) delegate：喂蒙袍，你能不能播放這個(gè) url 翱÷薄嫩挤？然后會(huì)觸發(fā)下面這個(gè)方法：

- (BOOL)resourceLoader:(AVAssetResourceLoader *)resourceLoader shouldWaitForLoadingOfRequestedResource:(AVAssetResourceLoadingRequest *)loadingRequest 

我們在這個(gè)方法中看看 request 里面的 url 是不是我們支持的，如果能支持就返回 YES消恍！然后就可以開心的一邊下視頻數(shù)據(jù)岂昭，一邊塞數(shù)據(jù)給 AVPlayer 讓它顯示視頻畫面。

先不管下載和緩存狠怨，實(shí)現(xiàn)上约啊，可以分為兩步：1. 需要知道如何請求數(shù)據(jù)，url 是什么佣赖，下載多少數(shù)據(jù)恰矩。2. 下載好的數(shù)據(jù)怎么塞給 AVPlayer

1. 如何請求數(shù)據(jù)

在上面的回調(diào)方法中，會(huì)得到一個(gè) AVAssetResourceLoadingRequest 對象憎蛤，它里面的屬性和方法不多外傅，為了減少干擾，我精簡了一下這個(gè)類的頭文件俩檬，只留下我們會(huì)用到以及需要解釋的屬性和方法：

@interface AVAssetResourceLoadingRequest : NSObject 

 @property (nonatomic, readonly) NSURLRequest *request;

 @property (nonatomic, readonly, nullable) AVAssetResourceLoadingContentInformationRequest *contentInformationRequest NS_AVAILABLE(10_9, 7_0);

 @property (nonatomic, readonly, nullable) AVAssetResourceLoadingDataRequest *dataRequest NS_AVAILABLE(10_9, 7_0);

 - (void)finishLoading NS_AVAILABLE(10_9, 7_0);

 - (void)finishLoadingWithError:(nullable NSError *)error;

 @end 

在 AVAssetResourceLoadingRequest 里面萎胰，request 代表原始的請求，由于 AVPlayer 是會(huì)觸發(fā)分片下載的策略棚辽，還需要從dataRequest 中得到請求范圍的信息技竟。有了請求地址和請求范圍，我們就可以重新創(chuàng)建一個(gè)設(shè)置了請求 Range 頭的 NSURLRequest 對象屈藐，讓下載器去下載這個(gè)文件的 Range 范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)榔组。

2. 塞數(shù)據(jù)給 AVPlayer

當(dāng) AVPlayer 觸發(fā)下載時(shí)，總是會(huì)先發(fā)起一個(gè) Range 為 0-2 的數(shù)據(jù)請求联逻，這個(gè)請求的作用其實(shí)是用來確認(rèn)視頻數(shù)據(jù)的信息搓扯，如文件類型、文件數(shù)據(jù)長度遣妥。當(dāng)下載器發(fā)起這個(gè)請求擅编，收到服務(wù)端返回的 response 后，我們要把視頻的信息填充到 AVAssetResourceLoadingRequest 的 contentInformationRequest 屬性中，告知下載的視頻格式以及視頻長度爱态。

AVAssetResourceLoadingRequest 在 - (void)finishLoading 的時(shí)候谭贪，會(huì)根據(jù) contentInformationRequest 中的信息，去判斷接下去要怎么處理锦担。例如：下載 AVURLAsset 中 URL 指向的文件俭识，獲取到的文件的 contentType 是系統(tǒng)不支持的類型，這個(gè) AVURLAsset 將無法正常播放洞渔。

獲取完視頻信息后套媚，會(huì)收到剛才指定的 2 Byte 的 data 數(shù)據(jù)，下載到的數(shù)據(jù)怎么辦磁椒？ 可以塞給 AVAssetResourceLoadingRequest 里的 dataRequest 堤瘤。 dataRequest 里面用 - (void)respondWithData:(NSData *)data; 專門用來接收下載的數(shù)據(jù)，這個(gè)方法可以調(diào)用多次浆熔，接收增量連續(xù)的 data 數(shù)據(jù)本辐。

當(dāng) AVAssetResourceLoadingRequest 要求的所有數(shù)據(jù)都下載完畢，調(diào)用 - (void)finishLoading 完成下載医增，AVAssetResourceLoader 會(huì)繼續(xù)發(fā)起之后的數(shù)據(jù)片段的請求慎皱。如果本次請求失敗，可以直接調(diào)用 - (void)finishLoadingWithError:(nullable NSError *)error; 結(jié)束下載叶骨。

流程圖

完整實(shí)現(xiàn)的主流程是這樣的

image.gif

重試機(jī)制

在實(shí)際的測試中茫多，發(fā)現(xiàn)AVAssetResourceLoader 在執(zhí)行加載的時(shí)候，會(huì)時(shí)不時(shí)的觸發(fā)取消下載調(diào)用 - (void)resourceLoader:(AVAssetResourceLoader *)resourceLoader didCancelLoadingRequest:(AVAssetResourceLoadingRequest *)loadingRequest忽刽，然后重新發(fā)起加載請求的策略天揖。如果下載了部分，那么重新發(fā)起的下載請求會(huì)從還沒有下載的部分開始缔恳。

AVAssetResourceLoaderDelegate 中還有 3 個(gè)方法可以針對特殊場景做處理宝剖，不過在目前的環(huán)境中都用不到所以可以選擇不實(shí)現(xiàn)這些方法。

緩存下載的實(shí)現(xiàn)

我們已經(jīng)知道 AVAssetResourceLoaderDelegate 的實(shí)現(xiàn)機(jī)制歉甚，當(dāng) AVAsset 需要加載數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)通過 delegate 告訴外部万细，外部接管整個(gè)視頻下載過程。

接管了視頻下載纸泄，便可以對視頻數(shù)據(jù)做任何事情赖钞。比如：緩存、記錄下載速度聘裁、獲得下載進(jìn)度等等雪营。

實(shí)現(xiàn)一個(gè)下載器，就是用 URLSession 開啟一個(gè) DataTask 請求數(shù)據(jù)衡便，把接收到的數(shù)據(jù)塞給 DataRequest 并寫入本地磁盤献起。在實(shí)現(xiàn)下載器時(shí)主要有三個(gè)注意的點(diǎn)：1. Range 請求 2. 可取消下載 3. 分片緩存

1. Range 請求

每次得到的 LoadingRequest 帶有請求數(shù)據(jù)范圍的信息洋访，比如期望請求第 100 字節(jié)到 500 字節(jié)，在創(chuàng)建 URLRequest 時(shí)需要設(shè)置 HTTPHeader 的 Range 值谴餐。

NSString *range = [NSString stringWithFormat:@"bytes=%lld-%lld", fromOffset, endOffset];
[request setValue:range forHTTPHeaderField:@"Range"];

2. 可取消下載

AVAsset 在加載視頻時(shí)姻政，經(jīng)常會(huì)在某次數(shù)據(jù)請求還沒有完成時(shí)觸發(fā)取消下載，然后發(fā)起一個(gè)新的 LoadingReqeust岂嗓。這個(gè)機(jī)制是 AVAsset 里的黑盒汁展，具體邏輯無法得知，比較像是 AVAsset 的一種重試機(jī)制厌殉。 作為下載器食绿，在收到取消通知時(shí)，需要立刻停止下載公罕。由于 DataRequest 的 cancel 操作是異步的器紧，就有可能在 cancel 還未完成時(shí)，下一個(gè) LoadingRequest 就已經(jīng)到來熏兄，所以還需要需要保證同一個(gè) URL 只能同時(shí)存在一個(gè)下載器在下載品洛，否則會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂的問題树姨。

3. 分片緩存

如果只是單純的下載視頻摩桶，數(shù)據(jù)單調(diào)遞增，緩存處理還是比較容易帽揪。然而現(xiàn)實(shí)是用戶對 player 的 seek 操作給視頻的緩存管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)硝清，一旦涉及到用戶操作，可能性就越多转晰，復(fù)雜度也會(huì)越高芦拿。

沒有 seek 的情況：網(wǎng)速正常時(shí)緩存數(shù)據(jù)比播放時(shí)間走得開，正常播放查邢；網(wǎng)速慢時(shí)蔗崎，播放器 loading，直到有足夠的數(shù)據(jù)量進(jìn)行播放扰藕，如果網(wǎng)速一直很慢就會(huì)播幾秒卡一下缓苛。

當(dāng)加入 seek 后會(huì)有三種可能：

• 視頻完全下載好，這時(shí) seek 只需讀取相應(yīng)緩存

image

• 視頻下載一半邓深，用戶 seek 到未下載部分未桥，LoadingRequest 請求的部分全部都是未下載的數(shù)據(jù)。這時(shí)需要取消正在下載的數(shù)據(jù)芥备，然后從 seek 的點(diǎn)開始下載數(shù)據(jù)冬耿。為了支持 seek 操作，下載器就需要支持分片緩存萌壳。目前使用的解決方案是下載的視頻數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)請求的 Range 值亦镶，把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文件中對應(yīng)的偏移值位置日月，并且每個(gè)視頻文件都會(huì)另外再保存一個(gè)與之對應(yīng)的下載信息文件。這個(gè)信息文件會(huì)記錄當(dāng)前下載了多少數(shù)據(jù)缤骨，總共有多少數(shù)據(jù)山孔，下載了哪些片段的數(shù)據(jù)等信息，之后的緩存管理會(huì)非常依賴這個(gè)配置文件荷憋。

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• 視頻被 seek 了多次台颠，用戶 seek 到一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，LoadingRequest 請求的部分包含了已下載和未下載的部分勒庄。

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這種情況是最復(fù)雜的串前！簡單的做法是，當(dāng)成上面的情況來處理实蔽，全部都重新下載荡碾，雖然邏輯簡單，但這個(gè)方案會(huì)下載多次同樣的數(shù)據(jù)局装，不是最最優(yōu)解坛吁。

我的目標(biāo)當(dāng)然是做最優(yōu)的解決方案，但也是復(fù)雜高很多的解決方案铐尚。

在收到 LoadingRequest 的請求范圍后拨脉，下載器會(huì)先獲取已經(jīng)下載的數(shù)據(jù)信息，把已下載的分片信息分別創(chuàng)建一個(gè) action宣增，再把需要遠(yuǎn)程下載的分片數(shù)據(jù)分別創(chuàng)建一個(gè) action玫膀。最終組合就可能是 LocalAction(50-100 bytes) + RemoteAction(101-200 bytes) + LocalAction(201-300 bytes) + RemoteAction(300-400 bytes)。每一個(gè) action 會(huì)按順序獲取數(shù)據(jù)再返回給 LoadingRequest爹脾。

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VIMediaCache 提供了哪些 API

基本使用

VIMediaCache 主要提供了 VIResourceLoaderManager帖旨，這個(gè)類實(shí)現(xiàn)了 AVAssetResourceLoaderDelegate，并且提供了初始化一個(gè) AVPlayerItem 的方法灵妨，平時(shí)使用時(shí)解阅，只需用 VIResourceLoaderManager 創(chuàng)建一個(gè) AVPlayerItem ，AVPlayer 再用這個(gè) playerItem 初始化泌霍，AVPlayer 在播放的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)緩存了货抄。

VIResourceLoaderManager *resourceLoaderManager = [VIResourceLoaderManager new];
self.resourceLoaderManager = resourceLoaderManager;
AVPlayerItem *playerItem = [resourceLoaderManager playerItemWithURL:url];
AVPlayer *player = [AVPlayer playerWithPlayerItem:playerItem];

緩存管理

所有緩存相關(guān)的信息都在 VICacheManager 類中。目前提供了下載進(jìn)度通知烹吵、修改緩存目錄碉熄、根據(jù) url 獲取緩存地址、根據(jù) url 獲取緩存信息肋拔、計(jì)算緩存大小锈津、清除緩存等功能。詳情可看頭文件

錯(cuò)誤回調(diào)

在下載視頻時(shí)凉蜂，出現(xiàn)錯(cuò)誤無法正常下載是比較容易出現(xiàn)的琼梆。我們自己實(shí)現(xiàn)了 AVAssetResourceLoaderDelegate 在第一次請求就拋出錯(cuò)誤的話性誉，播放器會(huì)馬上提示錯(cuò)誤狀態(tài)，而如果是已經(jīng)響應(yīng)了部分?jǐn)?shù)據(jù)茎杂，再拋錯(cuò)誤错览，AVAssetResourceLoader 會(huì)忽略錯(cuò)誤而一直處于 loading，直到超時(shí)煌往。這種情況就比較尷尬倾哺，所以 VIResourceLoaderManager 提供了 delegate，如果內(nèi)部出現(xiàn)錯(cuò)誤刽脖，就會(huì)拋出錯(cuò)誤羞海，再又外部業(yè)務(wù)決定是如何處理。

注意：同一時(shí)間同一個(gè) url 不能有多次下載： 由于緩存內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是對每一個(gè) url 都共用同一個(gè)下載配置文件曲管，如果同時(shí)有多次對同一個(gè) url 進(jìn)行下載却邓，這個(gè)文件下載信息會(huì)被同時(shí)修改，下載信息會(huì)變得混亂院水。 MediaCache 內(nèi)部做了簡單的處理腊徙，如果正在下載某 url，這時(shí)再想嘗試下載同樣的 url 會(huì)直接拋出錯(cuò)誤檬某，提示無法開始下載撬腾。

已知問題

播到一半聲音停了，視頻正常播

比較低概率橙喘，在美拍上測試時(shí)有短視頻會(huì)出現(xiàn)

弱網(wǎng)下一直loading到超時(shí)时鸵，但是文件都是已經(jīng)下載好了

沒有調(diào)用 AVPlayer 的 play 在弱網(wǎng)下會(huì)造成，AVPlayerLayer 一直無法達(dá)到 readyForDisplay 的情況

以上問題暫時(shí)沒有很好的解決方案厅瞎，因?yàn)?ResourceLoader 的實(shí)現(xiàn)只能做到控制緩存，但 AVPlayer 內(nèi)的具體實(shí)現(xiàn)機(jī)制并不清楚初坠，在緩存沒有問題的情況下出現(xiàn)問題和簸，很難去追根溯源尋找問題的根本原因。

吐槽

在實(shí)現(xiàn) AVAssetResourceLoaderDelegate 的時(shí)候碟刺，文檔非常少锁保，幾乎只能一邊看頭文件中的文檔一邊運(yùn)行測試才能知道 AVAssetResourceLoaderDelegate 真正的運(yùn)行機(jī)制。

另外最大的坑是 AVAssetResourceLoaderDelegate 的內(nèi)部機(jī)制是個(gè)沙盒半沽， 因?yàn)檫@個(gè)沙盒里面做了很多視頻播放處理爽柒，導(dǎo)致遇到播放時(shí)出問題很難排查是什么原因引起，只能不斷嘗試去找規(guī)律....

小結(jié)

回顧全文者填，理解 AVAssetResourceLoaderDelegate 的原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制浩村，再到自己實(shí)現(xiàn)一個(gè) Downloader，講了會(huì)遇到的幾個(gè)坑以及如何解決占哟，最后簡單介紹了 MTMediaCache 如何使用心墅。啊嘞酿矢，你都看完了，來來來快把 VIMediaCache 用起來

可能是目前最好的 AVPlayer 音視頻緩存方案-VIMediaCache-master.zip