iOS音頻篇:AVPlayer的緩存實現

在上一篇文章《使用AVPlayer播放網絡音樂》介紹了AVPlayer的基本使用,下面介紹如何通過AVAssetResourceLoader實現AVPlayer的緩存

需求梳理

沒有任何工具能適用于所有的場景,在使用AVPlayer的過程中,我們會發現它有很多局限性,比如播放網絡音樂時,往往不能控制其內部播放邏輯,比如我們會發現播放時seek會失敗,數據加載完畢后不能獲取到數據文件進行其他操作,因此我們需要尋找彌補其不足之處的方法,這里我們選擇了AVAssetResourceLoader。

AVAssetResourceLoader的作用:讓我們自行掌握AVPlayer數據的加載,包括獲取AVPlayer需要的數據的信息,以及可以決定傳遞多少數據給AVPlayer。

AVAssetResourceLoader在AVPlayer中的位置如下:*

Location.jpeg

實現核心

使用AVAssetResourceLoader需要實現AVAssetResourceLoaderDelegate的方法:

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

要求加載資源的代理方法,這時我們需要保存loadingRequest并對其所指定的數據進行讀取或下載操作,當數據讀取或下載完成,我們可以對loadingRequest進行完成操作。

- (void)resourceLoader:(AVAssetResourceLoader *)resourceLoader 
didCancelLoadingRequest:(AVAssetResourceLoadingRequest *)loadingRequest; 

取消加載資源的代理方法,這時我們需要取消loadingRequest所指定的數據的讀取或下載操作。

實現策略

通過AVAssetResourceLoader實現緩存的策略有多種,沒有絕對的優與劣,只要符合我們的實際需求就可以了。

下面我們以模仿企鵝音樂的來演示AVAssetResourceLoader實現緩存的過程為例子。

先觀察并猜測企鵝音樂的緩存策略(當然它不是用AVPlayer播放):
  1、開始播放,同時開始下載完整的文件,當文件下載完成時,保存到緩存文件夾中;
  2、當seek時
   (1)如果seek到已下載到的部分,直接seek成功;(如下載進度60%,seek進度50%)
   (2)如果seek到未下載到的部分,則開始新的下載(如下載進度60%,seek進度70%)
      PS1:此時文件下載的范圍是70%-100%
      PS2:之前已下載的部分就被刪除了
      PS3:如果有別的seek操作則重復步驟2,如果此時再seek到進度40%,則會開始新的下載(范圍40%-100%)
  3、當開始新的下載之后,由于文件不完整,下載完成之后不會保存到緩存文件夾中;
  4、下次再播放同一歌曲時,如果在緩存文件夾中存在,則直接播放緩存文件;

實現流程

流程示意圖:
Process.png
1、通過自定義scheme來創建avplayer,并給AVURLAsset指定代理(SUPlayer對象)
AVURLAsset * asset = [AVURLAsset URLAssetWithURL:[self.url customSchemeURL] options:nil];            
[asset.resourceLoader setDelegate:self.resourceLoader queue:dispatch_get_main_queue()];
self.currentItem = [AVPlayerItem playerItemWithAsset:asset];
self.player = [AVPlayer playerWithPlayerItem:self.currentItem];
2、代理實現AVAssetResourceLoader的代理方法(SUResourceLoader對象)
- (BOOL)resourceLoader:(AVAssetResourceLoader *)resourceLoader shouldWaitForLoadingOfRequestedResource:(AVAssetResourceLoadingRequest *)loadingRequest {
    [self addLoadingRequest:loadingRequest];
    return YES;
}

- (void)resourceLoader:(AVAssetResourceLoader *)resourceLoader didCancelLoadingRequest:(AVAssetResourceLoadingRequest *)loadingRequest {
    [self removeLoadingRequest:loadingRequest];
}
3、對loadingRequest的處理(addLoadingRequest方法)

(1)將其加入到requestList中

[self.requestList addObject:loadingRequest];

(2)如果還沒開始下載,則開始請求數據,否則靜待數據的下載

[self newTaskWithLoadingRequest:loadingRequest cache:YES];

(3)如果是seek之后的loadingRequest,判斷請求開始的位置,如果已經緩沖到,則直接讀取數據

if (loadingRequest.dataRequest.requestedOffset >= self.requestTask.requestOffset &&
    loadingRequest.dataRequest.requestedOffset <= self.requestTask.requestOffset + self.requestTask.cacheLength) {
    [self processRequestList];
}
3.4如果還沒緩沖到,則重新請求
if (self.seekRequired) {
    [self newTaskWithLoadingRequest:loadingRequest cache:NO];
}
4、數據請求的處理(newTaskWithLoadingRequest方法)

(1)先判斷是否已經有下載任務,如果有,則先取消該任務

if (self.requestTask) {
    fileLength = self.requestTask.fileLength;
    self.requestTask.cancel = YES;
}

(2)建立新的請求,設置代理

    self.requestTask = [[SURequestTask alloc]init];
    self.requestTask.requestURL = loadingRequest.request.URL;
    self.requestTask.requestOffset = loadingRequest.dataRequest.requestedOffset;
    self.requestTask.cache = cache;
    if (fileLength > 0) {
        self.requestTask.fileLength = fileLength;
    }
    self.requestTask.delegate = self;
    [self.requestTask start];
    self.seekRequired = NO;
5、數據響應的處理(processRequestList方法)

  對requestList里面的loadingRequest填充響應數據,如果已完全響應,則將其從requestList中移除

- (void)processRequestList {
    NSMutableArray * finishRequestList = [NSMutableArray array];
    for (AVAssetResourceLoadingRequest * loadingRequest in self.requestList) {
        if ([self finishLoadingWithLoadingRequest:loadingRequest]) {
            [finishRequestList addObject:loadingRequest];
        }
    }
    [self.requestList removeObjectsInArray:finishRequestList];
}

  填充響應數據的過程如下:
(1)填寫 contentInformationRequest的信息,注意contentLength需要填寫下載的文件的總長度,contentType需要轉換

    CFStringRef contentType = UTTypeCreatePreferredIdentifierForTag(kUTTagClassMIMEType, (__bridge CFStringRef)(MimeType), NULL);
    loadingRequest.contentInformationRequest.contentType = CFBridgingRelease(contentType);
    loadingRequest.contentInformationRequest.byteRangeAccessSupported = YES;
    loadingRequest.contentInformationRequest.contentLength = self.requestTask.fileLength;

(2)計算可以響應的數據長度,注意數據讀取的起始位置是當前avplayer當前播放的位置,結束位置是loadingRequest的結束位置或者目前文件下載到的位置

    NSUInteger cacheLength = self.requestTask.cacheLength;
    NSUInteger requestedOffset = loadingRequest.dataRequest.requestedOffset;
    if (loadingRequest.dataRequest.currentOffset != 0) {
        requestedOffset = loadingRequest.dataRequest.currentOffset;
    }
    NSUInteger canReadLength = cacheLength - (requestedOffset - self.requestTask.requestOffset);
    NSUInteger respondLength = MIN(canReadLength, loadingRequest.dataRequest.requestedLength);

(3)讀取數據并填充到loadingRequest

    [loadingRequest.dataRequest respondWithData:[SUFileHandle readTempFileDataWithOffset:requestedOffset - self.requestTask.requestOffset length:respondLength]];

(4) 如果完全響應了所需要的數據,則完成loadingRequest,注意判斷的依據是 響應數據結束的位置 >= loadingRequest結束的位置

    NSUInteger nowendOffset = requestedOffset + canReadLength;
    NSUInteger reqEndOffset = loadingRequest.dataRequest.requestedOffset + loadingRequest.dataRequest.requestedLength;
    if (nowendOffset >= reqEndOffset) {
        [loadingRequest finishLoading];
        return YES;
    }
    return NO;
6、處理requestList的時機

當有新的loadingRequest或者文件下載進度更新時,都需要處理requestList

7、新的請求任務實現的過程(SURequestTask對象)

(1)初始化時,需要刪除舊的臨時文件,并創建新的空白臨時文件

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        [SUFileHandle createTempFile];
    }
    return self;
}

(2)建立新的連接,如果是seek后的請求,則指定其請求內容的范圍

- (void)start {
    NSMutableURLRequest * request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:[self.requestURL originalSchemeURL] cachePolicy:NSURLRequestReloadIgnoringCacheData timeoutInterval:RequestTimeout];
    if (self.requestOffset > 0) {
        [request addValue:[NSString stringWithFormat:@"bytes=%ld-%ld", self.requestOffset, self.fileLength - 1] forHTTPHeaderField:@"Range"];
    }
    self.session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:[NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration] delegate:self delegateQueue:[NSOperationQueue mainQueue]];
    self.task = [self.session dataTaskWithRequest:request];
    [self.task resume];
}

(3)當收到數據時,將數據寫入臨時文件,更新下載進度,同時通知代理處理requestList

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session dataTask:(NSURLSessionDataTask *)dataTask didReceiveData:(NSData *)data {
    if (self.cancel) return;
    [SUFileHandle writeTempFileData:data];
    self.cacheLength += data.length;
    if (self.delegate && [self.delegate respondsToSelector:@selector(requestTaskDidUpdateCache)]) {
        [self.delegate requestTaskDidUpdateCache];
    }
}

(4)當下載完成時,如果滿足緩存的條件,則將臨時文件拷貝到緩存文件夾中

if (self.cache) {
    [SUFileHandle cacheTempFileWithFileName:[NSString fileNameWithURL:self.requestURL]];
}
if (self.delegate && [self.delegate respondsToSelector:@selector(requestTaskDidFinishLoadingWithCache:)]) {
    [self.delegate requestTaskDidFinishLoadingWithCache:self.cache];
}

示例Demo

以上就是總體的實現流程,當然每個人的思路都不同,你可以在對其理解得足夠深刻之后使用更高效更安全的方式去實現。

本文的demo在我的github上可以下載:GitHub : SUCacheLoader

本demo是以緩存豆瓣FM的歌曲(MP4格式)為例寫的,如果你追求更完美的效果,可以從以下幾方面入手:
  1、對緩存格式支持的處理:并不是所有文件格式都支持的哦,對于不支持的格式,你應該不使用緩存功能;
  2、對緩存過程中各種錯誤的處理:比如下載超時、連接失敗、讀取數據錯誤等等的處理;
  3、緩存文件的命名處理,如果緩存文件沒有后綴(如.mp4),可能會導致播放失敗;
  4、AVPlayer播放狀態的處理,要做到完美的播放體驗,在這方面要下點功夫;

Next:

接下來將帶來AudioFileStream + AudioQueue 播放本地文件、網絡文件、緩存實現的講解

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