iOS 实现视频边播放边缓存的解决方案 - 十七度

一、技术实现思路

1. 核心组件

AVPlayer：iOS 原生视频播放器，支持网络视频流播放。
AVAssetResourceLoaderDelegate：自定义资源加载器，拦截播放器的请求，动态提供缓存数据。
URLSession：用于网络请求，下载视频数据。
OutputStream/InputStream：读取和写入本地缓存文件。

2. 实现流程

初始化播放器：使用 AVPlayer 和 AVURLAsset 加载视频 URL。
自定义资源加载器：通过 AVAssetResourceLoaderDelegate 拦截播放器的请求，动态提供缓存数据。
网络下载与缓存：使用 URLSession 下载视频数据，并通过 OutputStream 写入本地文件。
分片缓存与断点续传：根据播放器的请求范围（Range），分块下载和缓存视频数据。
播放器与缓存协同：播放器实时读取缓存文件，同时网络下载继续进行。

二、核心代码实现

1. 初始化播放器与缓存

import AVFoundation

class VideoPlayerManager {
    private var player: AVPlayer?
    private var cacheURL: URL!
    private var outputStream: OutputStream?
    private var inputStream: InputStream?

    func startPlayback(url: URL) {
        // 创建缓存文件路径
        cacheURL = FileManager.default.temporaryDirectory.appendingPathComponent("cachedVideo.mp4")

        // 初始化输出流（用于写入缓存）
        outputStream = OutputStream(toFileAtPath: cacheURL.path, append: true)
        outputStream?.open()

        // 初始化输入流（用于读取缓存）
        inputStream = InputStream(url: cacheURL)!
        inputStream?.open()

        // 创建 AVPlayer 并绑定播放源
        let asset = AVURLAsset(url: url)
        let playerItem = AVPlayerItem(asset: asset)
        player = AVPlayer(playerItem: playerItem)

        // 自定义资源加载器
        let resourceLoaderDelegate = ResourceLoaderDelegate(outputStream: outputStream, inputStream: inputStream)
        asset.resourceLoader.setDelegate(resourceLoaderDelegate, queue: .main)

        // 开始播放
        player?.play()

        // 启动下载任务
        startDownloadTask(url: url)
    }

    private func startDownloadTask(url: URL) {
        var request = URLRequest(url: url)
        request.httpMethod = "GET"

        // 设置 Range 请求头（断点续传）
        if let fileData = try? Data(contentsOf: cacheURL), fileData.count > 0 {
            let range = "bytes=\(fileData.count)-"
            request.setValue(range, forHTTPHeaderField: "Range")
        }

        let task = URLSession.shared.dataTask(with: request) { [weak self] data, response, error in
            guard let self = self else { return }
            if let data = data {
                // 将下载的数据写入缓存文件
                self.writeDataToFile(data: data)
            }
        }
        task.resume()
    }

    private func writeDataToFile(data: Data) {
        if let outputStream = outputStream {
            let buffer = [UInt8](data)
            outputStream.write(buffer, maxLength: buffer.count)
            outputStream.flush()
        }
    }
}

2. 自定义资源加载器

class ResourceLoaderDelegate: NSObject, AVAssetResourceLoaderDelegate {
    private let outputStream: OutputStream?
    private let inputStream: InputStream?
    private var cachedData: Data = Data()

    init(outputStream: OutputStream?, inputStream: InputStream?) {
        self.outputStream = outputStream
        self.inputStream = inputStream
    }

    func resourceLoader(_ resourceLoader: AVAssetResourceLoader,
                        shouldWaitForLoadingOfRequestedResource loadingRequest: AVAssetResourceLoadingRequest) -> Bool {
        // 实时读取缓存数据并返回给播放器
        DispatchQueue.global().async {
            var buffer = [UInt8](repeating: 0, count: 1024)
            while self.inputStream?.hasBytesAvailable == true {
                let bytesRead = self.inputStream?.read(&buffer, maxLength: buffer.count) ?? 0
                if bytesRead > 0 {
                    let data = Data(bytes: buffer, count: bytesRead)
                    loadingRequest.dataRequest.respond(with: data)
                }
            }
        }
        return true
    }

    func resourceLoader(_ resourceLoader: AVAssetResourceLoader,
                        didCancel loadingRequest: AVAssetResourceLoadingRequest) {
        // 处理取消请求
        loadingRequest.dataRequest.finishLoading()
    }
}

三、关键点解析

1. 缓存管理

本地缓存：使用 OutputStream 将下载的视频数据写入本地文件（如沙盒目录），避免重复下载。
分片缓存：根据播放器的请求范围（Range），分块下载和缓存视频数据，确保播放流畅。

2. 断点续传

Range 请求头：通过设置 Range: bytes=起始字节-，实现断点续传，避免网络中断后重复下载。
缓存文件检查：在下载前检查本地缓存文件大小，动态调整 Range 请求头。

3. 播放器与缓存协同

实时读取缓存：通过 InputStream 从本地缓存文件中读取已下载的数据，实时传递给 AVPlayer。
动态更新缓存：在播放过程中，网络下载任务持续运行，确保缓存文件逐步完整。

四、优化建议

1. 错误处理与重试

网络错误重试：在网络中断时自动重试下载任务，避免播放中断。
缓存文件清理：定期清理过期缓存文件，避免占用过多磁盘空间。

2. 性能优化

异步线程处理：使用 DispatchQueue 异步处理数据读写，避免阻塞主线程。
内存管理：避免一次性加载大文件到内存，优先使用本地缓存。

五、使用 KTVHTTPCache 的简化方案

1. 接入缓存

import KTVHTTPCache

class VideoCacheManager {
    func initCache() {
        do {
            try KTVHTTPCache.proxyStart()
            let maxLength: Int64 = 300 * 1024 * 1024 // 300MB
            KTVHTTPCache.cacheSetMaxCacheLength(maxLength)
        } catch {
            print("Proxy Start Failure: $error)")
        }
    }

    func playVideo(url: URL) {
        let proxyURLString = KTVHTTPCache.proxyURLString(withOriginalURLString: url.absoluteString)
        let proxyURL = URL(string: proxyURLString)!
        let player = AVPlayer(url: proxyURL)
        player.play()
    }
}

2. 实现预加载

func preloadVideos(urls: [URL]) {
    let queue = OperationQueue()
    queue.maxConcurrentOperationCount = 3

    for url in urls {
        queue.addOperation {
            let proxyURLString = KTVHTTPCache.proxyURLString(withOriginalURLString: url.absoluteString)
            let proxyURL = URL(string: proxyURLString)!
            let request = URLRequest(url: proxyURL)
            let task = URLSession.shared.dataTask(with: request) { _, _, _ in }
            task.resume()
        }
    }
}

六、总结

通过结合 AVPlayer、URLSession、AVAssetResourceLoaderDelegate 和本地缓存技术，可以高效实现视频的边播放边缓存功能。该方案不仅提升了用户体验，还能有效减少网络流量消耗。对于复杂场景（如 HLS 流媒体、高并发下载），可进一步结合开源库（如 KTVHTTPCache 或 TBPlayer）简化开发流程。

参考文献：

本文转自 https://juejin.cn/post/7504007819075600411，如有侵权，请联系删除。