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Android邊播放邊緩存視頻框架AndroidVideoCache詳解

 更新時間：2022年09月09日 15:24:21   作者：xiangzhihong  
這篇文章主要為大家介紹了Android邊播放邊緩存視頻框架AndroidVideoCache詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

一、背景

現(xiàn)在的移動應(yīng)用，視頻是一個非常重要的組成部分，好像里面不搞一點(diǎn)視頻就不是一個正常的移動App。在視頻開發(fā)方面，可以分為視頻錄制和視頻播放，視頻錄制的場景可能還比較少，這方面可以使用Google開源的 grafika。相比于視頻錄制，視頻播放可以選擇的方案就要多許多，比如Google的 ExoPlayer，B站的 ijkplayer，以及官方的MediaPlayer。

不過，我們今天要講的是視頻的緩存。最近，由于我們在開發(fā)視頻方面沒有考慮視頻的緩存問題，造成了流量的浪費(fèi)，然后遭到用戶的投訴。在視頻播放中，一般有兩種兩種策略：先下載再播放和邊播放邊緩存。

通常，為了提高用戶的體驗(yàn)，我們會選擇邊播放邊緩存的策略，不過市面上大多數(shù)的播放器都是只支持視頻播放，在視頻緩存這塊基本上沒啥好的方案，比如我們的App使用的是一個自己封裝的庫，類似于PlayerBase。PlayerBase是一種將解碼器和播放視圖組件化處理的解決方案框架，也即是一個對ExoPlayer、ijkplayer的包裝庫。

二、PlayerBase

PlayerBase是一種將解碼器和播放視圖組件化處理的解決方案框架。您需要什么解碼器實(shí)現(xiàn)框架定義的抽象引入即可，對于視圖，無論是播放器內(nèi)的控制視圖還是業(yè)務(wù)視圖，均可以做到組件化處理。并且，它支持視頻跨頁面無縫銜接的效果，也是我們選擇它的一個原因。

PlayerBase的使用也比較簡單，使用的時候需要單獨(dú)的添加解碼器，具體使用哪種解碼器，可以根據(jù)項(xiàng)目的需要自由的進(jìn)行配置。

只使用MediaPlayer：

dependencies {
  //該依賴僅包含MediaPlayer解碼
  implementation 'com.kk.taurus.playerbase:playerbase:3.4.2'
}

使用ExoPlayer + MediaPlayer

dependencies {
  //該依賴包含exoplayer解碼和MediaPlayer解碼
  //注意exoplayer的最小支持SDK版本為16
  implementation 'cn.jiajunhui:exoplayer:342_2132_019'
}

使用ijkplayer + MediaPlayer

dependencies {
  //該依賴包含ijkplayer解碼和MediaPlayer解碼
  implementation 'cn.jiajunhui:ijkplayer:342_088_012'
  //ijk官方的解碼庫依賴，較少格式版本且不支持HTTPS。
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-armv7a:0.8.8'
  # Other ABIs: optional
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-armv5:0.8.8'
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-arm64:0.8.8'
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-x86:0.8.8'
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-x86_64:0.8.8'
}

使用ijkplayer + ExoPlayer + MediaPlayer

dependencies {
  //該依賴包含exoplayer解碼和MediaPlayer解碼
  //注意exoplayer的最小支持SDK版本為16
  implementation 'cn.jiajunhui:exoplayer:342_2132_019'
  //該依賴包含ijkplayer解碼和MediaPlayer解碼
  implementation 'cn.jiajunhui:ijkplayer:342_088_012'
  //ijk官方的解碼庫依賴，較少格式版本且不支持HTTPS。
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-armv7a:0.8.8'
  # Other ABIs: optional
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-armv5:0.8.8'
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-arm64:0.8.8'
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-x86:0.8.8'
  implementation 'tv.danmaku.ijk.media:ijkplayer-x86_64:0.8.8'
}

最后，在進(jìn)行代碼混淆時，還需要在proguard中添加如下混淆規(guī)則。

-keep public class * extends android.view.View{*;}
-keep public class * implements com.kk.taurus.playerbase.player.IPlayer{*;}

添加完解碼器之后，接下來只需要在應(yīng)用的Application中初始化解碼器，然后就可以使用了。

public class App extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        //...
        //如果您想使用默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)事件生產(chǎn)者，請?zhí)砑哟诵信渲谩?
        //并需要添加權(quán)限 android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE
        PlayerConfig.setUseDefaultNetworkEventProducer(true);
        //初始化庫
        PlayerLibrary.init(this);
        //如果添加了'cn.jiajunhui:exoplayer:xxxx'該依賴
        ExoMediaPlayer.init(this);
        //如果添加了'cn.jiajunhui:ijkplayer:xxxx'該依賴
        IjkPlayer.init(this);
        //播放記錄的配置
        //開啟播放記錄
        PlayerConfig.playRecord(true);
        PlayRecordManager.setRecordConfig(
                        new PlayRecordManager.RecordConfig.Builder()
                                .setMaxRecordCount(100)
                                //.setRecordKeyProvider()
                                //.setOnRecordCallBack()
                                .build());
    }
}

然后，在業(yè)務(wù)代碼中開始播放即可。

ListPlayer.get().play(DataSource(url))

不過，有一個缺點(diǎn)是，PlayerBase并沒有提供緩存方案，即播放過的視頻再次播放的時候還是會消耗流量，這就違背了我們的設(shè)計初衷，那有沒有一種可以支持緩存，同時對PlayerBase侵入性比較小的方案呢？答案是有的，那就是AndroidVideoCache。

三、AndroidVideoCache

3.1 基本原理

AndroidVideoCache 通過代理的策略實(shí)現(xiàn)一個中間層，然后我們的網(wǎng)絡(luò)請求會轉(zhuǎn)移到本地實(shí)現(xiàn)的代理服務(wù)器上，這樣我們真正請求的數(shù)據(jù)就會被代理拿到，接著代理一邊向本地寫入數(shù)據(jù)，一邊根據(jù)我們需要的數(shù)據(jù)看是讀網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)還是讀本地緩存數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)用。

經(jīng)過實(shí)際測試，我發(fā)現(xiàn)它的流程如下：首次使用時使用的是網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，后面再次使用相同的視頻時就會讀取本地的。由于，AndroidVideoCache可以配置緩存文件的大小，所以，再加載視頻前，它會重復(fù)前面的策略，工作原理圖如下。

3.2 基本使用

和其他的插件使用流程一樣，首先需要我們在項(xiàng)目中添加AndroidVideoCache依賴。

dependencies {
    compile 'com.danikula:videocache:2.7.1'
}

然后，在全局初始化一個本地代理服務(wù)器，我們選擇在Application的實(shí)現(xiàn)類中進(jìn)行全局初始化。

public class App extends Application {
    private HttpProxyCacheServer proxy;
    public static HttpProxyCacheServer getProxy(Context context) {
        App app = (App) context.getApplicationContext();
        return app.proxy == null ? (app.proxy = app.newProxy()) : app.proxy;
    }
    private HttpProxyCacheServer newProxy() {
        return new HttpProxyCacheServer(this);
    }
}

當(dāng)然，初始化的代碼也可以寫到其他的地方，比如我們的公共Module。有了代理服務(wù)器之后，我們在使用的地方把網(wǎng)絡(luò)視頻url替換成下面的方式。

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
    HttpProxyCacheServer proxy = getProxy();
    String proxyUrl = proxy.getProxyUrl(VIDEO_URL);
    videoView.setVideoPath(proxyUrl);
}

當(dāng)然，AndroidVideoCache還提供了很多的自定義規(guī)則，比如緩存文件的大小、文件的個數(shù)，以及緩存位置等。

private HttpProxyCacheServer newProxy() {
    return new HttpProxyCacheServer.Builder(this)
            .maxCacheSize(1024 * 1024 * 1024)       
            .build();
}
private HttpProxyCacheServer newProxy() {
    return new HttpProxyCacheServer.Builder(this)
            .maxCacheFilesCount(20)
            .build();
}
 private HttpProxyCacheServer newProxy() {
        return new HttpProxyCacheServer.Builder(this)
                .cacheDirectory(getVideoFile())
                .maxCacheSize(512 * 1024 * 1024)
                .build();
    }
 /**
* 緩存路徑
**/   
 public File getVideoFile() {
        String path = getExternalCacheDir().getPath() + "/video";
        File file = new File(path);
        if (!file.exists()) {
            file.mkdir();
        }
        return file;
    }

當(dāng)然，我們還可以使用的MD5方式生成一個key作為文件的名稱。

public class MyFileNameGenerator implements FileNameGenerator {
    public String generate(String url) {
        Uri uri = Uri.parse(url);
        String videoId = uri.getQueryParameter("videoId");
        return videoId + ".mp4";
    }
}
...
HttpProxyCacheServer proxy = HttpProxyCacheServer.Builder(context)
    .fileNameGenerator(new MyFileNameGenerator())
    .build()

除此之外，AndroidVideoCache還支持添加一個自定義的HeadersInjector，用來在請求時候添加自定義的請求頭。

public class UserAgentHeadersInjector implements HeaderInjector {
    @Override
    public Map<String, String> addHeaders(String url) {
        return Maps.newHashMap("User-Agent", "Cool app v1.1");
    }
}
private HttpProxyCacheServer newProxy() {
    return new HttpProxyCacheServer.Builder(this)
            .headerInjector(new UserAgentHeadersInjector())
            .build();
}

3.3 源碼分析

前面我們說過，AndroidVideoCache 通過代理的策略實(shí)現(xiàn)一個中間層，然后再網(wǎng)絡(luò)請求時通過本地代理服務(wù)去實(shí)現(xiàn)真正的請求，這樣操作的好處是不會產(chǎn)生額外的請求，并且在緩存策略上，AndroidVideoCache使用了LruCache緩存策略算法，不用去手動維護(hù)緩存區(qū)的大小，真正做到解放雙手。

首先，我們來看一下HttpProxyCacheServer類。

public class HttpProxyCacheServer {
    private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger("HttpProxyCacheServer");
    private static final String PROXY_HOST = "127.0.0.1";
    private final Object clientsLock = new Object();
    private final ExecutorService socketProcessor = Executors.newFixedThreadPool(8);
    private final Map<String, HttpProxyCacheServerClients> clientsMap = new ConcurrentHashMap<>();
    private final ServerSocket serverSocket;
    private final int port;
    private final Thread waitConnectionThread;
    private final Config config;
    private final Pinger pinger;
    public HttpProxyCacheServer(Context context) {
        this(new Builder(context).buildConfig());
    }
    private HttpProxyCacheServer(Config config) {
        this.config = checkNotNull(config);
        try {
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName(PROXY_HOST);
            this.serverSocket = new ServerSocket(0, 8, inetAddress);
            this.port = serverSocket.getLocalPort();
            IgnoreHostProxySelector.install(PROXY_HOST, port);
            CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
            this.waitConnectionThread = new Thread(new WaitRequestsRunnable(startSignal));
            this.waitConnectionThread.start();
            startSignal.await(); // freeze thread, wait for server starts
            this.pinger = new Pinger(PROXY_HOST, port);
            LOG.info("Proxy cache server started. Is it alive? " + isAlive());
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            socketProcessor.shutdown();
            throw new IllegalStateException("Error starting local proxy server", e);
        }
    }
  ... 
 public static final class Builder {
        /**
         * Builds new instance of {@link HttpProxyCacheServer}.
         *
         * @return proxy cache. Only single instance should be used across whole app.
         */
        public HttpProxyCacheServer build() {
            Config config = buildConfig();
            return new HttpProxyCacheServer(config);
        }
        private Config buildConfig() {
            return new Config(cacheRoot, fileNameGenerator, diskUsage, sourceInfoStorage, headerInjector);
        }
    }
}

可以看到，構(gòu)造函數(shù)首先使用本地的localhost地址，創(chuàng)建一個 ServerSocket 并隨機(jī)分配了一個端口，然后通過 getLocalPort 拿到服務(wù)器端口，用來和服務(wù)器進(jìn)行通信。接著，創(chuàng)建了一個線程 WaitRequestsRunnable，里面有一個startSignal信號變量。

@Override
        public void run() {
            startSignal.countDown();
            waitForRequest();
        }
    private void waitForRequest() {
        try {
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                LOG.debug("Accept new socket " + socket);
                socketProcessor.submit(new SocketProcessorRunnable(socket));
            }
        } catch (IOException e) {
            onError(new ProxyCacheException("Error during waiting connection", e));
        }
    }

服務(wù)器的整個代理的流程是，先構(gòu)建一個全局的本地代理服務(wù)器 ServerSocket，指定一個隨機(jī)端口，然后新開一個線程，在線程的 run 方法里通過accept() 方法監(jiān)聽服務(wù)器socket的入站連接，accept() 方法會一直阻塞，直到有一個客戶端嘗試建立連接。

有了代碼服務(wù)器之后，接下來就是客戶端的Socket。我們先從代理替換url地方開始看：

HttpProxyCacheServer proxy = getProxy();
    String proxyUrl = proxy.getProxyUrl(VIDEO_URL);
    videoView.setVideoPath(proxyUrl);

其中，HttpProxyCacheServer 中的 getProxyUrl()方法源碼如下。

public String getProxyUrl(String url, boolean allowCachedFileUri) {
        if (allowCachedFileUri && isCached(url)) {
            File cacheFile = getCacheFile(url);
            touchFileSafely(cacheFile);
            return Uri.fromFile(cacheFile).toString();
        }
        return isAlive() ? appendToProxyUrl(url) : url;
    }

可以看到，上面的代碼就是AndroidVideoCache的核心的功能：如果本地已經(jīng)緩存了，就直接使用本地的Uri，并且把時間更新下，因?yàn)長ruCache是根據(jù)文件被訪問的時間進(jìn)行排序的，如果文件沒有被緩存那么就調(diào)用isAlive() 方法，isAlive()方法會ping一下目標(biāo)url，確保url是一個有效的。

private boolean isAlive() {
        return pinger.ping(3, 70);   // 70+140+280=max~500ms
    }

如果用戶是通過代理訪問的話，就會ping不通，這樣就還是使用原生的url，最后進(jìn)入appendToProxyUrl ()方法里面。

private String appendToProxyUrl(String url) {
        return String.format(Locale.US, "http://%s:%d/%s", PROXY_HOST, port, ProxyCacheUtils.encode(url));
    }

接著，socket會被包裹成一個runnable，發(fā)配給線程池。

socketProcessor.submit(new SocketProcessorRunnable(socket));
private final class SocketProcessorRunnable implements Runnable {
        private final Socket socket;
        public SocketProcessorRunnable(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }
        @Override
        public void run() {
            processSocket(socket);
        }
    }
    private void processSocket(Socket socket) {
        try {
            GetRequest request = GetRequest.read(socket.getInputStream());
            LOG.debug("Request to cache proxy:" + request);
            String url = ProxyCacheUtils.decode(request.uri);
            if (pinger.isPingRequest(url)) {
                pinger.responseToPing(socket);
            } else {
                HttpProxyCacheServerClients clients = getClients(url);
                clients.processRequest(request, socket);
            }
        } catch (SocketException e) {
            // There is no way to determine that client closed connection http://stackoverflow.com/a/10241044/999458
            // So just to prevent log flooding don't log stacktrace
            LOG.debug("Closing socket… Socket is closed by client.");
        } catch (ProxyCacheException | IOException e) {
            onError(new ProxyCacheException("Error processing request", e));
        } finally {
            releaseSocket(socket);
            LOG.debug("Opened connections: " + getClientsCount());
        }
    }

processSocket()方法會處理所有的請求進(jìn)來的Socket，包括ping的和VideoView.setVideoPath(proxyUrl)的Socket，我們重點(diǎn)看一下 else語句里面的代碼。這里的 getClients()方法里面有一個ConcurrentHashMap，重復(fù)url返回的是同一個HttpProxyCacheServerClients。

private HttpProxyCacheServerClients getClients(String url) throws ProxyCacheException {
        synchronized (clientsLock) {
            HttpProxyCacheServerClients clients = clientsMap.get(url);
            if (clients == null) {
                clients = new HttpProxyCacheServerClients(url, config);
                clientsMap.put(url, clients);
            }
            return clients;
        }
    }

如果是第一次請求的url，HttpProxyCacheServerClients并被put到ConcurrentHashMap中。而真正的網(wǎng)絡(luò)請求都在 processRequest ()方法中進(jìn)行操作，并且需要傳遞過去一個GetRequest 對象，包括是一個url和rangeoffset以及partial的包裝類。

public void processRequest(GetRequest request, Socket socket) throws ProxyCacheException, IOException {
        startProcessRequest();
        try {
            clientsCount.incrementAndGet();
            proxyCache.processRequest(request, socket);
        } finally {
            finishProcessRequest();
        }
    }

其中，startProcessRequest 方法會得到一個新的HttpProxyCache 類對象。

private synchronized void startProcessRequest() throws ProxyCacheException {
        proxyCache = proxyCache == null ? newHttpProxyCache() : proxyCache;
    }
    private HttpProxyCache newHttpProxyCache() throws ProxyCacheException {
        HttpUrlSource source = new HttpUrlSource(url, config.sourceInfoStorage);
        FileCache cache = new FileCache(config.generateCacheFile(url), config.diskUsage);
        HttpProxyCache httpProxyCache = new HttpProxyCache(source, cache);
        httpProxyCache.registerCacheListener(uiCacheListener);
        return httpProxyCache;
    }

此處，我們構(gòu)建一個基于原生url的HttpUrlSource ，這個類對象負(fù)責(zé)持有url，并開啟HttpURLConnection來獲取一個InputStream，這樣就可以使用這個輸入流來讀取數(shù)據(jù)了，同時也創(chuàng)建了一個本地的臨時文件，一個以.download結(jié)尾的臨時文件，這個文件在成功下載完后的 FileCache 類中的 complete 方法中被更名。

執(zhí)行完上面的操作之后，然后這個HttpProxyCache 對象就開始 調(diào)用processRequest()方法。

public void processRequest(GetRequest request, Socket socket) throws IOException, ProxyCacheException {
        OutputStream out = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        String responseHeaders = newResponseHeaders(request);
        out.write(responseHeaders.getBytes("UTF-8"));
        long offset = request.rangeOffset;
        if (isUseCache(request)) {
            responseWithCache(out, offset);
        } else {
            responseWithoutCache(out, offset);
        }
    }

拿到一個OutputStream的輸出流后，我們就可以往sd卡中寫數(shù)據(jù)了，如果不用緩存就走常規(guī)邏輯，這里我們只看走緩存的邏輯，即responseWithCache()。

private void responseWithCache(OutputStream out, long offset) throws ProxyCacheException, IOException {
        byte[] buffer = new byte[DEFAULT_BUFFER_SIZE];
        int readBytes;
        while ((readBytes = read(buffer, offset, buffer.length)) != -1) {
            out.write(buffer, 0, readBytes);
            offset += readBytes;
        }
        out.flush();
    }
public int read(byte[] buffer, long offset, int length) throws ProxyCacheException {
        ProxyCacheUtils.assertBuffer(buffer, offset, length);
        while (!cache.isCompleted() && cache.available() < (offset + length) && !stopped) {
            readSourceAsync();
            waitForSourceData();
            checkReadSourceErrorsCount();
        }
        int read = cache.read(buffer, offset, length);
        if (cache.isCompleted() && percentsAvailable != 100) {
            percentsAvailable = 100;
            onCachePercentsAvailableChanged(100);
        }
        return read;
    }

在while循環(huán)里面，開啟了一個新的線程sourceReaderThread，其中封裝了一個SourceReaderRunnable的Runnable，這個異步線程用來給cache，也就是本地文件寫數(shù)據(jù)，同時還更新一下當(dāng)前的緩存進(jìn)度。

同時，另一個SourceReaderRunnable線程會從cache中去讀數(shù)據(jù)，在緩存結(jié)束后會發(fā)送一個通知通知緩存完了，外界可以去調(diào)用了。

int sourceAvailable = -1;
        int offset = 0;
        try {
            offset = cache.available();
            source.open(offset);
            sourceAvailable = source.length();
            byte[] buffer = new byte[ProxyCacheUtils.DEFAULT_BUFFER_SIZE];
            int readBytes;
            while ((readBytes = source.read(buffer)) != -1) {
                synchronized (stopLock) {
                    if (isStopped()) {
                        return;
                    }
                    cache.append(buffer, readBytes);
                }
                offset += readBytes;
                notifyNewCacheDataAvailable(offset, sourceAvailable);
            }
            tryComplete();
            onSourceRead();

到此，AndroidVideoCache的核心緩存流程就分析完了。總的來說，AndroidVideoCache在請求時回先使用本地的代理方式，然后開啟一系列的緩存邏輯，并在緩存完成后發(fā)出通知，當(dāng)再次請求的時候，如果本地已經(jīng)進(jìn)行了文件緩存，就會優(yōu)先使用本地的數(shù)據(jù)。

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