iOS 边下载边播放、支持多点下载播放器

一、MPMoviePlayerController 和 AVPlayer 简介

iOS 9 之前通常播放音频、视频都是基于MediaPlayer框架的MPMoviePlayerControler以及基于它的MPMoviePlayerViewController,后者提供了统一的控制界面；iOS 9后iOS推出了AVKit的播放器AVPlayer和AVPlayerViewController。AVKit提供的功能更加强大，所以我们基于AVKit里的AVPlayer进行二次开发。

二、边下边播实现

关键字

• AVPlayer和AVURLAsset
• AVAssetResourceLoaderDelegate
• NSURLSession

边下边播目前搜索到的几篇博客差不多都是参考这篇英文文章进行实现的，这里大概复述一遍基本的原理：
首先，AVPlayer可以播放AVAsset资源文件这个不用多说，而AVURLAsset专门用于播放网络音视频资源，基本的播放、暂停、拖动操作均能提供,AVURLAsset有个方法

- (void)setDelegate:(nullable id <AVAssetResourceLoaderDelegate>)delegate queue:(nullable dispatch_queue_t)delegateQueue;

两个传入参数：AVAssetResourceLoaderDelegate 实现了该协议的资源加载器和处理该资源加载的队列，就是给AVURLAsset添加一个资源加载的代理对象，帮助AVURLAsset加载数据。
不过需要清楚一点，当提供的URL协议是AVURLAsset能识别处理的时候如(https://xxx.mp4)，该资源加载代理对象是不会收到来自AVURLAsset的数据加载请求的；
然而如果我们把URL改成如（sevenuncle://xxx.mp4）的时候，由于AVURLAsset无法识别出该协议，就会转向资源加载代理对象询问数据如何加载,此时就会调用AVAssetResourceLoaderDelegate 协议里的下述方法：

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

AVURLAsset将数据加载请求转发给了资源加载代理对象，AVURLAsset在播放一个音视频文件的时候会按照当前播放需要，发送一个AVAssetResourceLoadingRequest请求，这个请求包含了播放所需数据的请求封装类AVAssetResourceLoadingDataRequest，该类主要包含三个属性：

@property (nonatomic, readonly) long long requestedOffset //请求数据的起点
@property (nonatomic, readonly) NSInteger requestedLength //请求长度
@property (nonatomic, readonly) long long currentOffset;// 该请求当前已填充的数据位置

所以AVURLAsset播放请求是以片段的方式发出请求的，而且是同时发送多个数据片段请求，所以在资源加载代理对象里需要把这些数据片段请求都保存起来。

- (BOOL)resourceLoader:(AVAssetResourceLoader *)resourceLoader shouldWaitForLoadingOfRequestedResource:(AVAssetResourceLoadingRequest *)loadingRequest {
    //保存数据请求 
    [self addLoadingRequest:loadingRequest]; 
    return YES;
}

- (void)addLoadingRequest:(AVAssetResourceLoadingRequest *)loadingRequest {
    [self.pendingRequests addObject:loadingRequest];
    //下载资源
    [self doDownloadSource:loadingRequest];
}

同时，资源加载代理对象这个时候就需要清楚资源文件真正下载方式（如恢复成Https://xxx.mp4），资源加载代理对象自己去开启网络请求去下载该资源，可以自己封装一个资源文件下载类，该类负责实际的数据下载，

NSMutableRequest *request = [NSMutableURLRequest  requestWithURL:effectiveURL];
NSString *value = [NSString stringWithFormat:@"bytes=%lld-%lld",requestOffset, requestLength]; //制定下载的范围
[request addValue:value forHTTPHeaderField:@"Range"];

self.dataTask = [self.session dataTaskWithRequest:request];
[self.dataTask resume];

当完成一段数据下载（HTTP本身已经实现了资源文件请求时的分段传输，多点断点下载等）的时候通知资源加载代理对象，就去遍历前面保存的AVAssetResourceLoadingDataRequest，

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session dataTask:(NSURLSessionDataTask *)dataTask
    didReceiveData:(NSData *)data {
    
    NSFileHandle *fileHandle = [NSFileHandle fileHandleForWritingAtPath:self.temporyFilePath];
    [fileHandle seekToFileOffset:self.currentOffset];
    [fileHandle writeData:data];
   
    //通知数据更新
    if(self.freshDataCachedHandler) {
        self.freshDataCachedHandler();
    }
}

资源加载代理对象将已有数据一点一点的填充进去,

[dataRequest respondWithData:data];

每次填充一段数据进AVAssetResourceLoadingDataRequest，属性currentOffset就会往后移动到数据已经填充到的位置，当一个AVAssetResourceLoadingDataRequest数据填充完毕之后（currentOffset+requestOffset >= requestLength），就对其发送一个完成请求的消息，并将其移除队列，完成一个数据片段的请求。

  [loadingRequest finishLoading];

AVAssetResourceLoaderDelegate 的另外一个方法时当seek等操作之后，AVURLAsset会取消之前发出去的一些数据请求：

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

此时，我们可以把之前加入到等待队列的AVAssetResourceLoadingRequest移除队列。
这样就达到了播放的同时，自己实现了下载文件的需求；不过需要注意的一点，这个过程有个缺点，当播放进度拖动了之后，由于下载任务重新开始，则拖动之后下载的文件是从拖动的位置开始下载，导致下载的文件不完整。

三、多点下载、拖动播放保存实现

上述已经阐述了边下边播的过程，但是有一个缺点；当播放时拖动了进度之后，下载的文件不完整，此时需要解决也简单，拖动播放进度之后不重新开启下载任务，不删除之前下载的数据，所以解决方法：

1. 用一个数据结构保存间断的数据分段范围如（1-100、300-2000）；
2. 分段请求数据（HTTP头里面的Range字段可以指定数据的起始范围）；
3. 当请求拖动位置后面的数据下载完成后，重新回到前面下载之前未下载的数据片段。

很明显，这个可以保存数据下载分片进度的数据结构是关键，作者按照NSRange的基本实现思路，也实现了一个自己的SURange(SURangePointer)，以链表的形式保存了各个分片进度。

struct _SURange{
    unsigned long long      location;  //起点
    unsigned long long      length;    //长度
    struct _SURange *next;             //下一个节点
};
typedef struct _SURange SURange;
typedef struct _SURange *SURangePointer;

• 新增一个下载进度

SURangePointer SUInsertNodeIntoRange(SURangePointer src, SURangePointer node1);

新增下载进度函数，举个例子，src为[(0,100)(300,1000)]，node1为(19,150)，则结果为[(0,150)(300,1000)]

• 获取未下载进度

SURangePointer SUGetGapRanges(SURangePointer links, SURangePointer node);

获取未下载进度，可以获取分割的未下载片段，如links为[(100,300)(500,10000)(20000,50000)],node为(400,1000000),则范围未下载的进度为[(400,499)(10001,19999)(50001,100000)]。
这样保存数据分片进度的数据结构完成了。
剩下的就好办了，现在下载数据时，申请一个所需大小的空文件存放数据，每当发出一个新带seek位置的播放请求，保存数据时先seek到制定的偏移位置，然后将数据保存进临时文件，然后更新进度。

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session dataTask:(NSURLSessionDataTask *)dataTask
    didReceiveData:(NSData *)data {
    
    NSFileHandle *fileHandle = [NSFileHandle fileHandleForWritingAtPath:self.temporyFilePath];
    //移动到当前请求的偏移位置，保存数据
    [fileHandle seekToFileOffset:self.currentOffset];
    [fileHandle writeData:data];

    //插入下载进度分片
    SURange *range;
    range = malloc(sizeof(SURange));
    range->location = self.currentOffset;
    range->length   = data.length;
    range->next     = NULL;
    _downloadRange = SUInsertNodeIntoRange(_downloadRange, range);
    free(range);
    
    //更新已经下载数据偏移
    self.currentOffset += data.length;

    //通知数据更新
    if(self.freshDataCachedHandler) {
        self.freshDataCachedHandler();
    }
}

当完成一个数据NSURLRequest之后，寻找未下载的片段范围，继续下载，

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session task:(NSURLSessionTask *)task
didCompleteWithError:(nullable NSError *)error {
    NSHTTPURLResponse *httpURLResponse = (NSHTTPURLResponse *)task.response;
    NSDictionary *dict = [httpURLResponse allHeaderFields];
    NSString     *content = [dict valueForKey:@"Content-Range"];
    NSString *offsetString = [NSString stringWithFormat:@"%lld", _currentOffset-1];
    
    //如果不是seek之后取消了一个下载请求，则寻找未下载的片段范围
    if([content rangeOfString:offsetString].length>0) {
        if (self.currentOffset >= self.resourceLength) {
            [self seekToDownloadAtOffset:0 withURL:self.resourceURL];
        }else {
            [self seekToDownloadAtOffset:self.currentOffset withURL:self.resourceURL];
        }
    }
}

最后，等到所需进度都下载完成，则将临时文件保存持久化，同时添加进缓存索引。与此同时利用SURange，可以开启多个下载任务同时下载，共同维护一个下载进度，则多点下载也可以很快的实现。

demo地址：https://github.com/sevenuncler/SUAdvancePlayer

四、总结

1. 变下边播：使用自定义协议的URL传入AVURLAsset,导致其将数据请求的任务交给实现了AVAssetResourceLoaderDelegate协议的数据加载代理对象；
2. 数据加载代理自己负责数据的下载，然后一点点将下载的数据返回给AVURLAsset；
3. 多点下载和Seek之后文件完整保存：需要实现一个能够保存分片不连续进度的数据结构，当前请求的进度下载完成之后寻找下一个未下载的数据进度继续下载。