KTVHTTPCache 边下边播

KTVHTTPCache 是唱吧开源的一个高效的音视频缓存框架，专门为解决 iOS/macOS 平台上的音视频边下边播需求而设计。下面我将详细解释它的实现原理和使用方法。

核心架构

KTVHTTPCache 采用了代理服务器 + 数据调度器的架构：

+-------------------+      +-----------------+      +-------------------+
|   AVPlayer        |      |   KTVHTTPCache  |      |   Remote Server   |
|   (AVFoundation)  | ---> |   Proxy Server  | ---> |   (原始视频源)     |
+-------------------+      +-----------------+      +-------------------+
         ^                         |
         |                         v
         |                 +-----------------+
         +-----------------|   Cache Storage |
                           |   (文件系统)     |
                           +-----------------+

实现原理

1. URL 重定向（核心机制）

KTVHTTPCache 通过创建一个本地 HTTP 代理服务器（默认端口 8080），并重写视频 URL 来拦截播放器的请求：

// 原始URL
NSURL *originalURL = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/video.mp4"];

// 转换为本地代理URL
NSURL *proxyURL = [KTVHTTPCache proxyURLWithOriginalURL:originalURL];
// proxyURL: http://localhost:8080/proxy/https://example.com/video.mp4

2. 请求拦截与处理

当播放器请求代理 URL 时，KTVHTTPCache 会：

解析出原始 URL
检查本地是否已有缓存
根据请求的 Range 头部决定如何响应

3. 数据调度策略

KTVHTTPCache 实现了智能的数据调度：

缓存命中：直接返回本地缓存数据
部分缓存：返回已缓存部分，同时异步下载缺失部分
无缓存：启动下载并实时返回数据给播放器

4. 缓存管理

使用文件系统存储缓存数据
支持缓存大小限制和自动清理
支持缓存验证和过期策略

集成与使用

1. 安装

通过 CocoaPods 安装：

pod 'KTVHTTPCache'

2. 初始化

在 App 启动时初始化 KTVHTTPCache：

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    // 初始化HTTP缓存服务器
    [KTVHTTPCache proxyStart:nil];
    
    // 配置缓存目录
    NSString *cacheDirectory = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSCachesDirectory, NSUserDomainMask, YES).firstObject stringByAppendingPathComponent:@"vhcache"];
    [KTVHTTPCache cacheSetDirectory:cacheDirectory];
    
    // 设置缓存最大容量（100MB）
    [KTVHTTPCache cacheSetMaxCacheLength:100 * 1024 * 1024];
    
    return YES;
}

3. 基本使用

// 获取代理URL
NSURL *originalURL = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/video.mp4"];
NSURL *proxyURL = [KTVHTTPCache proxyURLWithOriginalURL:originalURL];

// 创建播放器
AVPlayer *player = [AVPlayer playerWithURL:proxyURL];
AVPlayerViewController *playerVC = [[AVPlayerViewController alloc] init];
playerVC.player = player;

// 播放
[self presentViewController:playerVC animated:YES completion:^{
    [player play];
}];

4. 高级功能

预加载视频

// 预加载视频（提前缓存）
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/video.mp4"];
[KTVHTTPCache cacheRequestWithURL:url completion:^(NSError *error) {
    if (!error) {
        NSLog(@"预加载完成");
    }
}];

获取缓存信息

// 检查缓存状态
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/video.mp4"];
KTVHCCacheConfiguration *configuration = [KTVHTTPCache cacheConfigurationWithURL:url];

// 缓存进度（0-1）
CGFloat cacheProgress = configuration.progress;
// 缓存文件路径
NSString *cachePath = configuration.filePath;
// 文件总大小
long long contentLength = configuration.totalLength;

清理缓存

// 清理所有缓存
[KTVHTTPCache cacheDeleteAllCaches];

// 清理指定URL缓存
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/video.mp4"];
[KTVHTTPCache cacheDeleteCacheWithURL:url];

自定义配置

// 设置User-Agent
[KTVHTTPCache proxySetUserAgent:@"Custom User Agent"];

// 设置网络请求超时
[KTVHTTPCache proxySetConnectionTimeout:20];

// 设置支持的内容类型
NSSet<NSString *> *contentTypes = [NSSet setWithArray:@[@"video/mp4", @"audio/mp3"]];
[KTVHTTPCache proxySetContentTypes:contentTypes];

实际应用示例

实现视频列表预加载

// 预加载下一个视频
- (void)preloadNextVideo:(NSURL *)nextVideoURL {
    if (!nextVideoURL) return;
    
    // 检查是否已缓存
    KTVHCCacheConfiguration *config = [KTVHTTPCache cacheConfigurationWithURL:nextVideoURL];
    if (config.progress >= 1.0) {
        return; // 已完整缓存
    }
    
    // 预加载前5MB
    KTVHCDataRequest *request = [[KTVHCDataRequest alloc] initWithURL:nextVideoURL
                                                               range:NSMakeRange(0, 5 * 1024 * 1024)];
    [KTVHTTPCache cacheRequestWithRequest:request completion:^(NSError *error) {
        if (!error) {
            NSLog(@"预加载成功");
        }
    }];
}

处理认证请求

// 设置认证处理器
[KTVHTTPCache proxySetAuthenticationChallengeBlock:^NSURLCredential *(NSURLSession *session,
                                                                      NSURLAuthenticationChallenge *challenge) {
    if ([challenge.protectionSpace.authenticationMethod isEqualToString:NSURLAuthenticationMethodServerTrust]) {
        return [NSURLCredential credentialForTrust:challenge.protectionSpace.serverTrust];
    } else if ([challenge.protectionSpace.authenticationMethod isEqualToString:NSURLAuthenticationMethodHTTPBasic]) {
        // HTTP基本认证
        return [NSURLCredential credentialWithUser:@"username"
                                          password:@"password"
                                       persistence:NSURLCredentialPersistenceForSession];
    }
    return nil;
}];

注意事项

App Transport Security：需要在 Info.plist 中允许本地 HTTP 连接：

<key>NSAppTransportSecurity</key>
<dict>
    <key>NSAllowsLocalNetworking</key>
    <true/>
</dict>

后台播放：如果需要支持后台播放，需要在 Capabilities 中开启 Background Modes 的 Audio, AirPlay, and Picture in Picture。
缓存策略：根据应用需求调整缓存大小，过大的缓存可能占用过多存储空间。
网络状态处理：KTVHTTPCache 本身不处理网络状态变化，应用层需要监听网络状态并做出相应处理。

总结

KTVHTTPCache 通过本地代理服务器的方式，巧妙地拦截并处理音视频请求，实现了边下边播功能。它的优点包括：

对现有代码侵入性小，只需替换 URL
支持多种视频格式和协议
提供完善的缓存管理功能
支持认证和自定义请求头
具有良好的性能表现

对于需要实现音视频边下边播功能的 iOS/macOS 应用，KTVHTTPCache 是一个值得考虑的解决方案。