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flv.js源码知识点_flvjs源码解读

作者：小小林熬夜学编程 | 2024-06-03 15:58:49

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flvjs源码解读

1 网速计算

在音视频播放的场景中，用户的网速是影响体验的重要因素，播放器在播放的过程中，可以计算单位时间获取的数据量来衡量网速。flv.js的实例提供了statistics_info事件获取当前的网速。

  1. flvPlayer.on('statistics_info', function(res) {
  2.     console.log('statistics_info',res);
  3. })

res结构如下：

  1. {
  2.     currentSegmentIndex: 0,
  3.     decodedFrames: 15,
  4.     droppedFrames: 0,
  5.     hasRedirect: false,
  6.     loaderType: "fetch-stream-loader",
  7.     playerType: "FlvPlayer",
  8.     speed: 395.19075278358656,
  9.     totalSegmentCount: 1,
  10.     url: "https:/example.com/1.flv"
  11. }

其中的speed字段就是网速，单位是KB/s, 下面就看关于网速计算相关的部分。statistics_info事件中获取网速的整体流程如下图：

  • IOController中控制每次把加载的字节数添加到SpeedSampler中，对外提供的lastSecondKBps属性是最近有数据一秒的网速。

  • TransmuxingController中控制播放器在加载数据的时候开启定时器获取统计数据，向上触发事件。

核心的计算还是SpeedSampler类, lastSecondKBps是getter属性获取最近有数据一秒的网速，代码含义参考注释。

  1.  get lastSecondKBps () {
  2.     // 如果够1s计算 this._lastSecondBytes
  3.     this.addBytes(0)
  4.     
  5.     // 上1秒的_lastSecondBytes有数据 就直接返回
  6.     // 这个巧妙的是 感觉不是准确的1s 但是又是准确的 因为如果是超过1秒就不继续添加了 1秒内的就添加进去了。
  7.     
  8.     // 如果上一秒有数据则返回
  9.     if (this._lastSecondBytes !== 0) {
  10.       return this._lastSecondBytes / 1024
  11.     } else {
  12.       // 如果上一秒的速度是0，并且距离上次计算超过了500ms 则用_intervalBytes和durationSeconds进行计算
  13.       if (this._now() - this._lastCheckpoint >= 500) {
  14.         // if time interval since last checkpoint has exceeded 500ms
  15.         // the speed is nearly accurate
  16.         return this.currentKBps
  17.       } else {
  18.         // We don't know
  19.         return 0
  20.       }
  21.     }
  22.   }

下面是addBytes方法，根据本次调用的时间和上一次计算时间的差值做不同处理，具体参见代码注释，这种计算的思路是挺巧妙的，开始以为不准切，但是仔细思考是能准确计算最近有数据一秒的网速。一直强调是最近有数据一秒的网速而不是上一秒的网速。

  1. addBytes (bytes) {
  2.     // 如果是第一次调用则 记录_firstCheckpoint _lastCheckpoint
  3.     if (this._firstCheckpoint === 0) {
  4.       this._firstCheckpoint = this._now()
  5.       this._lastCheckpoint = this._firstCheckpoint
  6.       this._intervalBytes += bytes
  7.       this._totalBytes += bytes
  8.     } else if (this._now() - this._lastCheckpoint < 1000) {
  9.       // 小于1s 就添加 _intervalBytes
  10.       this._intervalBytes += bytes
  11.       this._totalBytes += bytes
  12.     } else { // duration >= 1000
  13.     
  14.       // 只有大于1秒的时候才计算_lastSecondBytes 
  15.       // 就是这1s内的_intervalBytes
  16.       this._lastSecondBytes = this._intervalBytes
  17.       
  18.       this._intervalBytes = bytes // 并且重新开始计算_intervalBytes 大于1秒的这次数据算在下1秒
  19.       
  20.       this._totalBytes += bytes
  21.       this._lastCheckpoint = this._now()
  22.     }
  23. }

下面是currentKBps getter属性,在lastSecondKBps中只有当超过因为如果durationSeconds大于0.5时才使用currentKBps属性，因为如果durationSeconds过小，会过大估计了网速。

  1. get currentKBps () {
  2.     this.addBytes(0)
  3.  
  4.     let durationSeconds = (this._now() - this._lastCheckpoint) / 1000
  5.     if (durationSeconds == 0) durationSeconds = 1
  6.     return (this._intervalBytes / durationSeconds) / 1024
  7.   }
  8.

平均网速averageKBps， 如果中途出现网络中断或者暂停的情况会拉低平均网速。

  1. get averageKBps () {
  2.     let durationSeconds = (this._now() - this._firstCheckpoint) / 1000
  3.     return (this._totalBytes / durationSeconds) / 1024
  4.  }

2 数据缓存处理

这里讲的缓存是指使用loader获取数据后到传给FLVDemuxer过程中的缓存。这个过程中为什么需要缓存呢？因为FLV格式数据的解封是以TAG为单位，而过来的数据是流式的字节，不可能每次是完整的TAG，所以FLVDemuxer每次只处理当前数据中完整的TAG，没有处理的部分就缓存起来，和下次获取的数据拼接。

通过上面的原理介绍，你应该可以猜到这个过程是放在IOController中，我们先分解缓存中使用到的几个关键API和操作方法。

2.1 二进制缓存区格式

ArrayBuffer 对象用来表示通用的、固定长度的原始二进制数据缓冲区。 你不能直接操作 ArrayBuffer 的内容，而是要通过类型数组对象或 DataView 对象来操作，它们会将缓冲区中的数据表示为特定的格式，并通过这些格式来读写缓冲区的内容。

这里的定义 关键有两点，一是ArrayBuffer是固定长度，所以扩展的话需要创建新的然后把数据复制过去，而是不能直接操作，二是 不能直接操作，需要用类型数据对象，我们这里用Uint8Array，因为8位无符号正好是以一个字节为单位。我们这里对缓存的处理，暂时不需要读取指定的字节，目前只需要能够读取指定位置的数据即可。

2.2 缓存区操作API

Uint8Array 数组类型表示一个8位无符号整型数组，创建时内容被初始化为0。创建完后，可以以对象的方式或使用数组下标索引的方式引用数组中的元素。

new Uint8Array(buffer [, byteOffset [, length]]);

说明：在ArrayBuffer上创建Uint8Array对象，使缓存区可操作。 参数： buffer为ArrayBuffer对象，byteOffset指定ArrayBuffer的起始字节数，length指定创建的长度。

typedarray.set(typedarray[, offset]) 说明：Uint8Array属于typedarray, set方法可以从指定类型化数据中读取值，并将其存储在类型化数组中的指定位置。 参数：typedarray是指要拷贝的源数据,offset指拷贝到目标数据的起始位置。

2.3 方法一 扩展缓存

根据上面的api，把长度为100的ArrayBuffer扩展为长度为1000的ArrabyBuffer。

  1. const oldbuffer = new ArrayBuffer(100);
  2. const u1 = new Uint8Array(oldbuffer, 0);
  3. const newbuffer = new ArrayBuffer(1000);
  4. const u2 = new Uint8Array(newbuffer,0);
  5. u2.set(u1,0);

2.4 方法二 消费缓存

记录缓存消费位置，消费一部分后重新设置缓存。

  1. let stashUsed = 100;
  2. let bufferSize = 1024;
  3. let stashBuffer = new ArrayBuffer(1024);
  4.  
  5. // 消费数据 返回消费的字节数
  6.  
  7. let consumed = dispatchChunks(stashBuffer.slice(0, stashUsed),stashUsed);
  8. let allBuffer = new Uint8Array(stashBuffer, 0, bufferSize);
  9. let remainBuffer = new Uint8Array(stashBuffer, consumed);
  10. allBuffer.set(remainBuffer,0);
  11. stashUsed = stashUsed-consumed;

2.5 缓存源码

下面就来看IOController中缓存数据的代码。 几个变量和方法的含义：

  1. this._stashBuffer  ArrayBuffer类型   存放数据的缓存区
  2. this._bufferSize  缓存区的大小 this._stashBuffer的长度
  3. this._stashUsed   缓存区中使用的缓存大小
  4. this._stashByteStart 已经消费的部分在整个流中的开始位置
  5. this._expandBuffer() 扩展缓存的方法
  6. this.this._dispatchChunks() 消费缓存数据的方法 返回消费的数量
  7. chunk ajax获取的二进制数据

有了上面的准备，就可以直接看缓存处理的代码了

  1. // 缓存中没有数据的情况
  2. if (this._stashUsed === 0) {
  3.     // 直接消费
  4.     let consumed = this._dispatchChunks(chunk, byteStart);
  5.     // 如果有剩余
  6.     if (consumed < chunk.byteLength) {
  7.         // 未处理的数据长度
  8.         let remain = chunk.byteLength - consumed;
  9.         // 如果数据超过缓存 则扩展缓存
  10.         if (remain > this._bufferSize) {
  11.             this._expandBuffer(remain);
  12.         }
  13.         // 在_stashBuffer上创建 Uint8Array使其可以操作
  14.         let stashArray = new Uint8Array(this._stashBuffer, 0, this._bufferSize);
  15.         // 从chunk的 consumed开始获取数据 然后从第0位置开始写入stashArray中
  16.         stashArray.set(new Uint8Array(chunk, consumed), 0);
  17.         // 记录stashUsed的大小
  18.         this._stashUsed += remain;
  19.         // 记录整个流中的开始位置
  20.         this._stashByteStart = byteStart + consumed;
  21.     }
  22. } else {
  23.     // 缓存中有数据的情况
  24.     // 先扩展缓存 能够放下已存在的和当前获取的
  25.     if (this._stashUsed + chunk.byteLength > this._bufferSize) {
  26.         this._expandBuffer(this._stashUsed + chunk.byteLength);
  27.     }
  28.     let stashArray = new Uint8Array(this._stashBuffer, 0, this._bufferSize);
  29.     // 先把获取到的chunk 放入缓存中 从_stashUsed的offset开始存放
  30.     stashArray.set(new Uint8Array(chunk), this._stashUsed);
  31.     // 重置_stashUsed
  32.     this._stashUsed += chunk.byteLength;
  33.     // 把缓存中的数据全部读出进行消费
  34.     let consumed = this._dispatchChunks(this._stashBuffer.slice(0, this._stashUsed), this._stashByteStart);
  35.     // 如果消费了有剩余
  36.     if (consumed < this._stashUsed && consumed > 0) {  // unconsumed data remain
  37.         // 从consumed开始截取数据
  38.         let remainArray = new Uint8Array(this._stashBuffer, consumed);
  39.         // 从0开始设置 剩下的数据作为缓存 并且改变_stashUsed 记录缓存的位置
  40.         stashArray.set(remainArray, 0);
  41.     }
  42.     // 重新设置_stashUsed
  43.     this._stashUsed -= consumed;
  44.     this._stashByteStart += consumed;
  45. }

上面的代码是每次来数据都会调用this._dispatchChunks进行消费操作，其实还有一种处理情况，通过变量this._enableStash控制，上面的情况是this._enableStash为false。如果为true的话区别是只有缓存的数据达到this._stashSize大小时，才会触发this._dispatchChunks进行消费操作。

总体的流程是如果数据小于this._stashSize 则往缓存中添加，如果大于继续下面的判断 如果缓存中没有数据 则直接消费本地来的数据，如果有数据则消费缓存中的数据 消费之后再把本地来的数据放入缓存。具体参见代码

  1. if (this._stashUsed === 0 && this._stashByteStart === 0) {  // seeked? or init chunk?
  2.     // This is the first chunk after seek action
  3.     this._stashByteStart = byteStart;
  4. }
  5. // 不满_stashSize 就会先往缓存中存放 _stashSize会动态调整 
  6. if (this._stashUsed + chunk.byteLength <= this._stashSize) {
  7.     let stashArray = new Uint8Array(this._stashBuffer, 0, this._stashSize);
  8.     stashArray.set(new Uint8Array(chunk), this._stashUsed);
  9.     this._stashUsed += chunk.byteLength;
  10. } else {  // stashUsed + chunkSize > stashSize, size limit exceeded
  11.     let stashArray = new Uint8Array(this._stashBuffer, 0, this._bufferSize);
  12.     if (this._stashUsed > 0) {  // There're stash datas in buffer
  13.         // 如果有缓存 先消费缓存中的数据
  14.         let buffer = this._stashBuffer.slice(0, this._stashUsed);
  15.         let consumed = this._dispatchChunks(buffer, this._stashByteStart);
  16.         if (consumed < buffer.byteLength) {
  17.             if (consumed > 0) {
  18.                 let remainArray = new Uint8Array(buffer, consumed);
  19.                 stashArray.set(remainArray, 0);
  20.                 this._stashUsed = remainArray.byteLength;
  21.                 this._stashByteStart += consumed;
  22.             }
  23.         } else {
  24.             this._stashUsed = 0;
  25.             this._stashByteStart += consumed;
  26.         }
  27.         // 消费完缓存中的数据之后，然后再把这次过来的chunk放入缓存中
  28.         if (this._stashUsed + chunk.byteLength > this._bufferSize) {
  29.             this._expandBuffer(this._stashUsed + chunk.byteLength);
  30.             stashArray = new Uint8Array(this._stashBuffer, 0, this._bufferSize);
  31.         }
  32.         stashArray.set(new Uint8Array(chunk), this._stashUsed);
  33.         this._stashUsed += chunk.byteLength;
  34.     } else {  // stash buffer empty, but chunkSize > stashSize (oh, holy shit)
  35.         // dispatch chunk directly and stash remain data
  36.         // 如果缓存中没有数据 直接消费本次来的数据
  37.         let consumed = this._dispatchChunks(chunk, byteStart);
  38.         if (consumed < chunk.byteLength) {
  39.             let remain = chunk.byteLength - consumed;
  40.             if (remain > this._bufferSize) {
  41.                 this._expandBuffer(remain);
  42.                 stashArray = new Uint8Array(this._stashBuffer, 0, this._bufferSize);
  43.             }
  44.             stashArray.set(new Uint8Array(chunk, consumed), 0);
  45.             this._stashUsed += remain;
  46.             this._stashByteStart = byteStart + consumed;
  47.         }
  48.     }
  49. }

关于this._stashSize还有两个问题， 一是this._stashSize的大小会根据网速进行调整，二是this._stashSize是小于等于this._bufferSize缓存大小，所以this._stashSize变化时也需要扩展缓存。

// 先看获取网速的代码。

  1. //网速计算
  2. this._speedSampler.addBytes(chunk.byteLength);
  3.  
  4. // adjust stash buffer size according to network speed dynamically
  5. // 获取当前网速
  6. let KBps = this._speedSampler.lastSecondKBps;
  7. if (KBps !== 0) {
  8.   // 正规化网速
  9.   let normalized = this._normalizeSpeed(KBps);
  10.   if (this._speedNormalized !== normalized) {
  11.       this._speedNormalized = normalized;
  12.       this._adjustStashSize(normalized);
  13.   }
  14. }

其中的_normalizeSpeed方法是在给定的速度中二分查找最接近网速的大小。

  1. this._speedNormalizeList = [64, 128, 256, 384, 512, 768, 1024, 1536, 2048, 3072, 4096];
  2. _normalizeSpeed(input) {
  3.     let list = this._speedNormalizeList;
  4.     let last = list.length - 1;
  5.     let mid = 0;
  6.     let lbound = 0;
  7.     let ubound = last;
  8.     if (input < list[0]) {
  9.         return list[0];
  10.     }
  11.     // binary search
  12.     while (lbound <= ubound) {
  13.         mid = lbound + Math.floor((ubound - lbound) / 2);
  14.         if (mid === last || (input >= list[mid] && input < list[mid + 1])) {
  15.             return list[mid];
  16.         } else if (list[mid] < input) {
  17.             lbound = mid + 1;
  18.         } else {
  19.             ubound = mid - 1;
  20.         }
  21.     }
  22. }

_adjustStashSize是调整this._stashSize的方法，当缓存的大小小于this._stashSize时，则进行扩展。

  1. _adjustStashSize(normalized) {
  2.     let stashSizeKB = 0;
  3.     // 如果是直播 
  4.     if (this._config.isLive) {
  5.         // live stream: always use single normalized speed for size of stashSizeKB
  6.         stashSizeKB = normalized;
  7.     } else {
  8.         if (normalized < 512) {
  9.             stashSizeKB = normalized;
  10.         } else if (normalized >= 512 && normalized <= 1024) {
  11.             stashSizeKB = Math.floor(normalized * 1.5);
  12.         } else {
  13.             stashSizeKB = normalized * 2;
  14.         }
  15.     }
  16.     // 最大是8K
  17.     if (stashSizeKB > 8192) {
  18.         stashSizeKB = 8192;
  19.     }
  20.     let bufferSize = stashSizeKB * 1024 + 1024 * 1024 * 1;  // stashSize + 1MB
  21.     // 如果缓存小则扩展缓存
  22.     if (this._bufferSize < bufferSize) {
  23.         this._expandBuffer(bufferSize);
  24.     }
  25.     this._stashSize = stashSizeKB * 1024;
  26. }

扩展缓存的_expandBuffer方法和我们写的demo很相似。

  1. _expandBuffer(expectedBytes) {
  2.     let bufferNewSize = this._stashSize;
  3.     // 每次*2 直到大于expectedBytes
  4.     while (bufferNewSize + 1024 * 1024 * 1 < expectedBytes) {
  5.         bufferNewSize *= 2;
  6.     }
  7.  
  8.     bufferNewSize += 1024 * 1024 * 1;  // bufferSize = stashSize + 1MB
  9.     if (bufferNewSize === this._bufferSize) {
  10.         return;
  11.     }
  12.     // 新的缓存区
  13.     let newBuffer = new ArrayBuffer(bufferNewSize);
  14.     // 旧缓存区有数据 则进行拷贝
  15.     if (this._stashUsed > 0) {  // copy existing data into new buffer
  16.         let stashOldArray = new Uint8Array(this._stashBuffer, 0, this._stashUsed);
  17.         let stashNewArray = new Uint8Array(newBuffer, 0, bufferNewSize);
  18.         stashNewArray.set(stashOldArray, 0);
  19.     }
  20.     // 重设缓存区和缓存区大小
  21.     this._stashBuffer = newBuffer;
  22.     this._bufferSize = bufferNewSize;
  23. }

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