大师学SwiftUI第18章Part3 - 自定义视频播放器

视频

录制和播放视频对用户来说和拍照、显示图片一样重要。和图片一样，Apple框架中内置了播放视频和创建自定义播放器的工具。

视频播放器

SwiftUI定义了VideoPlayer视图用于播放视频。该视图提供了所有用于播放、停止、前进和后退的控件。视图包含如下初始化方法。

VideoPlayer(player: AVPlayer?, videoOverlay: Closure)：该初始化方法创建视频播放器来播放通过参数提供的视频。player参数是负责播放的对象，videoOverlay参数提供希望展示在视频上方的视图。

VideoPlayer视图展示用户控制视频的界面，但视频由AVPlayer类的对象播放。该类包含如下初始化方法。

AVPlayer(url: URL)：该初始化方法创建一个AVPlayer对象来播放url参数所指向URL的媒体。

AVPlayer类还提供通过程序控制视频的属性和方法。

volume：该属性设置或返回决定播放器音量的值。值为0.0到1.0之间的Float类型值。
isMuted：该属性是一个布尔值，决定播放器的音频是否为静音。
rate：该属性设置或返回一个Float值，决定所播放媒体的速度。0.0表示暂停视频，1.0设为常速。
play()：该方法开启播放。
pause()：该方法暂停播放。
addPeriodicTimeObserver(forInterval: CMTime, queue: DispatchQueue?, using: Closure)：该方法添加一个观察者，每隔一定的时间执行闭包的内容。forInterval参数决定执行的间隔，queue参数为闭包所处的队列（推荐用主线程），using参数是希望执行闭包。闭包接收CMTime类型的值，为闭包调用的时间。

VideoPlayer视图需要有AVPlayer对象来播放视频，该对象对过URL加载视频。如果希望播放线上的视频，只需要URL，但如果视频由应用提供，则需要通过包来获取（参见第10章中的Bundle）。在以下的模型中，我们在项目中添加了一个视频videotrees.mp4，通过Bundle对象获取指向该文件的URL，并用该值创建一个AVPlayer对象。

示例18-19：准备待播放的视频

import SwiftUI
import Observation
import AVKit

@Observable class ApplicationData {
    var player: AVPlayer!
    
    init() {
        let bundle = Bundle.main
        if let videoURL = bundle.url(forResource: "videotrees", withExtension: "mp4") {
            player = AVPlayer(url: videoURL)
        }
    }
}

VideoPlayer视图和AVPlayer类来自AVKit框架。导入该框架后，我们获取到videotrees.mp4视频的URL，创建AVPlayer对象并将其存储到可观测属性中，以供视图使用。在视图中，我们需要检测该属性并在视频准备就绪后显示VideoPlayer视图。

示例18-20：播放视频

import SwiftUI
import AVKit

struct ContentView: View {
    @Environment(ApplicationData.self) private var appData
    
    var body: some View {
        if appData.player != nil {
            VideoPlayer(player: appData.player)
                .ignoresSafeArea()
        } else {
            Text("Video not available")
        }
    }
}

图18-9：标准视频播放器

图18-9：标准视频播放器

✍️跟我一起做：创建一个多平台项目。下载videotrees.mp4并添加至项目中（别忘了在弹窗中选择target）。使用示例18-19中的代码创建一个Swift模型文件ApplicationData.swift。使用示例18-20中的代码更新ContentView视图。还要将ApplicationData对象注入应用和预览的环境中（参见第7章示例7-4）。运行应用。点击播放按钮播放视频。

上例中，视频需要由用户点击播放按钮才开始播放。但我们可以实现AVPlayer属性和方法来通过程序控制视频。例如，以下示例在视图加载完后就开始播放视频。

示例18-21：自动播放视频

struct ContentView: View {
    @Environment(ApplicationData.self) private var appData
    
    var body: some View {
        if appData.player != nil {
            VideoPlayer(player: appData.player)
                .onAppear {
                    appData.player.play()
                }
                .ignoresSafeArea()
        } else {
            Text("Video not available")
        }
    }
}

VideoPlayer视图初始化方法还可以包含一个参数，接收闭包来在视频上添加浮层。下例中，实现的初始化方法在视频的顶部添加标题。

示例18-22：在视频上展示视图

struct ContentView: View {
    @Environment(ApplicationData.self) private var appData
    
    var body: some View {
        if appData.player != nil {
            VideoPlayer(player: appData.player, videoOverlay: {
                VStack {
                    Text("Title: Trees at the park")
                        .font(.title)
                        .padding([.top, .bottom], 8)
                        .padding([.leading, .trailing], 16)
                        .foregroundColor(.black)
                        .background(.ultraThinMaterial)
                        .cornerRadius(10)
                        .padding(.top, 8)
                    Spacer()
                }
            })
                .ignoresSafeArea()
        } else {
            Text("Video not available")
        }
    }
}

闭包返回中的视频位于视频之上和控件之下，因此无法接收用户的输入，但可以使用它来提供额外的信息，就像本例中这样。结果如下所示。

图18-10：浮层视图

图18-10：浮层视图

自定义视频播放器

除了让VideoPlayer视图正常工作的代码外，AVFoundation框架还提供了创建播放媒体独立组件的功能。有一个负责资源（视频或音频）的类，一个负责将媒体资源发送给播放器的类，一个播放媒体的类以及一个负责在屏幕上显示媒体的类。图18-11描述了这一结构。

图18-11：播放媒体的系统

图18-11：播放媒体的系统

待播放的媒体以资源形式提供。资源以一个或多个媒体轨道组成，包括视频、音频和字幕等。AVFoundation框架定义了一个AVAsset类来加载资源。该类包含如下初始化方法。

AVURLAsset(url: URL)：这个初始化方法使用url参数指定位置的资源创建AVURLAsset对象。参数是一个URL结构体，包含本地或远程资源的位置。

资源包含有静态信息，在播放后无法管理自身的状态。框架定义了AVPlayerItem类来控制资源。通过此类我们可以引用资源并管理其时间轴。该类中包含多个初始化方法。以下是最常用的一个。

AVPlayerItem(asset: AVAsset)：本初始化方法创建一个表示asset参数所指定的资源的AVPlayerItem对象。

AVPlayerItem类还包含一些控制资源状态的属性和方法。以下是最常用的那些。

status：该属性返回表示播放项状态的值。这是一个位于AVPlayerItem类中Status枚举。值有unknown、readyToPlay和failed。
duration：该属性返回表示播放项时长的值。它是一个CMTime类型的结构体。
currentTime()：此方法返回播放项当前时间的CMTime值。
seek(to: CMTime)：这一异步方法将播放游标移动到to参数所指定的时间，返回一个寻址操作是否完成的布尔值。

AVPlayerItem对象管理播放所需的信息，但不会播放媒体，这是由AVPlayer类的实例来处理的。它是稍早我们在VideoPlayer视图中用于加载视频相同的类。该类包含如下通过AVPlayerItem对象创建播放器的初始化方法。

AVPlayer(playerItem: AVPlayerItem?)：这一初始化方法创建一个AVPlayer对象播放playerItem参数所表示的媒体资源。

系统所需的最后一个对象负责展示媒体资源。它是CALayer的子类AVPlayerLayer，提供了在屏幕上绘制视频帧所需要的代码。该类包含如下创建和配置播放层的初始化方法和属性。

AVPlayerLayer(player: AVPlayer)：本初始化方法创建一个AVPlayerLayer对象，关联player参数所指定的播放器。
videoGravity：此属性定义了如何将视频调整为预览层的大小。它是一个AVLayerVideoGravity结构体，包含类型属性resize、resizeAspect和resizeAspectFill。

这些类一起定义了用于播放媒体的系统，但还要有方法来控制时间。因浮点数的精度不适合于播放媒体资源，框架还通过旧框架的Core Media实现了CMTime结构体。这一结构体包含了很多以分数表示时间的值。最重要的两个是value和timescale，分别表示分子和分母。例如，想要创建表示0.5秒的CMTime结构体时，可以指定分子为1、分母为2（1除以2得0.5）。该类包含一些创建这些值的初始化方法和类型属性。以下是最常使用的。

CMTime(value: CMTimeValue, timescale: CMTimeScale)：此初始化方法通过value和timescale所指定的值创建一个CMTime结构体。参数分别为整型Int64主Int32。
CMTime(seconds: Double, preferredTimescale: CMTimeScale)：此初始化方法通过表示秒数的浮点值创建一个CMTime结构体。seconds参数为赋给结构体的秒数，preferredTimescale参数为希望使用的单位。值为1时保持为第一个参数的秒数。
zero：该类型属性返回值为0的CMTime结构体。

CMTime结构体还包含一些设置和获取值的属性。最常用的如下。

seconds：该属性以秒数返回CMTime结构体的时间。类型为Double。
value：该属性返回CMTime结构体的值。
timescale：该属性返回CMTime结构体的时间单位。

要自定义视频播放器，我们必须加载资源（AVURLAsset），创建一个管理资源的子项（AVPlayerItem），将子项添加至播放器（AVPlayer），将播放器关联至屏幕上媒体的显示层（AVPlayerLayer）。

就像前面用于显示来自相机的视频的预览层，我们需要将UIView对象提供的显示层转化为预览层（本例中CALayer需要转换为AVPlayerLayer对象）。以下是本例需要实现的表现视图。

示例18-23：构建自定义播放器

import SwiftUI
import AVFoundation

class CustomPlayerView: UIView {
    override class var layerClass: AnyClass {
        return AVPlayerLayer.self
    }
}

struct PlayerView: UIViewRepresentable {
    var view = CustomPlayerView()
    
    func makeUIView(context: Context) -> UIView {
        return view
    }
    func updateUIView(_ uiView: UIViewType, context: Context) {}
}

有了表现视图，下一步就是构建视频播放器，然后在就绪后调用player()方法播放视频。

示例18-24：构建自定义视频播放器

import SwiftUI
import Observation
import AVFoundation

class ViewData: NSObject {
    var playerItem: AVPlayerItem?
    var player: AVPlayer?
    var playerLayer: AVPlayerLayer?
    var playerObservation: NSKeyValueObservation?
    
    func setObserver() {
        playerObservation = playerItem?.observe(\.status, options: .new, changeHandler: { item, value in
            if item.status == .readyToPlay {
                self.player?.play()
            }
        })
    }
}

@Observable class ApplicationData {
    @ObservationIgnored var customVideoView: PlayerView!
    @ObservationIgnored var viewData: ViewData
    
    init() {
        customVideoView = PlayerView()
        viewData = ViewData()
        
        let bundle = Bundle.main
        let videoURL = bundle.url(forResource: "videotrees", withExtension: "mp4")
        let asset = AVURLAsset(url: videoURL!)
        viewData.playerItem = AVPlayerItem(asset: asset)
        viewData.player = AVPlayer(playerItem: viewData.playerItem)
        
        viewData.playerLayer = customVideoView.view.layer as? AVPlayerLayer
        viewData.playerLayer?.player = viewData.player
        viewData.setObserver()
    }
}

视频并非立马可见，需要进行加载和做好播放准备，因而不能马上播放，需等待其就绪。媒体的状态由AVPlayerItem的status属性进行上报。因此需要监测该属性的值，公在其值等于readyToPlay时开始播放。这就要使用到观察过生日和。因此，在定义三个属性后，我们需要存储播放项、播放器和播放层，我们定义了一个存储观察者的属性，调用AVPlayerItem对象的observer()方法来跟踪status属性。在当前状态为readyToPlay时播放视频。

为配置视频播放器，我们从bundle中加载视频、创建播放器结构体、将UIView层转换为AVPlayerLayer，将其赋值给player。因所有内容都在模型中进行了准备，界面只需要在展示视图中进行显示。视频填满屏幕、适配屏幕的朝向并在加载视图后进行播放。

示例18-25：显示视频

struct ContentView: View {
    @Environment(ApplicationData.self) private var appData
    
    var body: some View {
        appData.customVideoView
            .ignoresSafeArea()
    }
}

✍️跟我一起做：创建一个多平台项目。下载videotrees.mp4，添加至项目中（记住要勾选Add to Target选项）。使用示例18-23中的代码创建CustomPlayerView.swift文件，使用示例18-24中的创建模型文件ApplicationData.swift。再用示例18-25中的代码更新ContentView视图。运行应用，视频应该会在应用启动后立即播放。

上例中进行了视频的播放，但没为用户提供任何控件工具。AVPlayer类包含有播放、暂停和检查媒体状态的方法，但需要我们来创建界面。下例中我们会创建一个带有按钮和进度条的界面，这样用户可以播放、暂停并查看视频的进度。

图18-12：自定义视频播放器的控件

图18-12：自定义视频播放器的控件

如何控制流程以及对界面进行响应取决于应用的要求。例如，我们决定定义两个状态，一个表示视频是否在播放，另一个表示进度条的位置。以下是对模型所做的修改，让用户可以播放、暂停视频以及拖动进度条。

示例18-26：准备视频播放器

import SwiftUI
import Observation
import AVFoundation

class ViewData: NSObject {
    var playerItem: AVPlayerItem?
    var player: AVPlayer?
    var playerLayer: AVPlayerLayer?
}

@Observable class ApplicationData {
    var playing: Bool = false
    var progress: CGFloat = 0
    @ObservationIgnored var customVideoView: PlayerView!
    @ObservationIgnored var viewData: ViewData
    
    init() {
        customVideoView = PlayerView()
        viewData = ViewData()
        
        let bundle = Bundle.main
        let videoURL = bundle.url(forResource: "videotrees", withExtension: "mp4")
        let asset = AVURLAsset(url: videoURL!)
        viewData.playerItem = AVPlayerItem(asset: asset)
        viewData.player = AVPlayer(playerItem: viewData.playerItem)
        
        viewData.playerLayer = customVideoView.view.layer as? AVPlayerLayer
        viewData.playerLayer?.player = viewData.player
       
        let interval = CMTime(value: 1, timescale: 2)
        viewData.player?.addPeriodicTimeObserver(forInterval: interval, queue: DispatchQueue.main, using: { time in
            if let duration = self.viewData.playerItem?.duration {
                let position = time.seconds / duration.seconds
                self.progress = CGFloat(position)
            }
        })
    }
    func playVideo() {
        if viewData.playerItem?.status == .readyToPlay {
            if playing {
                viewData.player?.pause()
                playing = false
            } else {
                viewData.player?.play()
                playing = true
            }
        }
    }
}

本例中，我们添加了一个playVideo()方法，在用户点击Play按钮时执行。该方法检测是否可以播放媒体，然后根据playing属性的值执行操作。如果视频在播放就暂停，如果在暂停就播放。playing属性的值会进行更新来反映新的状态。

要计算进度条的长度，必须要实现一个观察者。但不是像之前所实现的KVO观察者。常规的观察者不够快，所以AVFoundation框架自带了一个addPeriodicTimeObserver()方法创建提供更精准响应的观察者。该方法需要一个CMTime值来指定执行任务的频率、一个主队列指针以及一个带每次触发观察者执行代码的闭包。本例中，我们创建一个表示0.5秒时长的CMTime值，然后使用它调用addPeriodicTimeObserver()方法来注册观察者。之后，传递给观察者的闭包在播放期间每0.5秒执行一次。在闭包中，我们获取到了当前时间以及视频时长秒数，通过将秒数转换成0.0到1.0之间的值来计算进度，稍后可转化成点数在屏幕上显示进度条。

注意：addPeriodicTimeObserver()方法无法用于Swift的并发。而是需要将线程定义在DispatchQueue对象中。这是由Dispatch框架定义的老类，用于创建异步任务。该类包含一个类型属性main，定义一个主队列任务（Main Actor），这正是确保赋给这一方法的闭包在主线程中运行的方式。

播放器已就绪，是时修改定义界面了。在这个场景中，我们需要在ZStack中展示表现视图，这样可以在上层显示工具栏（参见图18-12）。

示例18-27：播放及暂停视频

struct ContentView: View {
    @Environment(ApplicationData.self) private var appData
    
    var body: some View {
        ZStack {
            appData.customVideoView
                .ignoresSafeArea()
            VStack {
                Spacer()
                HStack {
                    Button(appData.playing ? "Pause" : "Play") {
                        appData.playVideo()
                    }.frame(width: 70)
                        .foregroundColor(.black)
                    GeometryReader { geometry in
                        HStack {
                            Rectangle()
                                .fill(Color(red: 0, green: 0.4, blue: 0.8, opacity: 0.8))
                                .frame(width: geometry.size.width * appData.progress, height: 20)
                            Spacer()
                        }
                    }
                    .padding(.top, 15)
                }
                .padding([.leading, .trailing])
                .frame(height: 50)
                .background(Color(red: 0.9, green: 0.9, blue: 0.9, opacity: 0.8))
            }
        }
    }
}

工具栏包含一个按钮和一个表示进度条的Rectangle视图。按钮的标签取决于playing属性的值。在视频播放时显示Pause，暂停时显示Play。为计算表示进度条的Rectangle视图的长度，我们嵌入了GeometryReader视图，然后用其宽度乘上progress属性。因该属性包含一个0.0到1.0之间的值，这一运算返回一个设置进度条宽度的值，在屏幕上显示出进度。

✍️跟我一起做：使用示例18-26中的代码更新模型，用示例18-27中的代码更新ContentView视图。运行程序，就会看到图18-12中所示的视频播放器。

通过addPeriodicTimeObserver()方法添加的观察者不是获取播放器的信息的唯一方式。AVPlayerItem类还定义了一些通知用于报告媒体播放期间发生的事件。例如，我们可以监听AVPlayerItemDidPlayToEndTime通知来了解视频何时停止播放。为此，我们需要在模型中定义一个方法监听并响应该通知，并添加一个任务在展示视图创建时调用该方法。以下是我们需要在ApplicationData类的初始化方法添加的任务。

示例18-28：执行异步方法监测视频结束

Task(priority: .background) {
            await rewindVideo()
        }

在rewindVideo()方法中，我们必须监听AVPlayerItemDidPlayToEndTime通知，并准备再次播放视频。为此，AVPlayerItem类提供了seek()方法。该方法将播放进度移到参数所指定的时间，并在处理完成后执行一个闭包。本例中我们将使用值为0的CMTime将播放器移到视频开头，然后重置playing和progress属性允许用户重新播放视频。

示例18-29：重新播放视频

func rewindVideo() async {
        let center = NotificationCenter.default
        let name = NSNotification.Name.AVPlayerItemDidPlayToEndTime
        for await _ in center.notifications(named: name, object: nil) {
            if let finished = await viewData.playerItem?.seek(to: CMTime.zero), finished {
                await MainActor.run {
                    playing = false
                    progress = 0
                }
            }
        }
    }

✍️跟我一起做：将示例18-28中的任务添加到ApplicationData初始化方法的最后。将示例18-29中的方法添加到ApplicationData类的最后。运行程序。点击播放，等待视频结束。播放器应该会重置，可以再次播放视频。

如果希望按顺序播放多个视频，我们可以使用AVPlayerItemDidPlayToEndTime通知将新资源赋值给AVPlayer对象，但框架提供了AVPlayer类的子类AVQueuePlayer，专门上用于管理视频列表。该类通过AVPlayerItem对象数组创建一个播放列表。以下为初始化方法和其中的一些方法。

AVQueuePlayer(items: [AVPlayerItem])：该方法通过items参数指定的播放项创建一个播放列表。
advanceToNextItem()：该方法将播放内容递进至列表中的下一项。
insert(AVPlayerItem, after: AVPlayerItem?)：该方法在列表中插入一个新项。
remove(AVPlayerItem)：该方法从列表中删除一项。

AVQueuePlayer对象替换用于展示媒体资源的AVPlayer对象。播放视频序列我闪只需要每个视频创建一个AVPlayerItem对象，以及将我们一直使用的AVPlayer对象替换为AVQueuePlayer对象，如下例所示。

示例18-30：播放视频列表

import SwiftUI
import Observation
import AVFoundation

class ViewData: NSObject {
    var playerItem1: AVPlayerItem!
    var playerItem2: AVPlayerItem!
    var player: AVQueuePlayer!
    var playerLayer: AVPlayerLayer?
    var playerObservation: NSKeyValueObservation?
    
    func setObserver() {
        playerObservation = playerItem1.observe(\.status, options: .new, changeHandler: { item, value in
            if item.status == .readyToPlay {
                self.player.play()
            }
        })
    }
}

@Observable class ApplicationData {
    var playing: Bool = false
    var progress: CGFloat = 0
    @ObservationIgnored var customVideoView: PlayerView!
    @ObservationIgnored var viewData: ViewData
    
    init() {
        customVideoView = PlayerView()
        viewData = ViewData()
        
        let bundle = Bundle.main
        let videoURL1 = bundle.url(forResource: "videotrees", withExtension: "mp4")
        let videoURL2 = bundle.url(forResource: "videobeaches", withExtension: "mp4")
        
        let asset1 = AVURLAsset(url: videoURL1!)
        let asset2 = AVURLAsset(url: videoURL2!)
        viewData.playerItem1 = AVPlayerItem(asset: asset1)
        viewData.playerItem2 = AVPlayerItem(asset: asset2)
        viewData.player = AVQueuePlayer(items: [viewData.playerItem1, viewData.playerItem2])
        
        viewData.playerLayer = customVideoView.view.layer as? AVPlayerLayer
        viewData.playerLayer?.player = viewData.player
       
        viewData.setObserver()
    }
}

本例中，我们使用的是示例18-25中的ContentView视图。代码中加载了两个视频，videotrees.mp4和videobeaches.mp4，然后创建两个AVURLAsset对象以及两个用于展示它们的AVPlayerItem对象。接着定义AVQueuePlayer对象来按顺序播放这两个视频。注意因为在本例中我们使用的界面没带播放按钮，我们对第一个视频添加了一个观察者，在准备就绪后调用play()方法。

✍️跟我一起做：使用示例18-30中的代码更新ApplicationData.swift文件。结合示例18-25中的ContentView视图使用。下载videotrees.mp4和videobeaches.mp4视频添加至项目中（记得勾选Add to Target）。运行应用，视频应该会逐一播放。

颜色拾取器

SwiftUI自带了ColorPicker视图来允许用户选取颜色。该视图创建一个按钮，打开预定义界面，自带有选取和配置颜色的工具。以下是该视图的初始化方法。

ColorPicker(String, selection: Binding, supportsOpacity: Bool)：本初始化方法创建一个颜色拾取器。第一个参数为显示在按钮旁的标签，selection参数是一个绑定属性，存储用户所选颜色的Color视图，supportsOpacity参数指定是否允许用户设置透明度。默认值为true。

颜色拾取器的实现非常简单。我们用Color视图定义一个@State属性，然后使用它初始化ColorPicker视图，这样每次用户选择颜色时，就会存储到该属性中，我们可以使用它来修改其它视图。在下例中，我们使用该属性的值来修改界面的背景色。

示例18-31：显示颜色拾取器

struct ContentView: View {
    @State private var selectedColor: Color = .white
    
    var body: some View {
        VStack {
            ColorPicker("Select a Color", selection: $selectedColor)
                .padding()
            Spacer()
        }.background(selectedColor)
    }
}

ColorPicker视图展示一个按键，打开用户选择颜色的界面。用户选取颜色后，颜色会自动赋给@State属性。这意味着用户可以按意愿多次修改选择，但只有最后一次所选的颜色保存到该属性中。

图18-13：颜色拾取器