一、前言

这段时间确实忙，好久没更新文章了，实在抱歉！中间换了工作环境，暂时稳定下来了，抽空整理了之前看的资料，具体分析了音频录制以及播放的实现，并封装了一个录音和播放音频的小轮子，欢迎star。
至于为什么写这个，因为我确实是对音视频方面比较感兴趣！而且之前也在看这部分的文档，我目的是要逐步研究音视频底层的东西，而 AudioToolbox、 VideoToolbox 就是底层实现了，在此之前，我觉得熟悉上层接口是很有必要的

图片来源于官方文档

那么本文研究的都是 AVFoundation 、AVKit、MediaPlayer 这些上层接口类

二、上层接口以及基本用法

注意：此处只针对录音和播放的上层相关核心类，稍作解释，整理了两张图说明，图片尺寸有点大，建议新标签打开或者另存为打开。

核心类

核心类的简单介绍

录音

1、AVAudioRecorder 文档详细介绍了相关API以及使用，通过这个类，可简单实现音频录制、暂停、停止、指定时间录制等，缺点是：没办法设置录音时长，无法监听录音各种状态；当然，本框架中已经实现，可仔细阅读源码
2、Audio Queue Services 文档描述也是相当详细了，暂时没仔细研究，本框架中暂时没使用

播放

1、System Sound Services 提供C接口实现，可播放本地bundle的短暂音效（30秒以内）和震动效果，会马上播放，不支持多个同时播放，可通过 OSStatus 判断是否操作成功

摘自文档： System Sound Services provides a C interface for playing short sounds and for invoking vibration on iOS devices that support vibration.You can use System Sound Services to play short (30 seconds or shorter) sounds.

用法如下：

// kSystemSoundID_Vibrate 震动 iPod 无效
// kSystemSoundID_UserPreferredAlert 播放用户在系统设置的音效
SystemSoundID soundID;
// 必须是bundle文件
NSURL *soundUrl = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"sound" withExtension:@"wav"];
// 创建
AudioServicesCreateSystemSoundID((__bridge CFURLRef)soundUrl, &soundID);
// 播放
//AudioServicesPlayAlertSound(soundID);// 提醒音效
AudioServicesPlayAlertSoundWithCompletion(soundID, ^{

});
//AudioServicesPlaySystemSound(soundID);// 普通系统声音
//AudioServicesPlaySystemSoundWithCompletion(soundID, ^{

//});

// 停止
//AudioServicesDisposeSystemSoundID(soundID);

// 播放完毕回调
AudioServicesAddSystemSoundCompletion(soundID, NULL, NULL, (void *)finishPlayCallback, NULL);

/**
回调

@param soundID ID
*/
static void finishPlayCallback(SystemSoundID soundID){
NSLog(@"stop");
}

2、AVAudioPlayer，可实现播放本地音频文件或缓存data音频数据、延时播放、循环播放、可同时播放多个音频、可控制播放优先级、播放速度等；支持播放iOS或macOS所支持的所有音频格式，具体API官方文档有详细介绍

用法如下：

NSURL* fileURL = [[NSBundle mainBundle] URLForResource:@"gitKong"withExtension:@"mp3"];
NSError *error = nil;
// 创建
AVAudioPlayer *player = [[AVAudioPlayer alloc] initWithContentsOfURL:fileURL error:&error];
if (error) {
NSLog(@"error:%@",error);
}
// 音频时长
//player.duration
// 循环次数，-1为无限循环
player.numberOfLoops = -1;
// 设置代理，监听播放完成、失败、被打断
player.delegate = self;

// 准备播放、开始、暂停、结束
[player prepareToPlay];
[player play];
[player pause];
[player stop];

3、MPMusicPlayerController，在 MediaPlayer 框架中，需要配合 MPMediaPickerController 使用，支持列表播放，由于系统封装好，因此定制性不强，MPMusicPlayerController有两种播放器：applicationMusicPlayer和systemMusicPlayer，前者在应用退出后音乐播放会自动停止，后者在应用停止后不会退出播放状态。具体用法可参考官方文档

用法：可参考：Paddy的一篇博客，页内搜 “扩展–播放音乐库中的音乐”

4、Audio Queue Services，支持网络流媒体播放、支持常用格式、支持列表播放、定制性十分强，因为功能都需要自行实现，作者暂时没在此框架中使用，其实在此之前，本人已经翻译了 Audio Queue Services 的 Playing Audio，推荐先看看Audio Queue Services 解读之 Playing Audio(上)、Audio Queue Services 解读之 Playing Audio(下)，大家可对比官方文档查阅

5、MPMoviePlayerController，注意：这个类在iOS9.0之后就被废弃了，系统建议使用 AVPictureInPictureController 或 AVPlayerViewController 代替，系统已经高度封装了，因此定制性不强，但支持播放音频，因此也可以使用此类来进行音频播放，至于view就可以不显示出来

摘自官方文档： The MPMoviePlayerController class is formally deprecated in iOS 9. (The MPMoviePlayerViewController class is also formally deprecated.) To play video content in iOS 9 and later, instead use the AVPictureInPictureController or AVPlayerViewController class from the AVKit framework, or the WKWebView class from WebKit.

用法如下：(代码摘自官方文档)

MPMoviePlayerController *player =
[[MPMoviePlayerController alloc] initWithContentURL: myURL];
[player prepareToPlay];
[player.view setFrame: myView.bounds];  // player's frame must match parent's
[myView addSubview: player.view];
// ...
[player play];

具体范例可参考：Paddy的一篇博客，页内搜 “** MPMoviePlayerController**”

6、MPMoviePlayerViewController，和 MPMoviePlayerController 一样，iOS9.0之后就被废弃了，具体用法和 MPMoviePlayerController 类似，这里不作过多分析，用到的朋友可先查阅官方文档。

具体范例可参考：Paddy的一篇博客，页内搜 “** MPMoviePlayerViewController**”

7、AVPictureInPictureController，看命名就知道，这个类就是专门处理画中画的，目前暂时只支持iPad，在此就不作过多分析，有需求的朋友自行查阅官方文档。

摘自官方文档： An AVPictureInPictureController lets you respond to user-initiated playback of video in a floating, resizable window on iPad.

8、AVPlayerViewController，系统针对 AVPlayer 封装的一个视频播放器，当然支持播放音频，支持 .mov、.mp4、.mpv、.3gp 格式，其他格式没一一考究，按理来说，AVPlayerViewController 是对 AVPlayer 进行封装的，而 AVPlayer 支持多种格式，那么 AVPlayerViewController 也应该支持，具体就交给各位去检验一下，有问题@我一下喔，此类具体用法在此也不作过多分析

9、AVPlayer,通过上表可以知道， AVPlayer 功能确实已经足够强大，iOS4.0以上都支持，支持网络流媒体、支持多种常用类型，可在 AVMediaFormat.h 通过类 AVURLAsset 调用 audiovisualTypes 方法返回支持类型；stack over flow 有提供答案，可参考。

下面介绍一下相关类：

AVAsset ：是一个抽象类，不能直接使用，主要用于准确获取多媒体信息，例如媒体总时长duration、音量、播放速度等。
AVURLAsset ：AVAsset 的子类，可根据一个本地或网络URL路径创建一个包含多媒体信息的 AVURLAsset 对象
AVAssetTrack ：传输轨道，一般播放视频至少两个轨道，一个播放声音，一个播放画面；而 AVAssetTrack 就是专门管理这些轨道的，可以查看到媒体类型、轨道ID、采样数据的长度等
AVPlayerItem ：媒体资源管理对象，管理视频或音频的一些基本信息和状态，通过KVO方便监听播放状态、缓冲进度等信息，一个 AVPlayerItem 对应一个视频或音频，可通过 NSURL 或 AVAsset 创建
AVQueuePlayer ：AVPlayer 的子类，通过此类可以方便实现多媒体列表播放、可切换下一条播放

三、需求是什么

####音频录制

由于不需要实时录制传输，只要录制到指定本地文件，保证格式可用，而且还没仔细研究 Audio Queue Services ，因此暂时使用 AVAudioRecorder ，需要提供什么API？

1、一些基本配置参数，例如通道数、采样率、音频格式等
2、录音状态，正在录音、暂停录音、停止录音
3、录音结束时间，设置录音在某一时间停止
4、音频控制接口，准备播放（参数配置后）、开始播放、暂停播放、停止播放
5、音频播放状态监听，通过代理监听：录音开始播放、正在录音、结束录音、录音出现错误
####音频播放

涉及播放必须支持本地和网络媒体，支持常用音频格式、支持列表播放，而且可定制性必须强，通过上文表格可以发现，只有 Audio Queue Services 和 AVPlayer 满足，当然，由于没有仔细研究 Audio Queue Services，因此暂时使用 AVPlayer ，那么需要什么API呢？

1、根据URL创建播放器，可传入单个URL字符串或者URL字符串数组
2、动态添加新的URL地址，可传入单个URL字符串或者URL字符串数组
3、播放器当前状态，正在播放、暂停播放、停止播放
4、当前播放URL的信息，包括当前播放器音量大小、播放总时长、当前播放到的时间、当前播放URL在播放队列中的下标、播放器播放URL队列数组、剩余播放URL数
5、播放器控制接口，开始播放、暂停播放、停止播放、设置播放进度、移动播放指定下标开始播放（实现播放上一条、下一条）
6、播放器监听，通过代理监听：播放器开始播放、正在播放、当前缓冲进度、结束播放、播放错误

四、功能封装实现

####录音，AVAudioRecorder封装

大概流程：检测授权 - 创建录音器 - 配置基本信息 - 准备录音 - 录音 - 暂停/停止
1、检测授权

由于录音需要访问麦克风，需要在 Info.plist 添加 Privacy - Microphone Usage Description key，但是添加后，系统会首次进入的时候提示，如果拒绝了就什么都不处理，此时需要通过 AVCaptureDevice 手动监听，如果之前同意授权，那么就正常创建录音器，否则提示用户去开启，具体代码如下：

- (void)checkAuth{
switch ([AVCaptureDevice authorizationStatusForMediaType:AVMediaTypeAudio]) {
case AVAuthorizationStatusAuthorized:{
[self fl_createAudioRecorder];
break;
}
case AVAuthorizationStatusNotDetermined:{
[AVCaptureDevice requestAccessForMediaType:AVMediaTypeAudio completionHandler:^(BOOL granted) {
if (granted) {
[self fl_createAudioRecorder];
}
else{
[self fl_showAuthTip];
}
}];
break;
}
default:
[self fl_showAuthTip];
break;
}
}

- (void)fl_showAuthTip{
UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"温馨提示" message:@"您还没开启授权麦克风，请打开--> 设置 -- > 隐私 --> 通用等权限设置" delegate:nil cancelButtonTitle:@"OK" otherButtonTitles: nil];
[alert show];
}

2、创建录音器

在这方法内部，就可以配置默认基本信息（例如音频支持类型、默认通道数、默认采样率等等）、创建高精度定时器、准备录音、监听相关事件（例如应用程序进入后台、前台处理、录音结束、录音编码失败、录音被打断、打断结束等）

- (void)fl_createAudioRecorder{
NSError *error;
AVAudioSession * audioSession = [AVAudioSession sharedInstance];
// 设置类别,表示该应用同时支持播放和录音
[audioSession setCategory:AVAudioSessionCategoryPlayAndRecord error: &error];
// 启动音频会话管理,此时会阻断后台音乐的播放.
[audioSession setActive:YES error: &error];

// 音频使用内置扬声器和麦克风
[audioSession overrideOutputAudioPort:AVAudioSessionPortOverrideSpeaker error:&error];

self.Recorder = [[AVAudioRecorder alloc] initWithURL:[NSURL fileURLWithPath:[self fl_filePath]] settings:[self fl_recorderSetting] error:&error];
if (error) {
[self fl_delegateResponseFailureWithCode:FLAudioRecorderErrorByRecorderIsNotInit];
return;
}

[self fl_createTimer];

self.Recorder.delegate = self;
// 开启音量检测
self.Recorder.meteringEnabled = YES;

[self fl_prepare];

[self fl_addObserver];
}

3、高精度定时器创建

由于 AVAudioRecorder 并没有提供类似 AVPlayer 的高精度监听正在播放机制，因此需要手动创建一个监听，内部计算，从而实现定时结束录音，此处使用 GCD来创建定时器。

为啥不用 NSTimer ,首先 NSTimer 只提供创建和销毁，配合录音的开始、暂停就需要不断创建和销毁，相对来说消耗多点性能，其次回调都是使用 SEL(iOS 10之前)，相对来说，没那么方便;相反，使用 GCD来创建定时器只需要创建一次，而且很方便地开始（dispatch_resume）、暂停（dispatch_suspend）和停止（dispatch_suspend同时重置定时计数达到停止效果）定时器，和录音配合简直完美

为啥说是高精度，这个其实是相对而言的，一般录音、播放基本单位都是秒，那么此时录音定时则0.01s执行一次，就是说，定时器可获取到小数点后两位，部分具体代码如下：

- (void)fl_createTimer{
// 创建定时器对象
self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
// 设置时间间隔
dispatch_source_set_timer(self.timer, DISPATCH_TIME_NOW, 0.01 * NSEC_PER_SEC, 0);
// 定时器回调
__weak typeof(self) weakSelf = self;
dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
typeof(self) strongSelf = weakSelf;
if (strongSelf.count >= strongSelf.endTime * 100) {
strongSelf.count = strongSelf.endTime * 100;
[strongSelf fl_stop:nil];
}
else{
FL_DELEGATE_RESPONSE(strongSelf.delegate, @selector(fl_audioRecorder:recordingWithCurrentTime:), @[strongSelf,@(strongSelf.count++ / 100)], nil);
}
});
}

4、开始录音、暂停录音、停止录音

这些API都是直接封装 AVAudioRecorder 提供的，只是在此基础上添加一些监听、状态更新、错误处理，这里谈谈代理相应如何处理，其他具体处理可查看源码。

也许大家看上面示例代码会发现有个C函数 FL_DELEGATE_RESPONSE(<#id delegate#>, <#SEL selector#>, <#NSArray<id> *objects#>, <#^(void)complete#>) ，这个是一个私有方法，专门处理代理回调实现，delegate就是要 response 的 target，selector 就是 response 的方法，objects 就是 selector 所需要的参数，complete是 response 后的操作回调。

一般做法是：

if (self.delegate && [self.delegate respondsToSelector:@selector(fl_audioRecorder:recordingWithCurrentTime:)]) {
[self.delegate fl_audioRecorder:self recordingWithCurrentTime:@(strongSelf.count++ / 100)];
}

当然，此时可以利用 performSelector 进行封装，变成如下：(其中 FLSuppressPerformSelectorLeakWarning 宏是用作忽略编译器警告)

if (self.delegate && [self.delegate respondsToSelector:@selector(fl_audioRecorder:recordingWithCurrentTime:)]) {
FLSuppressPerformSelectorLeakWarning(
[self.delegate performSelector:@selector(fl_audioRecorder:recordingWithCurrentTime:) withObject:self withObject:@(strongSelf.count++ / 100)];
);
}

很快就会发现， performSelector 就不适用了，因为某些代理需要传递的参数不止两个，可能是3个、4个或更多，那么此时就有个终极解决办法，就是通过获取方法签名 NSMethodSignature ，然后获取方法实现 NSInvocation 通过设置 target 、 selector 和 argument，然后调用 invoke 方法去执行，因此参数可以通过数组传入，具体实现代码如下：

id FL_PERFORM_SELECTOR(id target,SEL selector,NSArray <id>* objects){
// 获取方法签名
NSMethodSignature *sig = [target methodSignatureForSelector:selector];
if (sig){
NSInvocation* invo = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:sig];
[invo setTarget:target];
[invo setSelector:selector];
for (NSInteger index = 0; index < objects.count; index ++) {
id object = objects[index];
// 参数从下标2开始
[invo setArgument:&object atIndex:index + 2];
}
[invo invoke];
if (sig.methodReturnLength) {
id anObject;
[invo getReturnValue:&anObject];
return anObject;
}
else {
return nil;
}
}
else {
return nil;
}
}

####播放，AVPlayer封装

大概流程：创建播放器-设置监听-开始播放-暂停/停止播放
1、创建播放器

通过传入URL 字符串或者 URL 字符串数组，将 URL 添加到内部队列中，并设置监听当前的 URL ，核心代码如下：

- (void)fl_createPlayWithItem:(AVPlayerItem *)item andStartImmediately:(BOOL)startImmediately{
// 销毁之前的
[self fl_removeObserve];
// 初始化播放器
if (!self.player) {
self.player = [AVPlayer playerWithPlayerItem:item];
}
else{
[self.player replaceCurrentItemWithPlayerItem:item];
}
// 监听
[self fl_addObserve];
self.playerStatus = Player_Stoping;
if (startImmediately) {
[self fl_startAtBegining];
}
}

2、设置监听

监听开始播放、正在播放(通过 addPeriodicTimeObserverForInterval 监听)、缓冲进度（通过 KVO 监听 AVPlayerItem 的 loadedTimeRanges 属性）、结束播放、播放失败、应用进入前后台、耳机拔插事件，核心代码如下：

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context{
AVPlayerItem *playerItem = object;
if ([keyPath isEqualToString:@"status"]) {
AVPlayerStatus status= [[change objectForKey:@"new"] intValue];
if(status == AVPlayerStatusReadyToPlay){
}
else if(status == AVPlayerStatusUnknown){
[self fl_delegateResponseFailureWithCode:FLAudioPlayerErrorByUnknow];
}
else if (status == AVPlayerStatusFailed){
[self fl_delegateResponseFailureWithCode:FLAudioPlayerErrorByPlayerStatusFailed];
}
}
else if([keyPath isEqualToString:@"loadedTimeRanges"]){
NSArray *array = playerItem.loadedTimeRanges;
//本次缓冲时间范围
CMTimeRange timeRange = [array.firstObject CMTimeRangeValue];
float startSeconds = CMTimeGetSeconds(timeRange.start);
float durationSeconds = CMTimeGetSeconds(timeRange.duration);
//缓冲总长度
NSTimeInterval totalBuffer = startSeconds + durationSeconds;
CGFloat bufferProgress = totalBuffer / self.totalTime.doubleValue;
[self fl_delegateResponseToSelector:@selector(fl_audioPlayer:cacheToCurrentBufferProgress:) withObject:@[self,@(FL_SAVE_PROGRESS(bufferProgress))] complete:nil];
}
else if ([keyPath isEqualToString:@"playbackBufferEmpty"]){
}
else if ([keyPath isEqualToString:@"playbackLikelyToKeepUp"]){
}
}

__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.timeObserver = [self.player addPeriodicTimeObserverForInterval:CMTimeMake(1, 1) queue:dispatch_get_main_queue() usingBlock:^(CMTime time) {
typeof(self) strongSelf = weakSelf;
CGFloat progress = strongSelf.currentTime.doubleValue / strongSelf.totalTime.doubleValue;
[strongSelf fl_delegateResponseToSelector:@selector(fl_audioPlayer:playingToCurrentProgress:withBufferProgress:) withObject:@[strongSelf,@(FL_SAVE_PROGRESS(progress)),strongSelf.bufferProgress] complete:nil];
}];

3、播放器管理，开始、暂停、停止、新增播放URL地址、指定播放等

开始、暂停、seek都是针对 AVPlayer 提供的接口进行二次封装，添加一些事件监听、状态更新以及错误处理，停止则是通过 pause 和 seek 配合实现，这里主要谈谈队列播放的实现。

通过上文可以知道，系统提供的 AVQueuePlayer 能实现队列播放，只需要传入一个 AVPlayerItem 数组即可，能实现播放下一条，它是 AVPlayer 的子类，就是说， AVQueuePlayer 只不过是针对 AVPlayer 进行二次封装来实现队列播放而已，而且效果不太如意，通过 advanceToNextItem 方法播放下一条，会移除之前的 item,那么就没办法实现播放上一条和指定播放任一条的需求，而且监听起来十分麻烦，因此自行实现队列播放

内部主要是通过两个数组实现,valiableItems 是所有添加进去的 AVPlayerItem 数组，而 lastItems 是剩下需要播放的 AVPlayerItem 数组，当前播放的Item永远都是 lastItems 的第一个元素，意味着，通过valiableItems 数组动态修改 lastItems 数组的元素，即可实现播放 valiableItems 数组中的任意一条地址，具体代码如下：

@property (nonatomic,strong)NSMutableArray<AVPlayerItem *> *valiableItems;
@property (nonatomic,strong)NSMutableArray<AVPlayerItem *> *lastItems;

- (void)fl_moveToIndex:(NSInteger)index andStartImmediately:(BOOL)startImmediately{
if (!self.player) {
[self fl_delegateResponseFailureWithCode:FLAudioPlayerErrorByPlayerIsNotInit];
return;
}
if (!self.valiableUrls.count) {
[self fl_delegateResponseFailureWithCode:FLAudioPlayerErrorByPlayerNoMoreValiableUrl];
return;
}

if (index < 0) {
index = 0;
}
else if (index > self.valiableUrls.count - 1){
index = self.valiableUrls.count - 1;
}

// stop current
[self fl_stop];

[self.lastItems removeAllObjects];
NSMutableArray <AVPlayerItem *>*tempArrM = self.valiableItems.mutableCopy;
NSIndexSet *se = [NSIndexSet indexSetWithIndexesInRange:NSMakeRange(index, tempArrM.count - index)];
[self.lastItems addObjectsFromArray:[tempArrM objectsAtIndexes:se]];
AVPlayerItem *firstItem = self.lastItems.firstObject;
self.currentUrl = self.valiableUrls[index];
[self fl_createPlayWithItem:firstItem andStartImmediately:startImmediately];
}

五、细节点

1、传入URL地址时候，不需要关心是本地还是网络，内部会自动处理，核心代码如下：

BOOL FL_ISNETURL(NSString *urlString){
return [[urlString substringToIndex:4] caseInsensitiveCompare:@"http"] == NSOrderedSame || [[urlString substringToIndex:5] caseInsensitiveCompare:@"https"] == NSOrderedSame;
}

- (NSURL *)fl_getSuitableUrl:(NSString *)urlString{
NSURL *url = nil;
if (FL_ISNETURL(urlString)) {
url = [NSURL URLWithString:urlString];
}
else{
url = [NSURL fileURLWithPath:urlString];
}
return url;
}

2、内置一个时间格式转换，通过C函数 FL_COVERTTIME 传入时间戳（单位秒），核心代码如下：

NSString *FL_COVERTTIME(CGFloat second){
NSDate *date = [NSDate dateWithTimeIntervalSince1970:second];
NSDateFormatter *formatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
if (second/3600 >= 1) {
[formatter setDateFormat:@"HH:mm:ss"];
} else {
[formatter setDateFormat:@"mm:ss"];
}
NSString *showtimeNew = [formatter stringFromDate:date];
return showtimeNew;
}

3、内置音量控制，通过 MPVolumeView 控制系统声音来实现，外部只需要修改 currentVolum 属性即可

/**
当前播放的音量大小（0.0-1.0）,注意，播放音频的时候设置才生效
*/
@property (nonatomic,assign)CGFloat currentVolum;

4、框架内代理方法全部基本数据类型都包装成NSNumber，方便统一处理，因此外界获取时，可通过 .doubleValue 获取
5、统一处理了所有错误信息，有一一对应的error，可根据code判断，具体的code，可查看相应的错误代理方法解释

六、总结

1、通过研究录音播放的上层接口类，了解API的设计思路，可以更好的理解底层实现，以及为日后封装提供API设计规范
2、具体API以及实现、调用方法，可以去 Github clone 代码，里面有详细完整的Demo 演示
3、Demo中附带自定义滑动进度条，监听事件完善，带有缓冲进度，FLSlider Github 地址，详细使用Demo中也有演示
4、如果大家发现上文有哪里说得不对或者有更好的建议，欢迎去简书评论或简信我！如果你觉得写得不错，欢迎关注我！给个like 和 start，谢谢支持

音频录制和播放的详细分析及实现

封装录制和播放