iOS弹幕解决方案——HJDanmaku 2.0发布

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Hi，好久不见，HJDanmaku 1.0版本发布已经过去两年之久，直播行业的快速崛起催生了直播弹幕的迫切需求，高并发、大流量、实时性的特性和以往视频弹幕的场景都大有不同，为了满足新的直播业务场景，HJDanmaku2.0正式发布！

流畅度

相较于1.0版本， HJDanmaku2.0采用全新的异步渲染引擎，98%的计算工作转移到子线程执行，避免了主线程的卡顿延时。同时，参考离屏渲染技术，将组装弹幕和渲染弹幕分布在两个独立线程异步执行，确保了弹幕渲染的流畅性

NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSArray <HJDanmakuAgent *> *danmakuAgents = [self.danmakuSource fetchDanmakuAgentsForTime:(HJDanmakuTime){HJMaxTime(time), time.interval}];
    dispatch_async(_renderQueue, ^{
        if (danmakuAgents.count > 0) {
            [self.danmakuQueuePool insertObjects:danmakuAgents atIndexes:[NSIndexSet indexSetWithIndexesInRange:NSMakeRange(0, danmakuAgents.count)]];
        }
    });
}];
[self.sourceQueue cancelAllOperations];
[self.sourceQueue addOperation:operation];

NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

NSArray <HJDanmakuAgent *> *danmakuAgents = [self.danmakuSource fetchDanmakuAgentsForTime:(HJDanmakuTime){HJMaxTime(time), time.interval}];

dispatch_async(_renderQueue, ^{

if (danmakuAgents.count > 0) {

[self.danmakuQueuePool insertObjects:danmakuAgents atIndexes:[NSIndexSet indexSetWithIndexesInRange:NSMakeRange(0, danmakuAgents.count)]];

}

});

}];

[self.sourceQueue cancelAllOperations];

[self.sourceQueue addOperation:operation];

将组装弹幕的过程拆分为独立的子线程任务，统一由NSOperationQueue单执行队列管理，有效的降低CPU的使用率，提升系统运行稳定性。此外，在2.0版本中，使用CADisplayLink替换定时器NSTimer，与屏幕刷新频率保持一致，可以避免NSTimer由于线程阻塞导致的刷新延时

高并发

直播与传统视频最大区别在于其实时性，短时间大量的弹幕发送对底层渲染引擎是个不小的挑战。为了解决这个问题，HJDanmaku2.0引入数据源Source的思想，将弹幕接收与组装的过程分开，可以针对直播、视频场景实现差异化的处理方案。视频场景对时间精确度要求较高，涉及到弹幕的时间排序，同时，播放进度回放也需要数据源保存所有的弹幕数据。直播场景则比较单一，播放完可以立刻释放，避免内存的过度消耗

u_int interval = 100;
NSMutableArray *danmakuAgents = [NSMutableArray arrayWithCapacity:interval];
NSUInteger lastIndex = danmakus.count - 1;
[danmakus enumerateObjectsUsingBlock:^(HJDanmakuModel *danmaku, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
    HJDanmakuAgent *agent = [[HJDanmakuAgent alloc] initWithDanmakuModel:danmaku];
    [danmakuAgents addObject:agent];
    if (idx == lastIndex || danmakuAgents.count % interval == 0) {
        OSSpinLockLock(&_spinLock);
        [self.danmakuAgents addObjectsFromArray:danmakuAgents];
        OSSpinLockUnlock(&_spinLock);
        [danmakuAgents removeAllObjects];
     }
}];

u_int interval = 100;

NSMutableArray *danmakuAgents = [NSMutableArray arrayWithCapacity:interval];

NSUInteger lastIndex = danmakus.count - 1;

[danmakus enumerateObjectsUsingBlock:^(HJDanmakuModel *danmaku, NSUInteger idx, BOOL *stop) {

HJDanmakuAgent *agent = [[HJDanmakuAgent alloc] initWithDanmakuModel:danmaku];

[danmakuAgents addObject:agent];

if (idx == lastIndex || danmakuAgents.count % interval == 0) {

OSSpinLockLock(&_spinLock);

[self.danmakuAgents addObjectsFromArray:danmakuAgents];

OSSpinLockUnlock(&_spinLock);

[danmakuAgents removeAllObjects];

}

}];

通过拆分入库数据分布添加可以避免线程锁的长时间占有，提升系统的稳定性和流畅度

精确度

与1.0版本不同，新版本通过toleranceCount维度判断弹幕是否过期，默认允许最大2秒误差。弹幕刷新频率为0.5秒，即每个弹幕有效等待次数为2/0.5 = 4次，超过4次没有渲染将自动丢弃

- (void)removeExpiredDanmakusForTime:(HJDanmakuTime)time {
    [self.danmakuQueuePool enumerateObjectsWithOptions:NSEnumerationReverse usingBlock:^(HJDanmakuAgent *danmakuAgent, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
        danmakuAgent.toleranceCount --;
        if (danmakuAgent.toleranceCount <= 0) {
            [self.danmakuQueuePool removeObjectAtIndex:idx];
        }
    }];
}

- (void)removeExpiredDanmakusForTime:(HJDanmakuTime)time {

[self.danmakuQueuePool enumerateObjectsWithOptions:NSEnumerationReverse usingBlock:^(HJDanmakuAgent *danmakuAgent, NSUInteger idx, BOOL *stop) {

danmakuAgent.toleranceCount --;

if (danmakuAgent.toleranceCount <= 0) {

[self.danmakuQueuePool removeObjectAtIndex:idx];

}

}];

}

弹幕冗余度的设计使得弹幕显示更加平均，优化了弹幕显示效果，但是会降低弹幕显示的精确度，特别对于视频场景，相对于1.0版本有所下降，如果你对精确度要求较高，可以降低tolerance冗余值

碰撞检测

与1.0相同，HJDanmaku2.0仍然使用系统动画的方式提供弹幕动画支持，但是碰撞检测方式略有不同

- (BOOL)checkLRIsWillHitWithPreDanmaku:(HJDanmakuAgent *)preDanmakuAgent danmaku:(HJDanmakuAgent *)danmakuAgent {
    CGFloat width = CGRectGetWidth(self.bounds);
    CGFloat preDanmakuSpeed = (width + preDanmakuAgent.size.width) / self.configuration.duration;
    if (preDanmakuSpeed * (self.configuration.duration - preDanmakuAgent.remainingTime) < preDanmakuAgent.size.width) {
        return YES;
    }
    CGFloat curDanmakuSpeed = (width + danmakuAgent.size.width) / self.configuration.duration;
    if (curDanmakuSpeed * preDanmakuAgent.remainingTime > width) {
        return YES;
    }
    return NO;
}

- (BOOL)checkLRIsWillHitWithPreDanmaku:(HJDanmakuAgent *)preDanmakuAgent danmaku:(HJDanmakuAgent *)danmakuAgent {

CGFloat width = CGRectGetWidth(self.bounds);

CGFloat preDanmakuSpeed = (width + preDanmakuAgent.size.width) / self.configuration.duration;

if (preDanmakuSpeed * (self.configuration.duration - preDanmakuAgent.remainingTime) < preDanmakuAgent.size.width) {

return YES;

}

CGFloat curDanmakuSpeed = (width + danmakuAgent.size.width) / self.configuration.duration;

if (curDanmakuSpeed * preDanmakuAgent.remainingTime > width) {

return YES;

}

return NO;

}

在HJDanmaku2.0中，碰撞检测不再以弹幕时间点为参考维度，渲染的弹幕拥有剩余时间属性，通过剩余时间与速度的关系即可判断两者之间是否碰撞。同时，2.0版本只在添加弹幕和恢复动画时为弹幕视图添加动画，其它时间不再校验

手势

运动视图系统默认无法响应手势交互事件，整个点击事件交由全局统一处理。HJDanmakuCell定义属性selectionStyle控制弹幕能否点击，默认HJDanmakuCellSelectionStyleNone，即不能点击

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {
    self.selectDanmakuAgent = nil;
    HJDanmakuAgent *danmakuAgent = [self danmakuAgentAtPoint:point];
    if (danmakuAgent) {
        if (danmakuAgent.danmakuCell.selectionStyle == HJDanmakuCellSelectionStyleDefault) {
            self.selectDanmakuAgent = danmakuAgent;
            return self;
        }
        CGPoint cellPoint = [self convertPoint:point toView:danmakuAgent.danmakuCell];
        return [danmakuAgent.danmakuCell hitTest:cellPoint withEvent:event];
    }
    return [super hitTest:point withEvent:event];
}

- (UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(UIEvent *)event {

self.selectDanmakuAgent = nil;

HJDanmakuAgent *danmakuAgent = [self danmakuAgentAtPoint:point];

if (danmakuAgent) {

if (danmakuAgent.danmakuCell.selectionStyle == HJDanmakuCellSelectionStyleDefault) {

self.selectDanmakuAgent = danmakuAgent;

return self;

}

CGPoint cellPoint = [self convertPoint:point toView:danmakuAgent.danmakuCell];

return [danmakuAgent.danmakuCell hitTest:cellPoint withEvent:event];

}

return [super hitTest:point withEvent:event];

}

视图整体响应链参考以上代码，当收到点击事情时，优先判断弹幕cell是否响应，如果响应则交由弹幕cell处理，否则交由全局统一处理

总结

时隔两年，HJDanmaku2.0在性能、并发以及定制型方面都有较大的提升，以iphone6设备测试为例，CPU整体使用率稳定在5%左右，大并发100条/秒弹幕的持续输入，FPS可以维持在55帧以上

目前暂时支持OC，swift版本正在开发中，如果你有意贡献swift代码，可以与我联系~

当然，如果你喜欢，可以为本项目点点赞

写在文后：

新建了一个iOS开发QQ交流群（首页右上角入群），欢迎广大iOS开发朋友一同交流学习。当然，你也可以Follow本人GitHub，或者关注我的新浪微博，感谢你的来访，下期再见！

6 thoughts on “iOS弹幕解决方案——HJDanmaku 2.0发布”

开发者头条 2017年7月31日

感谢分享！已推荐到《开发者头条》：https://toutiao.io/posts/upmg5z 欢迎点赞支持！
欢迎订阅《iOS技术开发》https://toutiao.io/subjects/4550

Reply ↓
1. 庞海礁 Post author2017年7月31日
  
  欢迎欢迎
  
  Reply ↓
赵三思 2018年4月18日

你妹 ~ danmaku是什么鬼命名是danmuku啊~ 看的好难过

Reply ↓
1. 庞海礁 Post author2018年4月18日
  
  哈哈，开始写错写成习惯了~
  
  Reply ↓
356688 2018年5月26日

拜读了，多多学习总是好的！

Reply ↓
罗拉 2018年9月30日

呵呵。学习了。感触良多！

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流畅度

高并发

精确度

碰撞检测

手势

总结

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