CN103929427A - 一种动态多线程下载装置及其下载方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动态多线程下载装置，包括：地址获取模块，用于获取待下载流媒体文件的URL和待下载流媒体文件中下载单元的URI；头信息获取模块，根据地址获取模块所获取的URL，通过HTTP的头下载方式获取头信息；网速获取模块，用于获取当前网络环境下的网速信息，并根据所获取的所述网速信息计算出当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量；线程数计算模块，基于头信息获取模块所获得的头信息和网速获取模块所计算出的单个线程一次适合的下载任务量，计算下载一个下载单元所需要的并发线程数量；处理模块，基于线程数计算模块所计算出的并发线程数量，启动具有并发线程数量的并发线程，进行下载处理。本发明还提供本发明提供了一种动态多线程下载方法。

Description

一种动态多线程下载装置及其下载方法

技术领域：

本发明涉及一种网络多媒体下载技术，特别是一种动态多线程下载装置及其下载方法。

背景技术：

流媒体（Streaming media）是指将一连串的媒体数据压缩后，经过网络分段传送数据，在网络上实时传输影音以供观赏的一种技术与过程。目前主流的流媒体传输协议包括：（1）RTMP（Real Time Messaging Protocol，实时消息传输协议），是Adobe公司为Flash播放器和服务器之间音频、视频文件和数据传输而开发的开放协议；（2）HLS（HTTP Live Streaming，HTTP实时流传输协议）, 是Apple公司开发的，基于HTTP协议，通过Web服务器将直播或点播的视频文件、音频数据推送至基于Apple的iOS系统的终端设备，如iPhone、iPad的技术；（3）RTSP（Real Time Streaming Protocol，实时流传输协议），是由哥伦比亚大学、网景和Real Networks等公司提交的IETF RFC标准；等等。

随着互联网技术的发展，在线点播或实时播放流媒体的音、视频已经成为了一种普遍现象。如果通过单线程下载技术的话，在网络速度较慢时，容易造成视频的播放不够流畅，出现卡顿的现象，影响用户的观赏效果。为了解决上述单线程下载所造成的上述问题，在现有技术中，采用了多线程下载技术，其根据需要下载的流媒体文件的下载单元长度，确定下载片段的大小，然后根据下载片段的大小确定并发下载线程的数量，并通过启动与所确定的并发下载线程数量相同的下载线程进行并发下载。在上述现有的多线程下载技术中，并发下载线程数量一旦确定，则在整个流媒体文件的下载过程中并发下载线程数量不会发生变化。然而，由于网络环境经常是不稳定的，使得网络传输速度处于震荡状态。当网络环境非常优越、网络传输速度很快时，会出现实现确定的并发下载线程数量太多，会导致每个线程分配的下载片段的大小相对每个线程的下载速度过小，从而造成多余的系统开销；当网络环境较差、网络传输速度较慢时，会出现实现确定的并发下载线程数量太少，会导致每个线程分配的下载片段的大小相对每个线程的下载速度过大，从而会造成下载速度慢。

发明内容：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种根据网络环境动态地使用多线程下载流媒体文件的技术方案，具体的技术方案如下：

    本发明提供了一种动态多线程下载装置，包括：地址获取模块，用于获取待下载流媒体文件的URL和所述待下载流媒体文件中下载单元的URI；头信息获取模块，根据所述地址获取模块所获取的URL，通过HTTP的头下载方式获取头信息；网速获取模块，用于获取当前网络环境下的网速信息，并根据所获取的所述网速信息计算出当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量；线程数计算模块，基于所述头信息获取模块所获得的所述头信息和所述网速获取模块所计算出的所述单个线程一次适合的下载任务量，计算下载一个下载单元所需要的并发线程数量；处理模块，基于所述线程数计算模块所计算出的并发线程数量，启动具有所述并发线程数量的并发线程，进行下载处理。

优选地，所述下载装置还包括播放器模块，所述播放器模块对已下载的流媒体数据进行播放处理。

优选地，所述下载装置还包括存储模块，用于存储已下载的流媒体数据。

优选地，所述存储模块是所述播放器模块的播放缓冲区。

优选地，所述头信息包含所述下载单元的长度信息和多线程下载标识符。

优选地，所述下载装置还包括：多线程下载识别模块，基于所述多线程下载标识符识别所述待下载流媒体文件是否支持多线程下载模式。

优选地，所述地址获取模块能够获取m3u8文件，并通过解析所述m3u8文件以获取所述待下载流媒体文件中下载单元的URI。

优选地，所述播放器模块判断所述下载单元是否是所述待下载流媒体文件中的当前播放顺序的下载单元，如果所述下载单元是所述待下载流媒体文件中的当前播放顺序的下载单元，则进行所述播放处理。

优选地，当所述多线程下载识别模块判断所述待下载流媒体文件不支持多线程下载模式时，启动单线程下载模式。

本发明的另一方面还提供一种动态多线程下载方法，包括：地址获取步骤，获取待下载流媒体文件的URL和所述待下载流媒体文件中下载单元的URI；头信息获取步骤，根据所述地址获取步骤中所获取的URL，通过HTTP的头下载方式获取头信息；网速获取步骤，获取当前网络环境下的网速信息，并根据所获取的所述网速信息计算出当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量；线程数计算步骤，基于所述头信息获取步骤中所获得的所述头信息和所述网速获取步骤中所计算出的所述单个线程一次适合的下载任务量，计算下载一个下载单元所需要的并发线程数量；处理步骤，基于所述线程数计算步骤中所计算出的并发线程数量，启动具有所述并发线程数量的并发线程，进行下载处理。

优选地，所述下载方法还包括播放步骤，对已下载的流媒体数据进行播放处理。

优选地，所述下载方法还包括存储步骤，用于存储所述已下载的流媒体数据。

优选地，所述已下载的流媒体数据被存储到播放器模块的缓冲区中。

优选地，所述头信息包含所述下载单元的长度信息和多线程下载标识符。

优选地，所述下载方法还包括：多线程下载识别步骤，基于所述多线程下载标识符识别所述待下载流媒体文件是否支持多线程下载模式。

优选地，在所述地址获取步骤中，能够获取m3u8文件，并通过解析所述m3u8文件以获取所述待下载流媒体文件中下载单元的URI。

优选地，在所述播放步骤中，判断所述下载单元是否是所述待下载流媒体文件中的当前播放顺序的下载单元，如果所述下载单元是所述待下载流媒体文件中的当前播放顺序的下载单元，则进行所述播放处理。

优选地，当在所述多线程下载识别步骤中判断所述待下载流媒体文件不支持多线程下载模式时，启动单线程下载模式。

通过实施本发明的技术方案，当流媒体文件本身支持多线程下载模式时，本发明获取当前网络环境下的网速信息，并根据上述网速信息和下载相应的小片段的大小，计算出下载当前相应的小片段所要使用并发线程数量，以同时下载相应的小片段数据，由此可以根据当前网络环境的优劣和相应的小片段的大小动态地调整所要使用的并发线程数量，从而解决因线程数量太多，造成多余的系统开销，或因线程数量太少，造成下载速度慢的问题。

附图说明：

图1为本发明实施方式涉及的动态多线程下载装置的结构框图；

图2为本发明实施方式涉及的动态多线程下载流媒体的流程图；

图3为本发明实施方式涉及的基于HLS协议动态多线程下载流媒体的流程图。

具体实施方式：

下面根据附图所示实施方式阐述本项发明。

图1显示了本发明实施方式涉及的动态多线程下载装置的结构框图。如图1所示，上述动态多线程下载装置包括地址获取模块1、头信息获取模块2、网速获取模块3、线程数计算模块4、处理模块7、存储模块6、播放器模块5、多线程下载识别模块8和总线9，其中地址获取模块1、头信息获取模块2、网速获取模块3、线程数计算模块4、处理模块7、存储模块6、播放器模块5和多线程下载识别模块8通过总线9连接。

上述地址获取模块1用于获取待下载流媒体文件的统一资源定位符（Uniform Resource Locator，URL）。上述URL指明了上述流媒体文件所在的服务器地址以及其他相关文件的地址。上述头信息获取模块2根据上述地址获取模块1所获取的URL获取超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol，HTTP）的头（Head）信息。其中，上述头信息包含下载单元的长度信息和多线程下载标识符，上述下载单元可以为上述待下载流媒体文件被分割后所形成的碎片文件（ts碎片文件）。上述网速获取模块3用于获取在下载上述下载单元时当前网络环境下的网速信息，并根据所获取的当前网络环境下的网速计算出当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量。其中，上述单个线程一次适合的下载任务量可以是在当前网络环境下用一个线程下载所能达到的最大下载任务量。

上述线程数计算模块4基于上述头信息获取模块2所获得的上述待下载流媒体文件的下载单元的长度信息和上述网速获取模块3所计算出的当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量，计算下载该下载单元所需要的并发线程数量。例如，根据上述头信息获取模块2所获取上述头信息，获得上述下载单元的长度为60Kb，并根据上述网速获取模块3所获取的当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量为10Kb，则上述线程数计算模块4可以计算出所需的并发线程数量为6；根据上述头信息获取模块2所获取上述头信息，获得需要下载的下一个下载单元的长度也为60Kb，而在下载的下一个下载单元时的网络环境改善，根据上述网速获取模块3所获取的当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量可以为20Kb/s，则上述线程数计算模块4可以计算出所需的并发线程数量为3。由此，可以使得并发线程数量随着当前网络环境的变化而改变，从而不会导致线程数量太多，致使每个线程分配的下载任务小，从而造成多余的系统开销，或线程数量太少，致使每个线程分配的下载任务大，从而会造成下载速度慢的问题。

上述处理模块7基于上述线程数计算模块4所计算出的并发线程数量，启动具有上述并发线程数量的并发线程，进行下载处理。具体地，当上述线程数计算模块4计算出所需的并发线程数量后，启动具有上述线程数量的并发多线程，使得上述并发多线程各自负责的数据部分。当所有的线程都下载完成后，将每一个线程下载的数据拼接成完整的下载单元，同时关闭所有的线程，并将上述下载单元存储到上述存储模块6中。其中，上述存储模块6可以是上述播放器模块5的播放缓冲区。

上述播放器模块5从上述存储模块6中读取下载完成的数据进行播放。具体地，上述播放器模块5从上述存储模块6中读取已下载完成的流媒体数据，对上述流媒体数据进行解封装、解码和展现，完成流媒体文件的播放。

上述多线程下载识别模块8基于上述头信息获取模块2所获取的头信息识别上述待下载流媒体文件是否支持多线程下载模式。

在上述实施方式中，上述地址获取模块1还可以获取下载单元（碎片文件）的通用资源标识符（Uniform Resource Identifier, 简称URI）。

图2为动态多线程下载流媒体的流程图。下面，参照图2说明在本实施方式涉及的动态多线程下载流媒体的处理过程。

上述地址获取模块1根据用户所提供的需要下载的流媒体文件的URL来获取待下载流媒体文件的URL和上述碎片文件的URI（步骤S1）。上述头信息获取模块2根据上述地址获取模块1所获取的URL获取HTTP的包含下载单元的长度信息和多线程下载标识符的头信息（步骤S2）。上述多线程下载识别模块8基于上述头信息获取模块2所获取的头信息识别上述待下载流媒体文件是否支持多线程下载模式（步骤S3）。如果上述多线程下载识别模块8识别出上述头信息中包含多线程下载标识符信息（步骤S3：是），则由上述网速获取模块3获取当前网络环境下的网速信息，并根据所获取的当前网络环境下的网速信息计算出当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量（步骤S4）。上述线程数计算模块4基于上述头信息获取模块2所获得的上述待下载流媒体文件的下载单元的长度信息和上述网速获取模块3所计算出的当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量，计算出下载该下载单元所需要的并发线程数量（步骤S5）。上述处理模块7基于上述线程数计算模块4所计算出的并发线程数量和上述地址获取模块1所获取的上述碎片文件的URI，启动具有上述线程数量的并发多线程，使得上述并发多线程各自负责的数据部分（步骤S6）。上述处理模块7判断是否所有的线程都下载完成（步骤S7）。当上述处理模块7判断还有没有完成下载的线程（步骤S7：否），等待所有的线程都下载完成。当所有的线程都下载完成后（步骤S7：是），上述处理模块7将每一个线程下载的数据拼接成完整的下载单元，同时关闭所有的线程，并将上述下载单元存储到上述存储单元6中（步骤S8），然后进入步骤S10。

如果上述多线程下载识别模块8识别出上述头信息中不包含多线程下载标识符信息（步骤S3：否），则上述处理模块7启动单线程下载模式（步骤S9），然后进入步骤S10。

上述处理模块7判断是否待下载的流媒体文件中的所有的下载单元都下载完成（步骤S10）。当上述处理模块7判断待下载的流媒体文件中还有需要下载的下载单元（步骤S10：否）时，返回步骤S2，重复步骤S2 至步骤10，进行下一个下载单元的下载任务。当上述处理模块7判断待下载的流媒体文件中的所有的下载单元都下载完成（步骤S10：是），由播放器模块5进行播放处理（步骤S11）。上述播放器模块5从上述存储模块6中读取已下载完成的流媒体数据，对上述流媒体数据进行解封装、解码和展现，完成流媒体文件的播放。

在基于HLS（HTTP Live Streaming，HTTP实时流传输协议）协议动态多线程下载流媒体的过程中，对于点播服务来说成功下载一次m3u8文件即可获取该视频所有的下载单元（ts碎片文件）的下载地址URI，在后续的播放过程中不需要更新m3u8文件。而对于直播服务来说下载一次m3u8文件一般只能获取当前的几个下载单元（ts碎片文件）的下载地址URI，在播放的过程中需要不断地更新m3u8文件以此不断地获取新的下载单元（ts碎片文件）的下载地址URI。

图3是基于HLS协议动态多线程下载流媒体的流程图。下面，参照图3说明在本实施方式涉及的以基于HLS协议通过动态多线程下载TS格式视频文件的处理过程。

上述地址获取模块1根据用户所提供的待下载的TS格式视频文件的URL来获取待下载TS格式视频文件的URL（步骤S21）。上述地址获取模块1还获取m3u8文件，并解析上述m3u8文件以及获取下载单元（ts碎片文件）的下载地址（URI）（步骤S22）。上述头信息获取模块2根据上述地址获取模块1所获取的URL通过HTTP的头下载方式获取包含ts碎片文件的长度信息和多线程下载标识符的头信息（步骤S23）。此后的步骤S24～步骤S30与步骤S3～步骤S9相同。

在上述步骤S31中，上述处理模块7判断所有已经获取了URI的下载单元均已下载完成。当上述处理模块7判断还存在已经获取了URI的下载单元没有下载（步骤S31：否）时，返回步骤S23，重复步骤S23 至步骤30，进行下一个已经取了URI的下载单元的下载任务。当上述处理模块7判断所有已经获取了URI的下载单元均已下载完成（步骤S31：是），则进一步判断待下载的流媒体文件中的所有的下载单元是否都下载完成（步骤S32）。

当上述处理模块7判断待下载的流媒体文件中还有需要下载的下载单元（步骤S32：否）时，返回步骤S22，重复步骤S22 至步骤32，进行下一个下载单元的下载任务。当上述处理模块7判断待下载的流媒体文件中的所有的下载单元都下载完成（步骤S32：是），由播放器模块5进行播放处理（步骤S33）。上述播放器模块5从上述存储模块6中读取已下载完成的流媒体数据，对上述流媒体数据进行解封装、解码和展现，完成流媒体文件的播放。

在上述实施方式中，上述处理模块7根据各线程负责的数据部分在上述下载单元中的排列序号信息或时间顺序信息进行拼接，在下载端形成完整的上述下载单元。

在上述实施方式中，当上述待下载流媒体文件的所有下载单元下载完成后，上述播放器模块5对上述流媒体数据进行解封装、解码和展现，完成流媒体文件的播放。但本发明并限于此，当上述处理模块7判断一个完整的下载单元下载完成时，上述播放器模块5从上述存储模块6中读取该已下载完成的下载单元，并判断该已下载完成的下载单元是否是上述待下载流媒体文件的当前播放顺序的下载单元。如果该已下载完成的下载单元不是上述下载流媒体文件的当前播放顺序的下载单元，则上述播放器模块5等待上述下载流媒体文件的当前播放顺序的下载单元的下载完成，如果该已下载完成的下载单元是上述下载流媒体文件的当前播放顺序的下载单元，则上述播放器模块5从上述存储模块6读取上述下载流媒体文件的当前播放顺序的下载单元，并对上述下载单元的数据进行解封装、解码和展现，无须等待上述下载流媒体文件的所有下载单元的下载完成就进行上述流媒体文件的播放处理。例如，如果上述播放器模块5对上述待下载流媒体文件进行初始播放处理，则判断该已下载完成的下载单元不是上述下载流媒体文件的第一播放顺序的下载单元，如果该已下载完成的下载单元不是上述下载流媒体文件的第一播放顺序的下载单元，则上述播放器模块5等待上述下载流媒体文件的第一播放顺序的下载单元的下载完成，如果该已下载完成的下载单元是上述下载流媒体文件的第一播放顺序的下载单元，则上述播放器模块5从上述存储模块6读取上述下载流媒体文件的第一播放顺序的下载单元，并对上述流媒体文件进行播放处理；同样，当上述下载流媒体文件的第一播放顺序的下载单元播放完毕后，如果上述播放器模块5判断上述下载流媒体文件的第二播放顺序的下载单元已下载完成，则继续播放该已下载完成的第二播放顺序的下载单元，如果上述下载流媒体文件的第二播放顺序的下载单元未已下载完成，则上述播放器模块5等待上述下载流媒体文件的第二播放顺序的下载单元的下载完成；依次类推，上述播放器模块5完成后续播放顺序的下载单元的播放处理。

在上述实施方式中，上述流媒体文件为音视频文件。

前述的详细说明及附图是通过文字解释和图示来进行的，其目的不在于限定权利要求的保护范围。本说明书中的具体实施方式的各个变种对于普通技术人员来说显而易见，并处于权利要求及其等同技术的保护范围内。

Claims (18)

1. 一种动态多线程下载装置，包括：

地址获取模块，用于获取待下载流媒体文件的URL和所述待下载流媒体文件中下载单元的URI；

头信息获取模块，根据所述地址获取模块所获取的URL，获取HTTP的头信息；

网速获取模块，用于获取在下载所述下载单元时当前网络环境下的网速信息，并根据所获取的所述网速信息计算出当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量；

线程数计算模块，基于所述头信息获取模块所获得的所述头信息和所述网速获取模块所计算出的所述单个线程一次适合的下载任务量，计算下载一个下载单元所需要的并发线程数量；

处理模块，基于所述线程数计算模块所计算出的并发线程数量，启动具有所述并发线程数量的并发线程，进行下载处理。

2. 根据权利要求1所述的下载装置，还包括播放器模块，所述播放器模块对已下载的流媒体数据进行播放处理。

3. 根据权利要求2所述的下载装置，还包括存储模块，用于存储已下载的流媒体数据。

4. 根据权利要求3所述的下载装置，其特征在于：所述存储模块是所述播放器模块的播放缓冲区。

5. 根据权利要求1～4所述的下载装置，其特征在于：所述头信息包含所述下载单元的长度信息和多线程下载标识符。

6. 根据权利要求5所述的下载装置，还包括：多线程下载识别模块，基于所述多线程下载标识符识别所述待下载流媒体文件是否支持多线程下载模式。

7. 根据权利要求5所述的下载装置，其特征在于：所述地址获取模块能够获取m3u8文件，并通过解析所述m3u8文件以获取所述待下载流媒体文件中下载单元的URI。

8. 根据权利要求4所述的下载装置，其特征在于：所述播放器模块判断所述下载单元是否是所述待下载流媒体文件中的当前播放顺序的下载单元，如果所述下载单元是所述待下载流媒体文件中的当前播放顺序的下载单元，则进行所述播放处理。

9. 根据权利要求6所述的下载装置，其特征在于：当所述多线程下载识别模块判断所述待下载流媒体文件不支持多线程下载模式时，启动单线程下载模式。

10. 一种动态多线程下载方法，包括：

地址获取步骤，获取待下载流媒体文件的URL和所述待下载流媒体文件中下载单元的URI；

头信息获取步骤，根据所述地址获取步骤中所获取的URL，获取HTTP的头信息；

网速获取步骤，获取当前网络环境下的网速信息，并根据所获取的所述网速信息计算出当前网络环境下单个线程一次适合的下载任务量；

线程数计算步骤，基于所述头信息获取步骤中所获得的所述头信息和所述网速获取步骤中所计算出的所述单个线程一次适合的下载任务量，计算下载一个下载单元所需要的并发线程数量；

处理步骤，基于所述线程数计算步骤中所计算出的并发线程数量，启动具有所述并发线程数量的并发线程，进行下载处理。

11. 根据权利要求10所述的下载方法，还包括播放步骤，对已下载的流媒体数据进行播放处理。

12. 根据权利要求11所述的下载方法，还包括存储步骤，用于存储所述已下载的流媒体数据。

13. 根据权利要求12所述的下载方法，其特征在于：所述已下载的流媒体数据被存储到播放器模块的缓冲区中。

14.根据权利要求1～13所述的下载方法，其特征在于：所述头信息包含所述下载单元的长度信息和多线程下载标识符。

15. 根据权利要求14所述的下载方法，还包括：多线程下载识别步骤，基于所述多线程下载标识符识别所述待下载流媒体文件是否支持多线程下载模式。

16. 根据权利要求14所述的下载方法，其特征在于：在所述地址获取步骤中，能够获取m3u8文件，并通过解析所述m3u8文件以获取所述待下载流媒体文件中下载单元的URI。

17. 根据权利要求13所述的下载方法，其特征在于：在所述播放步骤中，判断所述下载单元是否是所述待下载流媒体文件中的当前播放顺序的下载单元，如果所述下载单元是所述待下载流媒体文件中的当前播放顺序的下载单元，则进行所述播放处理。

18. 根据权利要求15所述的下载方法，还包括：当在所述多线程下载识别步骤中判断所述待下载流媒体文件不支持多线程下载模式时，启动单线程下载模式。