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Java 实现在线视频播放完整方案:从后端服务到前端播放

清羽天2周前 (11-27)学海无涯15


在 Web 开发中,在线视频播放是常见需求(如教育平台、视频网站、企业培训系统等)。Java 作为成熟的后端技术,能提供稳定的视频资源管理、权限控制、流式传输能力;配合前端播放器组件,可实现流畅的跨浏览器视频播放体验。本文将从技术选型、后端实现、前端集成、功能优化四个维度,手把手教你完成 Java 在线视频播放系统的开发。

一、技术选型

1. 核心技术栈

  • 后端:Spring Boot 2.x(快速构建 RESTful 接口)、Spring Security(可选,权限控制)、FFmpeg(视频转码,可选)

  • 前端:Vue 3(视图框架)、Video.js(跨浏览器视频播放器,支持 HLS/DASH 协议)

  • 存储方案

    • 本地存储(开发 / 测试环境):直接存储视频文件到服务器磁盘

    • 云存储(生产环境):阿里云 OSS、腾讯云 COS(高可用、支持 CDN 加速)

  • 传输协议

    • HTTP 分片传输(基础方案,支持断点续传)

    • HLS(HTTP Live Streaming,适配移动端 / 浏览器,支持自适应码率)

2. 关键技术说明

  • Video.js:开源播放器,支持 MP4、WebM、HLS(.m3u8)等格式,兼容性好(IE11+、主流浏览器),可自定义皮肤和控制栏。

  • 分片传输:将大视频文件分割为多个小分片(如 1MB / 片),前端按需请求,避免一次性加载大文件导致的卡顿。

  • 视频转码:通过 FFmpeg 将原始视频(如 AVI、MKV)转为 MP4(兼容性最好)或 HLS 格式(.m3u8+ts 分片),适配不同设备。

二、后端实现(Spring Boot)

后端核心职责:视频文件管理(上传 / 存储)、分片传输接口、权限校验(可选)

1. 项目初始化

创建 Spring Boot 项目,引入核心依赖(pom.xml):
xml
<!-- Spring Boot Web --><dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><!-- 工具类(文件操作、IO流) --><dependency>
    <groupId>commons-io</groupId>
    <artifactId>commons-io</artifactId>
    <version>2.11.0</version></dependency><!-- Spring Security(可选,权限控制) --><dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId></dependency>

2. 配置文件(application.yml)

配置视频存储路径、端口等信息:
yaml
spring:
  servlet:
    multipart:
      max-file-size: 1024MB  # 支持大文件上传
      max-request-size: 1024MBserver:
  port: 8080video:
  storage-path: D:/video-storage/  # 本地存储路径(Linux可改为 /usr/local/video-storage/)
  max-shard-size: 1048576  # 分片大小(1MB,单位:字节)

3. 核心功能实现

(1)视频上传接口(支持大文件分片上传)

为避免大文件上传超时,采用分片上传方案:前端将视频分割为多个分片,后端接收后合并为完整文件。
java
运行
@RestController@RequestMapping("/api/video")public class VideoController {

    @Value("${video.storage-path}")
    private String storagePath;

    @Value("${video.max-shard-size}")
    private long maxShardSize;

    // 确保存储目录存在
    @PostConstruct
    public void init() {
        File dir = new File(storagePath);
        if (!dir.exists()) {
            dir.mkdirs();
        }
    }

    /**
     * 分片上传视频
     * @param file 分片文件
     * @param fileName 原文件名(含后缀)
     * @param chunkIndex 分片索引(从0开始)
     * @param totalChunks 总分片数
     * @return 上传结果
     */
    @PostMapping("/upload/shard")
    public Result<?> uploadShard(@RequestParam("file") MultipartFile file,
                                 @RequestParam("fileName") String fileName,
                                 @RequestParam("chunkIndex") int chunkIndex,
                                 @RequestParam("totalChunks") int totalChunks) {
        try {
            // 1. 生成临时分片存储目录(按文件名哈希,避免重名)
            String fileHash = DigestUtils.md5DigestAsHex(fileName.getBytes());
            String tempShardDir = storagePath + "temp/" + fileHash + "/";
            File tempDir = new File(tempShardDir);
            if (!tempDir.exists()) {
                tempDir.mkdirs();
            }

            // 2. 保存当前分片(文件名:分片索引)
            File shardFile = new File(tempShardDir + chunkIndex);
            file.transferTo(shardFile);

            // 3. 检查是否所有分片上传完成,若完成则合并
            if (chunkIndex == totalChunks - 1) {
                // 合并后的最终文件路径
                String finalFilePath = storagePath + fileName;
                File finalFile = new File(finalFilePath);

                // 4. 合并所有分片(按索引顺序)
                try (FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(finalFile)) {
                    for (int i = 0; i < totalChunks; i++) {
                        File currentShard = new File(tempShardDir + i);
                        byte[] bytes = FileUtils.readFileToByteArray(currentShard);
                        outputStream.write(bytes);
                        // 删除临时分片
                        currentShard.delete();
                    }
                }

                // 5. 删除临时分片目录
                FileUtils.deleteDirectory(tempDir);

                // (可选)生成HLS格式(需安装FFmpeg,调用命令行转码)
                generateHls(finalFilePath, storagePath + "hls/" + fileHash + "/");

                return Result.success("上传完成,视频路径:" + finalFilePath);
            }

            return Result.success("分片上传成功,当前分片:" + chunkIndex);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return Result.error("分片上传失败:" + e.getMessage());
        }
    }

    /**
     * 生成HLS格式(.m3u8 + ts分片)
     * @param sourcePath 原视频路径
     * @param targetDir HLS输出目录
     */
    private void generateHls(String sourcePath, String targetDir) {
        File targetDirFile = new File(targetDir);
        if (!targetDirFile.exists()) {
            targetDirFile.mkdirs();
        }

        // FFmpeg命令:将MP4转为HLS(10秒分片,支持自适应码率)
        String command = String.format(
            "ffmpeg -i %s -profile:v baseline -level 3.0 -hls_time 10 -hls_list_size 0 -f hls %s/index.m3u8",
            sourcePath, targetDir        );

        try {
            // 执行命令行
            Process process = Runtime.getRuntime().exec(command);
            process.waitFor();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.err.println("HLS转码失败:" + e.getMessage());
        }
    }}

(2)视频流式播放接口(支持断点续传)

前端播放时,通过 Range 请求头获取文件分片,后端响应对应字节范围的视频数据,实现断点续传和流畅播放。
java
运行
/**
 * 视频流式播放(支持断点续传)
 * @param fileName 视频文件名(含后缀)
 * @param request 请求(获取Range头)
 * @param response 响应(返回视频流)
 */@GetMapping("/play/{fileName}")public void playVideo(@PathVariable("fileName") String fileName,
                      HttpServletRequest request,
                      HttpServletResponse response) {
    File videoFile = new File(storagePath + fileName);
    if (!videoFile.exists()) {
        response.setStatus(HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND);
        return;
    }

    long fileLength = videoFile.length();
    // 解析Range请求头(格式:bytes=0-1023)
    String range = request.getHeader("Range");
    long start = 0;
    long end = fileLength - 1;

    if (range != null && range.startsWith("bytes=")) {
        String[] rangeArr = range.split("=")[1].split("-");
        start = Long.parseLong(rangeArr[0]);
        if (rangeArr.length > 1 && !rangeArr[1].isEmpty()) {
            end = Long.parseLong(rangeArr[1]);
        }
    }

    // 计算响应的字节长度
    long contentLength = end - start + 1;

    // 设置响应头(支持断点续传)
    response.setStatus(HttpServletResponse.SC_PARTIAL_CONTENT);
    response.setContentType(getContentType(fileName)); // 动态设置MIME类型
    response.setHeader("Content-Range", "bytes " + start + "-" + end + "/" + fileLength);
    response.setHeader("Accept-Ranges", "bytes");
    response.setContentLengthLong(contentLength);

    // 流式输出视频数据
    try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(videoFile, "r");
         OutputStream outputStream = response.getOutputStream()) {
        raf.seek(start); // 定位到起始字节
        byte[] buffer = new byte[4096];
        int len;
        long remaining = contentLength;
        while (remaining > 0 && (len = raf.read(buffer, 0, (int) Math.min(buffer.length, remaining))) != -1) {
            outputStream.write(buffer, 0, len);
            remaining -= len;
        }
        outputStream.flush();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }}/**
 * 根据文件名获取MIME类型
 */private String getContentType(String fileName) {
    if (fileName.endsWith(".mp4")) return "video/mp4";
    if (fileName.endsWith(".m3u8")) return "application/x-mpegURL";
    if (fileName.endsWith(".ts")) return "video/MP2T";
    if (fileName.endsWith(".webm")) return "video/webm";
    return "application/octet-stream";}

(3)权限控制(可选)

通过 Spring Security 限制视频访问权限(如仅登录用户可播放):
java
运行
@Configuration@EnableWebSecuritypublic class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

    @Override
    protected void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.authorizeRequests()
            .antMatchers("/api/video/play/**").authenticated() // 播放接口需登录
            .antMatchers("/api/video/upload/**").hasRole("ADMIN") // 上传接口需管理员权限
            .anyRequest().permitAll()
            .and()
            .formLogin() // 表单登录(可替换为JWT令牌登录)
            .and()
            .csrf().disable();
    }

    // 测试用户(生产环境需对接数据库)
    @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        auth.inMemoryAuthentication()
            .withUser("user").password("{noop}123456").roles("USER")
            .and()
            .withUser("admin").password("{noop}admin123").roles("ADMIN");
    }}

三、前端实现(Vue + Video.js)

前端核心职责:视频上传(分片)、视频播放(支持 HLS / 普通格式)、进度显示

1. 安装依赖

bash
运行
# 安装Video.js及HLS插件npm install video.js videojs-contrib-hls --save

2. 视频上传组件(分片上传)

vue
<template>
  <div>
    <input type="file" accept="video/*" @change="handleFileSelect" />
    <div v-if="file">
      <p>文件名:{{ file.name }}</p>
      <p>大小:{{ formatFileSize(file.size) }}</p>
      <button @click="startUpload">开始上传</button>
      <div class="progress">
        <div class="progress-bar" :style="{ width: uploadProgress + '%' }"></div>
      </div>
      <p>进度:{{ uploadProgress }}%</p>
    </div>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      file: null,
      uploadProgress: 0,
      chunkSize: 1024 * 1024, // 1MB分片
    };
  },
  methods: {
    handleFileSelect(e) {
      this.file = e.target.files[0];
      this.uploadProgress = 0;
    },
    formatFileSize(size) {
      if (size < 1024 * 1024) {
        return (size / 1024).toFixed(2) + "KB";
      } else {
        return (size / (1024 * 1024)).toFixed(2) + "MB";
      }
    },
    async startUpload() {
      if (!this.file) return;

      const fileName = this.file.name;
      const totalSize = this.file.size;
      const totalChunks = Math.ceil(totalSize / this.chunkSize);

      for (let chunkIndex = 0; chunkIndex < totalChunks; chunkIndex++) {
        // 计算当前分片的起始和结束位置
        const start = chunkIndex * this.chunkSize;
        const end = Math.min(start + this.chunkSize, totalSize);
        const chunk = this.file.slice(start, end);

        // 构建表单数据
        const formData = new FormData();
        formData.append("file", chunk);
        formData.append("fileName", fileName);
        formData.append("chunkIndex", chunkIndex);
        formData.append("totalChunks", totalChunks);

        // 上传分片
        await this.uploadChunk(formData, chunkIndex, totalChunks);
      }

      alert("上传完成!");
    },
    async uploadChunk(formData, chunkIndex, totalChunks) {
      try {
        await this.$axios.post("/api/video/upload/shard", formData, {
          headers: { "Content-Type": "multipart/form-data" },
          onUploadProgress: (progressEvent) => {
            // 计算单个分片的上传进度,并累加到总进度
            const chunkProgress = progressEvent.loaded / progressEvent.total;
            this.uploadProgress = Math.floor(
              (chunkIndex + chunkProgress) / totalChunks * 100
            );
          },
        });
      } catch (error) {
        console.error("分片上传失败:", error);
        alert(`第${chunkIndex + 1}分片上传失败,请重试`);
        throw error; // 中断上传
      }
    },
  },
};
</script>

<style scoped>
.progress {
  width: 100%;
  height: 20px;
  border: 1px solid #ccc;
  border-radius: 10px;
  margin: 10px 0;
  overflow: hidden;
}
.progress-bar {
  height: 100%;
  background-color: #42b983;
  transition: width 0.3s ease;
}
</style>

3. 视频播放组件(支持 HLS/MP4)

vue
<template>
  <div class="video-player-container">
    <video
      id="videoPlayer"
      class="video-js vjs-big-play-centered"
      controls
      preload="auto"
      width="100%"
      height="auto"
    ></video>
  </div>
</template>

<script>
import "video.js/dist/video-js.css";
import videojs from "video.js";
import "videojs-contrib-hls"; // 支持HLS格式

export default {
  mounted() {
    this.initPlayer();
  },
  beforeUnmount() {
    // 销毁播放器,避免内存泄漏
    if (this.player) {
      this.player.dispose();
    }
  },
  methods: {
    initPlayer() {
      const videoElement = document.getElementById("videoPlayer");
      // 播放地址(后端接口返回,支持MP4或HLS的.m3u8地址)
      const videoUrl = "http://localhost:8080/api/video/play/test.mp4"; 
      // 若为HLS格式,地址改为:http://localhost:8080/api/video/play/hls/xxx/index.m3u8

      this.player = videojs(videoElement, {
        autoplay: false, // 禁止自动播放(浏览器政策限制)
        controls: true, // 显示控制栏
        responsive: true, // 响应式布局
        fluid: true, // 自适应容器大小
      });

      // 设置播放源
      this.player.src({
        src: videoUrl,
        type: this.getVideoType(videoUrl), // 自动识别视频类型
      });
    },
    getVideoType(url) {
      if (url.endsWith(".m3u8")) return "application/x-mpegURL";
      if (url.endsWith(".mp4")) return "video/mp4";
      if (url.endsWith(".webm")) return "video/webm";
      return "video/mp4";
    },
  },
};
</script>

<style scoped>
.video-player-container {
  width: 100%;
  max-width: 1200px;
  margin: 0 auto;
}
</style>

四、功能优化与生产环境部署

1. 性能优化

  • 视频转码:生产环境使用 FFmpeg 批量转码为 MP4(H.264 编码)和 HLS 格式,适配不同网络环境(HLS 支持弱网下自动切换码率)。

  • CDN 加速:将视频文件存储到云 OSS(如阿里云 OSS),并配置 CDN 加速,降低服务器带宽压力,提升播放速度。

  • 缓存策略:在后端响应头中添加Cache-Control,缓存视频分片(如max-age=86400),减少重复请求。

  • 限流防盗链

    • 防盗链:通过RefererToken验证,防止视频被非法嵌入。

    • 限流:使用 Spring Cloud Gateway 或 Nginx 限制单 IP 播放请求频率,避免恶意刷流量。

2. 生产环境部署注意事项

  • 存储方案:放弃本地存储,使用云 OSS(阿里云 OSS、腾讯云 COS),支持无限扩容和高可用。

  • FFmpeg 部署:在 Linux 服务器上安装 FFmpeg(yum install ffmpeg),通过定时任务或异步线程处理视频转码(避免阻塞接口)。

  • 权限升级:使用 JWT 令牌替代表单登录,前端请求时在 Header 中携带Authorization: Bearer {token},后端验证令牌合法性。

  • Nginx 反向代理

    • 用 Nginx 代理后端接口,处理静态资源(如视频分片),提升并发能力。

    • 配置 Nginx 支持 Range 请求,进一步优化流式传输性能。

3. 常见问题排查

  • 视频无法播放:检查视频格式(优先 MP4/HLS)、MIME 类型是否正确、跨域配置是否生效。

  • 分片上传失败:检查服务器磁盘空间、分片大小是否超过配置上限、网络稳定性。

  • HLS 转码失败:确认 FFmpeg 已安装、命令行参数正确、服务器资源(CPU / 内存)充足。

五、总结

本文实现了一套完整的 Java 在线视频播放系统,涵盖大文件分片上传、视频流式播放、HLS 格式适配、权限控制等核心功能。后端基于 Spring Boot 提供稳定的接口支持,前端通过 Video.js 实现跨浏览器兼容的播放体验。
生产环境中,建议结合云存储、CDN 加速、异步转码等方案,进一步提升系统的稳定性和性能。如果需要更复杂的功能(如视频加密、弹幕、倍速播放),可基于 Video.js 的插件生态扩展,或集成专业的视频云服务(如阿里云视频点播、腾讯云 VOD)。


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