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开源组件DoraemonKit之Android版本技术实现(一)

一、引言

​ DoraemonKit是滴滴开源的研发助手组件,目前支持iOS和Android两个平台。通过接入DoraemonKit组件,可以方便支持如下所示的多种调试工具:

​ 本文是DoraemonKit之Android版本技术实现系列文章的第一篇,主要介绍各个视觉工具的技术实现细节。

二、技术实现

2.1 取色器

方案对比

​ 取色器工具可以通过颜色吸管获取屏幕任意位置的像素值,所以实现的关键就是如何获取像素点。获取像素点的第一步是获取屏幕截图,获取屏幕截图在Android平台主要有以下几种方式:

  • 通过View的getDrawingCache方法
  • 通过读取系统FrameBuffer
  • 通过MediaProjectionManager类

​ 对比三种实现方式,方式一只能获取当前Window内DocorView的内容,不能获取状态栏或者脱离应用本身,且开启DrawingCache会增加应用内存占用;方式二中FrameBuffer不能直接读取,需要获得系统Root权限,且兼容性差;方式三可脱离应用本身获取应用外截屏,截图取自系统Binder不占用应用内存,只需请求录屏权限。

getDrawingCache函数 读取系统FrameBuffer MediaProjectionManager类
实现复杂度 简单 复杂 较简单
需要权限 Root权限 录屏权限
适用性 只能截取应用内 应用内外都支持 应用内外都支持
性能影响

​ 通过对比,DoraemonKit选择方式三作为取色器的实现方案。

请求录屏权限
private boolean requestCaptureScreen() {
    if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT < android.os.Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
        return false;
    }
    MediaProjectionManager mediaProjectionManager = (MediaProjectionManager) getContext().getSystemService(Context.MEDIA_PROJECTION_SERVICE);
    if (mediaProjectionManager == null) {
        return false;
    }
    startActivityForResult(mediaProjectionManager.createScreenCaptureIntent(), RequestCode.CAPTURE_SCREEN);
    return true;
}

@Override
public void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
    super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);
    if (requestCode == RequestCode.CAPTURE_SCREEN && resultCode == Activity.RESULT_OK) {
        showColorPicker(data);
        ...
    } else {
        ...
    }
}
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​ 通过createScreenCaptureIntent()方法可以获取请求系统录屏权限的Intent,然后调用startActivityForResult,系统会自动弹出权限授予弹窗。如果授予权限则在onActivityResult中得到系统回调成功,且返回录屏的resultData。

创建ImageReader
public void init(Context context, Bundle bundle) {
    mMediaProjectionManager = (MediaProjectionManager) context.getSystemService(Context.MEDIA_PROJECTION_SERVICE);
    if (mMediaProjectionManager != null) {
        Intent intent = new Intent();
        intent.putExtras(bundle);
        mMediaProjection = mMediaProjectionManager.getMediaProjection(Activity.RESULT_OK, intent);
    }
    int width = UIUtils.getWidthPixels(context);
    int height = UIUtils.getRealHeightPixels(context);
    int dpi = UIUtils.getDensityDpi(context);
    mImageReader = ImageReader.newInstance(width, height, PixelFormat.RGBA_8888, 2);
    mMediaProjection.createVirtualDisplay("ScreenCapture",
            width, height, dpi,
            DisplayManager.VIRTUAL_DISPLAY_FLAG_AUTO_MIRROR,
            mImageReader.getSurface(), null, null);
}
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​ 通过onActivityResult中返回的resultData就可以创建系统录屏服务MediaProjection,然后创建ImageReader并与MediaProjection的Surface进行绑定,之后就可以通过ImageReader获取屏幕截图了。

获取屏幕截图和像素点
public void capture() {
    if (isCapturing) {
        return;
    }
    isCapturing = true;
    Image image = mImageReader.acquireLatestImage();
    if (image == null) {
        return;
    }
    int width = image.getWidth();
    int height = image.getHeight();
    Image.Plane[] planes = image.getPlanes();
    ByteBuffer buffer = planes[0].getBuffer();
    int pixelStride = planes[0].getPixelStride();
    int rowStride = planes[0].getRowStride();
    int rowPaddingStride = rowStride - pixelStride * width;
    int rowPadding = rowPaddingStride / pixelStride;
    Bitmap recordBitmap = Bitmap.createBitmap(width + rowPadding , height, Bitmap.Config.ARGB_8888);
    recordBitmap.copyPixelsFromBuffer(buffer);
    mBitmap = Bitmap.createBitmap(recordBitmap, 0, 0, width, height);
    image.close();
    isCapturing = false;
}
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​ 调用ImageReader的acquireLatestImage可以获取当前屏幕的截图,然后将Image对象转为Bitmap对象就可以方便地进行显示和获取像素点了。

public static int getPixel(Bitmap bitmap, int x, int y) {
    if (bitmap == null) {
        return -1;
    }
    if (x < 0 || x > bitmap.getWidth()) {
        return -1;
    }
    if (y < 0 || y > bitmap.getHeight()) {
        return -1;
    }
    return bitmap.getPixel(x, y);
}
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​ 根据浮标的坐标在Bitmap上就可以很方便地获取像素点的值了。

2.2 控件检查

​ 控件检查的功能是通过浮标选取目标View,然后获取目标View的相关信息,所以如何获取这个View的引用就是实现这一功能的关键。

监听前台Activity的进入
app.registerActivityLifecycleCallbacks(new Application.ActivityLifecycleCallbacks() {
                @Override
            public void onActivityResumed(Activity activity) {
                ...
                for (ActivityLifecycleListener listener : sListeners) {
                    listener.onActivityResumed(activity);
                }
            }
}
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​ 通过注册监听可以在Activity进入Resumed状态时获得通知,这样在浮标移动时DoraemonKit就可以持有最前台的Activity。

遍历ViewTree获取目标View
private View traverseViews(View view, int x, int y) {
    int[] location = new int[2];
    view.getLocationInWindow(location);
    int left = location[0];
    int top = location[1];
    int right = left + view.getWidth();
    int bottom = top + view.getHeight();
    if (view instanceof ViewGroup) {
        int childCount = ((ViewGroup) view).getChildCount();
        if (childCount != 0) {
            for (int index = childCount - 1; index >= 0; index--) {
                View v = traverseViews(((ViewGroup) view).getChildAt(index), x, y);
                if (v != null) {
                    return v;
                }
            }
        }
        if (left < x &&  x < right && top < y &&  y < bottom) {
            return view;
        } else {
            return null;
        }
    } else {
        LogHelper.d(TAG, "class: " + view.getClass() + ", left: " + left
                + ", right: " + right + ", top: " + top + ", bottom: " + bottom);
        if (left < x &&  x < right && top < y &&  y < bottom) {
            return view;
        } else {
            return null;
        }
    }
}
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​ 因为View是以Tree的结构组织的,所以通过遍历当前Activity的ViewTree就可以获取到目标View。以DocorView作为根,递归调用同时判断浮标坐标是否在View的范围即可以得到目标View。因为View可能存在覆盖关系,所以需要使用深度优先遍历才能获得最顶端的View。

2.3 对齐标尺

​ 对齐标尺的实现比较简单,只需要根据浮标坐标绘制水平标尺线和竖直标尺线即可,实现效果如下图。

2.4 布局边界

2.4.1 布局边界

​ DoraemonKit最开始实现布局边界,是通过遍历ViewTree在悬浮Window上绘制边框线的方式,但这种方式有一个问题就是如果Activity包含多个层级的时候,所有层级View的边框都会被绘制在最顶层,导致显示十分混乱,在复杂界面上基本是不可用的。

​ 在调研了几种方式之后,DoraemonKit使用了替换View的Background的方式。View的Background是Drawable类型的,而LayerDrawable这种Drawable是可以包含一组Drawable的,所以取出View的原始Background后与绘制边框的Drawable放进同一个LayerDrawable中,就可以实现带边框的背景。

private void traverseChild(View view) {
    if (view instanceof ViewGroup) {
        replaceDrawable(view);
        int childCount = ((ViewGroup) view).getChildCount();
        if (childCount != 0) {
            for (int index = 0; index < childCount; index++) {
                traverseChild(((ViewGroup) view).getChildAt(index));
            }
        }
    } else {
        replaceDrawable(view);
    }
}

private void replaceDrawable(View view) {
    LayerDrawable newDrawable;
    if (view.getBackground() != null) {
        Drawable oldDrawable = view.getBackground();
        if (oldDrawable instanceof LayerDrawable) {
            for (int i = 0; i < ((LayerDrawable) oldDrawable).getNumberOfLayers(); i++) {
                if (((LayerDrawable) oldDrawable).getDrawable(i) instanceof ViewBorderDrawable) {
                    // already replace
                    return;
                }
            }
            newDrawable = new LayerDrawable(new Drawable[] {
                    oldDrawable,
                    new ViewBorderDrawable(view)
            });
        } else {
            newDrawable = new LayerDrawable(new Drawable[] {
                    oldDrawable,
                    new ViewBorderDrawable(view)
            });
        }
    } else {
        newDrawable = new LayerDrawable(new Drawable[] {
                new ViewBorderDrawable(view)
        });
    }
    view.setBackground(newDrawable);
}
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​ 这种方式的好处就是实现简单,且兼容性很好,不会出现显示异常,包括多个层级的覆盖也能正常显示,能实时地伴随组件隐藏和显示,但也存在一定的侵入性,会对View的绘制造成一定的开销。

2.4.2 布局层级

​ 布局层级功能可以很方便地查看当前页面的Layout层级,是一个3D可视化的效果,可以多个角度旋转查看,这个功能是依赖jakewharton的scalpel项目实现的,这个项目的核心只有一个源码文件ScalpelFrameLayout,通过把希望查看层级的页面根View加到这个Layout中就可以实现布局层级功能。这个Layout的实现原理是重写了Layout的draw方法,通过Camera进行了3D变换,重新进行了排布绘制。

@Override public void draw(@SuppressWarnings("NullableProblems") Canvas canvas) {
    if (!enabled) {
        super.draw(canvas);
        return;
    }

    getLocationInWindow(location);
    float x = location[0];
    float y = location[1];

    int saveCount = canvas.save();

    float cx = getWidth() / 2f;
    float cy = getHeight() / 2f;

    camera.save();
    camera.rotate(rotationX, rotationY, 0);
    camera.getMatrix(matrix);
    camera.restore();

    matrix.preTranslate(-cx, -cy);
    matrix.postTranslate(cx, cy);
    canvas.concat(matrix);
    canvas.scale(zoom, zoom, cx, cy);

    if (!layeredViewQueue.isEmpty()) {
        throw new AssertionError("View queue is not empty.");
    }

    // We don't want to be rendered so seed the queue with our children.
    for (int i = 0, count = getChildCount(); i < count; i++) {
        LayeredView layeredView = layeredViewPool.obtain();
        layeredView.set(getChildAt(i), 0);
        layeredViewQueue.add(layeredView);
    }

    while (!layeredViewQueue.isEmpty()) {
        LayeredView layeredView = layeredViewQueue.removeFirst();
        View view = layeredView.view;
        int layer = layeredView.layer;

        // Restore the object to the pool for use later.
        layeredView.clear();
        layeredViewPool.restore(layeredView);

        // Hide any visible children.
        if (view instanceof ViewGroup) {
            ViewGroup viewGroup = (ViewGroup) view;
            visibilities.clear();
            for (int i = 0, count = viewGroup.getChildCount(); i < count; i++) {
                View child = viewGroup.getChildAt(i);
                //noinspection ConstantConditions
                if (child.getVisibility() == VISIBLE) {
                    visibilities.set(i);
                    child.setVisibility(INVISIBLE);
                }
            }
        }

        int viewSaveCount = canvas.save();

        // Scale the layer index translation by the rotation amount.
        float translateShowX = rotationY / ROTATION_MAX;
        float translateShowY = rotationX / ROTATION_MAX;
        float tx = layer * spacing * density * translateShowX;
        float ty = layer * spacing * density * translateShowY;
        canvas.translate(tx, -ty);

        view.getLocationInWindow(location);
        canvas.translate(location[0] - x, location[1] - y);

        viewBoundsRect.set(0, 0, view.getWidth(), view.getHeight());
        canvas.drawRect(viewBoundsRect, viewBorderPaint);

        if (drawViews) {
            if (!(view instanceof SurfaceView)) {
                view.draw(canvas);
            }
        }

        if (drawIds) {
            int id = view.getId();
            if (id != NO_ID) {
                canvas.drawText(nameForId(id), textOffset, textSize, viewBorderPaint);
            }
        }

        canvas.restoreToCount(viewSaveCount);

        // Restore any hidden children and queue them for later drawing.
        if (view instanceof ViewGroup) {
            ViewGroup viewGroup = (ViewGroup) view;
            for (int i = 0, count = viewGroup.getChildCount(); i < count; i++) {
                if (visibilities.get(i)) {
                    View child = viewGroup.getChildAt(i);
                    //noinspection ConstantConditions
                    child.setVisibility(VISIBLE);
                    LayeredView childLayeredView = layeredViewPool.obtain();
                    childLayeredView.set(child, layer + 1);
                    layeredViewQueue.add(childLayeredView);
                }
            }
        }
    }

    canvas.restoreToCount(saveCount);
}
复制代码

​ 布局层级在添加SurfaceView等特殊绘制的View时可能出现绘制问题,出现黑白屏闪烁问题,需要屏蔽这些特殊View的绘制。

三、总结

​ 取色器组件的实现主要通过系统录屏api,从截图Bitmap中取得像素点。

​ 控件检查功能通过遍历ViewTree实现,需要注册全局Activity的生命周期监听。

​ 对齐标尺功能直接通过浮标的屏幕坐标绘制水平和垂直标尺。

​ 布局边界功能通过替换View的Background实现,由包含原始Background的LayerDrawable替换原有Background。

​ 布局层级主要是使用开源项目scalpel实现,对原有ViewTree进行3D变换,重新进行绘制。

​ 通过这篇文章主要是希望大家能够对DoraemonKit视觉工具的技术实现有一个了解,如果有好的想法也可以参与到DoraemonKit开源项目的建设中来,在项目页面提交Issues或者提交Pull Requests,相信DoraemonKit项目在大家的努力下会越来越完善。

​ DoraemonKit项目地址:github.com/didi/Doraem…,觉得不错的话就给项目点个star吧。

四、交流群

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