【Android測試】Android截圖的深水區

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需求

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　　這兩天遇到這樣一個事情，因為某測試任務，需要在操作過程中連續的截圖，最終分析截圖。之前同事用的工具兼容性特別的不好，需要root，並且只適配固定幾個版本的機型，因此我決定自己實現一個。首先最先想到的就是使用Uiautomator 1中自帶的API來截圖。

　　我們看下Uiautomator 1.0中提供的截圖相關的API是什么樣子的，在UiDevice中，我們找到了這個函數：

　　

　　很明顯，這個函數的調用就會截圖一次，並且每一次截圖圖片質量肯定很大，會消耗很多的時間，因此不能達到快速連續的截圖。不過我們又發現另外一個函數，貌似可以控制圖片質量：

　　

　　那我們就試試這兩個截圖的效果吧。

 

 

開始動手

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　　這里我在Uiautomator（對Uiautomator還不熟悉的同學請參考我的Uiautomator系列的三篇文章）中實現了如下的代碼：

　　　　

　　我們去手機的目錄下看看這兩個圖片：

　　

　　我們可以看到圖片的大小是一樣大的，咦真是奇怪，打開圖片看看圖片的真實效果如何呢？

　　

　　對比了下兩張圖片的清晰度，幾乎沒什么區別，那怎么回事呢？因此我決定看看這塊的代碼一探究竟。

 

 

源碼剖析

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　　這里給大家也提供一些源碼（點擊下載），拿到Uiautomator1.0版本的源碼后，我們去找UiDevice。

　　

　　這里可以看到不帶參數的tackscreenshot就是調用了帶參數的，只不過給了個默認值而已，那么兩張圖更應該一樣啊，我們接着再往后看：

　　

　　這里說一下 Tracer 是用來記錄跟蹤log的，可以忽略。因此我們繼續跟進 getAutomatorBridge()：

　　

　　我們看看這個函數返回的變量是什么：

　　

　　這里在源碼中，我沒看到這個類，不過看到了一個 abstract 的UiAutomatorBridge 一個抽象類，那么基本上就確定這二者是集成的關系了，於是打開UiAutomatorBridge，繼續尋找 takeScreenshot 函數，果然就找到：

　　

　　這里面第一步獲得Bitmap對象是核心，而獲取Bitmap的方法，又和下面這個變量有關系：

　　

　　看它初始化的位置，那么我們自己構造就有點難了，因此我決定這里按照這個思路來進行反射。

 

 

反射獲取

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　　如果還不懂反射的話，建議先看看我的另一篇講反射的文章《反射技術引入》。這里我的思路是這樣的：

　　

　　

　　從提供的API getUiDevice()入手，直到拿到Bitmap對象。話不多說，直接看整個的代碼實現的過程吧。

    void takeScreenShot()
    {
        File files1 = new File("/mnt/sdcard/xiaobo/pic1.png");
        File files2 = new File("/mnt/sdcard/xiaobo/pic2-ref.png");
        
        getUiDevice().takeScreenshot(files1);

        try
        {
            reflectTakeScreenshot(files2);
            
        } catch (NoSuchMethodException e)    {
            e.printStackTrace();
        } catch (SecurityException e)    {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e)    {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalArgumentException e)    {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e)    {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e)    {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchFieldException e)        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    /**
     * 反射方式拿到Bitmap截圖
     * */
    void reflectTakeScreenshot(File files) throws NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException, NoSuchFieldException
    {
        // 得到UiDevice 對象
        UiDevice mdevice = getUiDevice();
        
        // 反射getAutomatorBridge()得到InstrumentationUiAutomatorBridge對象
        Method method = mdevice.getClass().getDeclaredMethod("getAutomatorBridge", new Class[] {});
        method.setAccessible(true);
        Object bridge = method.invoke(mdevice, new Object[] {});
        
        // 反射得到UiAutomation對象
        Class tmp = Class.forName("com.android.uiautomator.core.UiAutomatorBridge");
        Field fields = tmp.getDeclaredField("mUiAutomation");
        fields.setAccessible(true);
        UiAutomation mUiAutomation = (UiAutomation)fields.get(bridge);
        
        // 顯式調用
        Bitmap screenshot = mUiAutomation.takeScreenshot();
        
        save(screenshot, files);
    }
    
    /**
     * 參考谷歌的源代碼進行保存
     * */
    void save(Bitmap screenshot, File files)
    {
        if (screenshot == null) {
            return ;
       }
       BufferedOutputStream bos = null;
        try {
            bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(files));
            if (bos != null) {
                screenshot.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 5, bos);
                bos.flush();
            }
        } catch (IOException ioe) {
            Log.e("bryan", "failed to save screen shot to file", ioe);
            return ;
        } finally {
            if (bos != null) {
                try {
                    bos.close();
                } catch (IOException ioe) {
                    /* ignore */
                }
            }
            screenshot.recycle();
        } 
    }
    

　　拿到Bitmap對象后，我們也參考谷歌的寫法，保存到本地，這里可以看到（66行）quality的值我依然給傳5。我們執行一下看看結果：

　　

　　可以看到大小還是一樣的，並且我自己打開后發現清晰度也是一樣的。這就奇怪了，究竟是怎么回事呢？

 

 

Google工程師的bug

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　　在圖片壓縮還不生效的情況下，我們就得仔細看看壓縮的代碼了。這里我們重點看下高亮的那句代碼：

　　

　　我勾選出的這一句話就是最核心的關鍵，我們先去查一下這個函數的API用法，不查不知道，一查全明白了：

　　　　

　　圖中我勾選中的這句話的意思是，對於一些無損的PNG的圖片，會忽略quality這個屬性的設置。但是我們在源碼中卻可以看到，谷歌的工程師對於PNG還是使用了壓縮，看來得給他提個bug了，哈哈。知道了PNG不能壓縮，那么我們把壓縮的方式切換成JPEG試試：

screenshot.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, quality, bos);

　　這句替換為

screenshot.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, quality, bos);

　　修改完后，我們運行看看結果：

　　

　　壓縮終於生效了，我們看看真實兩張圖片的效果：

　　

　　

 

再次優化

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　　這個時候我想，能否滿足連續截圖的需求呢？如果截一張保存一張，那么保存的過程肯定會很慢，那么能否先記錄在內存中，最終結束的時候再寫文件呢？於是我講Bitmap對象壓入一個List中，結果保存了大概幾十張之后手機就卡死了。

　　后來在深入了解了Bitmap的原理之后才知道，Bitmap對象在內存中的占用非常的高，原因是圖片按照長*寬存儲，並且每個像素點上可能還有多個位元素，因此加在一起就多了。我們可以看看占內存的情況：

　　

　　一張1920*1080的圖，原始的Bitmap占用為 7.9MB，經過壓縮后為225KB保存成為文件后，大小只剩下了5.6KB。所以對於讀取來的圖片只能壓縮完之后，再保存了。最終實現的代碼為：

package QQ;

import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Calendar;

import android.R.integer;
import android.app.UiAutomation;
import android.graphics.Bitmap;
import android.util.Log;

import com.android.uiautomator.core.UiDevice;
import com.android.uiautomator.core.UiObjectNotFoundException;
import com.android.uiautomator.testrunner.UiAutomatorTestCase;

public class Test_jietu extends UiAutomatorTestCase
{

    public void testDemo() throws IOException, UiObjectNotFoundException {

        int i = 0;
        while (true)
        {
            System.out.println(++i);
            takeScreenShot();
        }

    }

    void takeScreenShot() {
        // File files1 = new File("/mnt/sdcard/xiaobo/pic1.png");
        // getUiDevice().takeScreenshot(files1);

        File files2 = new File("/mnt/sdcard/xiaobo/" + getTimeString() + ".jpeg");

        try
        {
            reflectTakeScreenshot(files2);

        } catch (NoSuchMethodException e)
        {
            e.printStackTrace();
        } catch (SecurityException e)
        {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e)
        {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalArgumentException e)
        {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e)
        {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e)
        {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchFieldException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 反射方式拿到Bitmap截圖
     * */
    void reflectTakeScreenshot(File files) throws NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException,
            NoSuchFieldException {
        // 得到UiDevice 對象
        UiDevice mdevice = getUiDevice();

        // 反射getAutomatorBridge()得到InstrumentationUiAutomatorBridge對象
        Method method = mdevice.getClass().getDeclaredMethod("getAutomatorBridge", new Class[] {});
        method.setAccessible(true);
        Object bridge = method.invoke(mdevice, new Object[] {});

        // 反射得到UiAutomation對象
        Class tmp = Class.forName("com.android.uiautomator.core.UiAutomatorBridge");
        Field fields = tmp.getDeclaredField("mUiAutomation");
        fields.setAccessible(true);
        UiAutomation mUiAutomation = (UiAutomation) fields.get(bridge);

        // 顯式調用
        Bitmap screenshot = mUiAutomation.takeScreenshot();

        // 壓縮
        screenshot = compress(screenshot);

        save(screenshot, files);
    }

    /**
     * 參考谷歌的源代碼進行保存
     * */
    void save(Bitmap screenshot, File files) {
        if (screenshot == null)
        {
            return;
        }

        BufferedOutputStream bos = null;
        try
        {
            bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(files));
            if (bos != null)
            {
                screenshot.compress(Bitmap.CompressFormat.JPEG, 50, bos);
                bos.flush();
            }
        } catch (IOException ioe)
        {
            Log.e("bryan", "failed to save screen shot to file", ioe);
            return;
        } finally
        {
            if (bos != null)
            {
                try
                {
                    bos.close();
                } catch (IOException ioe)
                { /* ignore */}
            }

            // 釋放Bitmap在c層的內存
            screenshot.recycle();
        }
    }

    /**
     * 簡單壓縮一下圖片
     * */
    Bitmap compress(Bitmap bitmap) {
        System.out.println("source bitmap :" + bitmap.getByteCount());
        if (bitmap != null)
        {
            bitmap = Bitmap.createScaledBitmap(bitmap, bitmap.getWidth() / 6, bitmap.getHeight() / 6, true);
            System.out.println("compress bitmap :" + bitmap.getByteCount());
            return bitmap;
        }
        return bitmap;
    }

    /*
     * 得到當前時間
     */
    public String getTimeString() {
        // 取得當前時間
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.setTimeInMillis(System.currentTimeMillis());
        return calendar.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + "_" + calendar.get(Calendar.MINUTE) + "_" + calendar.get(Calendar.SECOND) + "_" + calendar.get(Calendar.MILLISECOND);
    }

}

　　這里提供了完整的工程供大家下載。當然如果有願意使用這個截圖的工具的小伙伴，可以下載這個jar包，然后使用下面兩條命令，就可以使用了。

　　命令1：adb push Screenshot.jar /data/local/tmp/

　　命令2：adb shell uiautomator runtest Screenshot.jar -c QQ.Test_jietu