【Android测试】Android截图的深水区

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需求

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　　这两天遇到这样一个事情，因为某测试任务，需要在操作过程中连续的截图，最终分析截图。之前同事用的工具兼容性特别的不好，需要root，并且只适配固定几个版本的机型，因此我决定自己实现一个。首先最先想到的就是使用Uiautomator 1中自带的API来截图。

　　我们看下Uiautomator 1.0中提供的截图相关的API是什么样子的，在UiDevice中，我们找到了这个函数：

　　

　　很明显，这个函数的调用就会截图一次，并且每一次截图图片质量肯定很大，会消耗很多的时间，因此不能达到快速连续的截图。不过我们又发现另外一个函数，貌似可以控制图片质量：

　　

　　那我们就试试这两个截图的效果吧。

开始动手

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　　这里我在Uiautomator（对Uiautomator还不熟悉的同学请参考我的Uiautomator系列的三篇文章）中实现了如下的代码：

　　　　

　　我们去手机的目录下看看这两个图片：

　　

　　我们可以看到图片的大小是一样大的，咦真是奇怪，打开图片看看图片的真实效果如何呢？

　　

　　对比了下两张图片的清晰度，几乎没什么区别，那怎么回事呢？因此我决定看看这块的代码一探究竟。

源码剖析

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　　这里给大家也提供一些源码（点击下载），拿到Uiautomator1.0版本的源码后，我们去找UiDevice。

　　

　　这里可以看到不带参数的tackscreenshot就是调用了带参数的，只不过给了个默认值而已，那么两张图更应该一样啊，我们接着再往后看：

　　

　　这里说一下 Tracer 是用来记录跟踪log的，可以忽略。因此我们继续跟进 getAutomatorBridge()：

　　

　　我们看看这个函数返回的变量是什么：

　　

　　这里在源码中，我没看到这个类，不过看到了一个 abstract 的UiAutomatorBridge 一个抽象类，那么基本上就确定这二者是集成的关系了，于是打开UiAutomatorBridge，继续寻找 takeScreenshot 函数，果然就找到：

　　

　　这里面第一步获得Bitmap对象是核心，而获取Bitmap的方法，又和下面这个变量有关系：

　　

　　看它初始化的位置，那么我们自己构造就有点难了，因此我决定这里按照这个思路来进行反射。

反射获取

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　　如果还不懂反射的话，建议先看看我的另一篇讲反射的文章《反射技术引入》。这里我的思路是这样的：

　　

　　

　　从提供的API getUiDevice()入手，直到拿到Bitmap对象。话不多说，直接看整个的代码实现的过程吧。

    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截图
     * */
    void reflectTakeScreenshot(File files) throws NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException, NoSuchFieldException
    {
        // 得到UiDevice 对象
        UiDevice mdevice = getUiDevice();
        
        // 反射getAutomatorBridge()得到InstrumentationUiAutomatorBridge对象
        Method method = mdevice.getClass().getDeclaredMethod("getAutomatorBridge", new Class[] {});
        method.setAccessible(true);
        Object bridge = method.invoke(mdevice, new Object[] {});
        
        // 反射得到UiAutomation对象
        Class tmp = Class.forName("com.android.uiautomator.core.UiAutomatorBridge");
        Field fields = tmp.getDeclaredField("mUiAutomation");
        fields.setAccessible(true);
        UiAutomation mUiAutomation = (UiAutomation)fields.get(bridge);
        
        // 显式调用
        Bitmap screenshot = mUiAutomation.takeScreenshot();
        
        save(screenshot, files);
    }
    
    /**
     * 参考谷歌的源代码进行保存
     * */
    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对象后，我们也参考谷歌的写法，保存到本地，这里可以看到（66行）quality的值我依然给传5。我们执行一下看看结果：

　　

　　可以看到大小还是一样的，并且我自己打开后发现清晰度也是一样的。这就奇怪了，究竟是怎么回事呢？

Google工程师的bug

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　　在图片压缩还不生效的情况下，我们就得仔细看看压缩的代码了。这里我们重点看下高亮的那句代码：

　　

　　我勾选出的这一句话就是最核心的关键，我们先去查一下这个函数的API用法，不查不知道，一查全明白了：

　　　　

　　图中我勾选中的这句话的意思是，对于一些无损的PNG的图片，会忽略quality这个属性的设置。但是我们在源码中却可以看到，谷歌的工程师对于PNG还是使用了压缩，看来得给他提个bug了，哈哈。知道了PNG不能压缩，那么我们把压缩的方式切换成JPEG试试：

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

　　这句替换为

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

　　修改完后，我们运行看看结果：

　　

　　压缩终于生效了，我们看看真实两张图片的效果：

　　

　　

再次优化

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　　这个时候我想，能否满足连续截图的需求呢？如果截一张保存一张，那么保存的过程肯定会很慢，那么能否先记录在内存中，最终结束的时候再写文件呢？于是我讲Bitmap对象压入一个List中，结果保存了大概几十张之后手机就卡死了。

　　后来在深入了解了Bitmap的原理之后才知道，Bitmap对象在内存中的占用非常的高，原因是图片按照长*宽存储，并且每个像素点上可能还有多个位元素，因此加在一起就多了。我们可以看看占内存的情况：

　　

　　一张1920*1080的图，原始的Bitmap占用为 7.9MB，经过压缩后为225KB保存成为文件后，大小只剩下了5.6KB。所以对于读取来的图片只能压缩完之后，再保存了。最终实现的代码为：

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截图
     * */
    void reflectTakeScreenshot(File files) throws NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException,
            NoSuchFieldException {
        // 得到UiDevice 对象
        UiDevice mdevice = getUiDevice();

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

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

        // 显式调用
        Bitmap screenshot = mUiAutomation.takeScreenshot();

        // 压缩
        screenshot = compress(screenshot);

        save(screenshot, files);
    }

    /**
     * 参考谷歌的源代码进行保存
     * */
    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 */}
            }

            // 释放Bitmap在c层的内存
            screenshot.recycle();
        }
    }

    /**
     * 简单压缩一下图片
     * */
    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;
    }

    /*
     * 得到当前时间
     */
    public String getTimeString() {
        // 取得当前时间
        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);
    }

}

　　这里提供了完整的工程供大家下载。当然如果有愿意使用这个截图的工具的小伙伴，可以下载这个jar包，然后使用下面两条命令，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