【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