麦子学院Android开发教程Camera介绍.docx
第一部分 Camera概述 Android 的Camera包含取景器（viewfinder）和拍摄照片的功能 。目前Android发布版的Camera程序虽然功能比较简单，但是其程序的架构分成客户端和服务器两个部分，它们建立在Android的进程间通讯 Binder的结构上。 以开源 的Android为例，Camera的代码主要在以下的目录中： Camera的JAVA程序的路径： packages/apps/Camera/src/com/android/camera/ 在其中Camera.java 是主要实现的文件 Camera的JAVA本地调用部分（JNI）： frameworks/base/core/jni/android_hardware_Camera.cpp 这部分内容编译成为目标是libandroid_runtime.so 。 主要的头文件在以下的目录中： frameworks/base/include/ui/ Camera底层库在以下的目录中： frameworks/base/libs/ui/ 这部分的内容被编译成库libui.so 。 Camera服务部分： frameworks/base/camera/libcameraservice/ 这部分内容被编译成库libcameraservice.so 。 为了实现一个具体功能的Camera，在最底层还需要一个硬件相关的Camer库（例如通过调用video for linux驱动程序和Jpeg编码程序实现）。这个库将被Camera的服务库libcameraservice.so 调用。第二部分 Camera的接口与架构 2.1 Camera的整体框架图 Camera的各个库之间的结构可以用下图的表示： 在 Camera系统的各个库中，libui.so位于核心的位置，它对上层的提供的接口主要是Camera类，类 libandroid_runtime.so通过调用Camera类提供对JAVA的接口，并且实现了android.hardware.camera 类。 libcameraservice.so是Camera的服务器程序，它通过继承libui.so的类实现服务器的功能，并且与libui.so中的另外 一部分内容则通过进程间通讯（即Binder机制）的方式进行通讯。 libandroid_runtime.so和libui.so两个库是公用的,其中除了Camera还有其他方面的功能。 Camera部分的头文件在frameworks/base/include/ui/ 目录中，这个目录是和libmedia.so库源文件的目录frameworks/base/libs/ui/ 相对应的。 Camera主要的头文件有以下几个： ICameraClient.h Camera.h ICamera.h ICameraService.h CameraHardwareInterface.h 在这些头文件Camera.h提供了对上层的接口，而其他的几个头文件都是提供一些接口类（即包含了纯虚函数的类），这些接口类必须被实现类继承才能够使用。 整个Camera在运行的时候，可以大致上分成Client和Server两个部分，它们分别在两个进程中运行，它们之间使用Binder机制实现进程间 通讯。这样在客户端调用接口，功能则在服务器中实现，但是在客户端中调用就好像直接调用服务器中的功能，进程间通讯的部分对上层程序不可见。 从框架结构上来看，ICameraService.h、ICameraClient.h和ICamera.h三个类定义了MeidaPlayer的接口和 架构，ICameraService.cpp和Camera.cpp两个文件用于Camera架构的实现，Camera的具体功能在下层调用硬件相关的接 口来实现。 从Camera的整体结构上，类Camera是整个系统核心，ICamera类提供了Camera主要功能的接口，在客户端方面调 用，CameraService是Camera服务，它通过调用实际的Camera硬件接口来实现功能。事实上，图中红色虚线框的部分都是Camera程 序的框架部分，它主要利用了Android的系统的Binder机制来完成通讯。蓝色的部分通过调用Camera硬件相关的接口完成具体的Camera服 务功能，其它的部分是为上层的JAVA程序提供JNI接口。在整体结构上，左边可以视为一个客户端，右边是一个可以视为服务器，二者通过Android的 Bimder来实现进程间的通讯。2.2 头文件ICameraClient.h2.2 头文件ICameraClient.h ICameraClient.h用于描述一个Camera客户端的接口，定义如下所示：1. class ICameraClient: public IInterface 2. 3. public: 4. DECLARE_META_INTERFACE(CameraClient); 5. virtual void shutterCallback() = 0; 6. virtual void rawCallback(const sp<IMemory>& picture) = 0; 7. virtual void jpegCallback(const sp<IMemory>& picture) = 0; 8. virtual void frameCallback(const sp<IMemory>& frame) = 0; 9. virtual void errorCallback(status_t error) = 0; 10. virtual void autoFocusCallback(bool focused) = 0; 11. ; 12. class BnCameraClient: public BnInterface<ICameraClient> 13. 14. public: 15. virtual status_t onTransact( uint32_t code, 16. const Parcel& data, 17. Parcel* reply, 18. uint32_t flags = 0); 19. ;复制代码 在定义中，ICameraClient 类继承IInterface，并定义了一个Camera客户端的接口，BnCameraClient 继承了BnInterface<ICameraClient>，这是为基于Android的基础类Binder机制实现在进程通讯而构建的。 根据BnInterface类模版的定义BnInterface<ICameraClient>类相当于双继承了BnInterface和 ICameraClient。 IcameraClient这个类的主要接口是几个回调函数shutterCallback、 rawCallback和jpegCallback等，它们在相应动作发生的时候被调用。作为Camera的“客户端”，需要自己实现几个回调函数，让服 务器程序去“间接地”调用它们。2.3 头文件Camera.h2.3 头文件Camera.h Camera.h是Camera对外的接口头文件，它被实现Camera JNI的文件android_hardware_Camera.cpp所调用。Camera.h最主要是定义了一个Camera类：1. class Camera : public BnCameraClient, public IBinder:eathRecipient 2. 3. public: 4. staticsp<Camera>connect(); 5. Camera(); 6. voiddisconnect(); 7. status_tgetStatus() return mStatus; 8. status_tsetPreviewDisplay(const sp<Surface>& surface); 9. status_tstartPreview(); 10. voidstopPreview(); 11. status_tautoFocus(); 12. status_ttakePicture(); 13. status_tsetParameters(const String8& params); 14. String8 getParameters() const; 15. voidsetShutterCallback(shutter_callback cb, void *cookie); 16. voidsetRawCallback(frame_callback cb, void *cookie); 17. voidsetJpegCallback(frame_callback cb, void *cookie); 18. voidsetFrameCallback(frame_callback cb, void *cookie); 19. voidsetErrorCallback(error_callback cb, void *cookie); 20. voidsetAutoFocusCallback(autofocus_callback cb, void *cookie); 21. / ICameraClient interface 22. virtual voidshutterCallback(); 23. virtual voidrawCallback(const sp<IMemory>& picture); 24. virtual voidjpegCallback(const sp<IMemory>& picture); 25. virtual voidframeCallback(const sp<IMemory>& frame); 26. virtual voiderrorCallback(status_t error); 27. virtual voidautoFocusCallback(bool focused); 28. / 29. 复制代码 从接口中可以看出Camera类刚好实现了一个Camera的基本操作，例如播放（startPreview）、停止（stopPreview）、暂停 （takePicture）等。在Camera类中connect()是一个静态函数，它用于得到一个Camera的实例。在这个类中，具有设置回调函数 的几个函数：setShutterCallback、setRawCallback和setJpegCallback等，这几个函数是为了提供给上层使 用，上层利用这几个设置回调函数，这些回调函数在相应的回调函数中调用，例如使用setShutterCallback设置的回调函数指针被 shutterCallback所调用。 在定义中，ICameraClient 类双继承了IInterface和IBinder:DeathRecipient，并定义了一个Camera客户端的接 口，BnCameraClient 继承了BnInterface<ICameraClient>，这是为基于Android的基础类Binder机制实现在进程通讯而构建的。 事实上，根据BnInterface类模版的定义BnInterface<ICameraClient>类相当于双继承了 BnInterface和ICameraClient。这是Android一种常用的定义方式。 继承了DeathNotifier类之后，这样当这个类作为IBinder使用的时候，当这个Binder即将Died的时候被调用其中的binderDied函数。继承这个类基本上实现了一个回调函数的功能。2.4 头文件ICamera.h2.4 头文件ICamera.h ICamera.h描述的内容是一个实现Camera功能的接口，其定义如下所示：1. class ICamera: public IInterface 2. 3. public: 4. DECLARE_META_INTERFACE(Camera); 5. virtual void disconnect() = 0; 6. virtual status_tsetPreviewDisplay(const sp<ISurface>& surface) = 0; 7. virtual void setHasFrameCallback(bool installed) = 0; 8. virtual status_tstartPreview() = 0; 9. virtual void stopPreview() = 0; 10. virtual status_tautoFocus() = 0; 11. virtual status_ttakePicture() = 0; 12. virtual status_tsetParameters(const String8& params) = 0; 13. virtual String8 getParameters() const = 0; 14. ; 15. class BnCamera: public BnInterface<ICamera> 16. 17. public: 18. virtual status_tonTransact( uint32_t code, 19. const Parcel& data, 20. Parcel* reply, 21. uint32_t flags = 0); 22. ;复制代码在camera类中，主要定义Camera的功能接口，这个类必须被继承才能够使用。值得注意的是，这些接口和Camera类的接口有些类似，但是它们并没有直接的关系。事实上，在Camera类的各种实现中，一般都会通过调用ICamera类的实现类来完成。2.5 头文件ICameraService .h2.5 头文件ICameraService .h ICameraService.h用于描述一个Camera的服务，定义方式如下所示：1. class ICameraService : public IInterface 2. 3. public: 4. DECLARE_META_INTERFACE(CameraService); 5. virtual sp<ICamera> connect(const sp<ICameraClient>& cameraClient) = 0; 6. ; 7. class BnCameraService: public BnInterface<ICameraService> 8. 9. public: 10. virtual status_t onTransact( uint32_t code, 11. const Parcel& data, 12. Parcel* reply, 13. uint32_t flags = 0); 14. ;复制代码 由于具有纯虚函数， ICameraService 以及BnCameraService必须被继承实现才能够使用，在ICameraService 只定义了一个connect()接口，它的返回值的类型是sp<ICamera>，这个ICamera 是提供实现功能的接口。注意，ICameraService只有连接函数connect()，没有断开函数，断开的功能由ICamera接口来提供。2.6 头文件CameraHardwareInterface.h2.6 头文件CameraHardwareInterface.h CameraHardwareInterface.h定义的是一个Camera底层的接口，这个类的实现者是最终实现Camera的。 CameraHardwareInterface 定以Camera硬件的接口，如下所示：1. class CameraHardwareInterface : public virtual RefBase 2. public: 3. virtual CameraHardwareInterface() 4. virtual sp<IMemoryHeap> getPreviewHeap() const = 0; 5. virtual status_t startPreview(preview_callback cb, void* user) = 0; 6. virtual voidstopPreview() = 0; 7. virtual status_t autoFocus(autofocus_callback, 8. void* user) = 0; 9. virtual status_t takePicture(shutter_callback, 10. raw_callback, 11. jpeg_callback, 12. void* user) = 0; 13. virtual status_t cancelPicture(bool cancel_shutter, 14. bool cancel_raw, 15. bool cancel_jpeg) = 0; 16. virtual status_t setParameters(const CameraParameters& params) = 0; 17. virtual CameraParametersgetParameters() const = 0; 18. virtual void release() = 0; 19. virtual status_t dump(int fd, const Vector<String16>& args) const = 0; 20. ;复制代码使用C语言的方式导出符号：extern "C" sp<CameraHardwareInterface> openCameraHardware();在程序的其他地方，使用openCameraHardware()就可以得到一个 CameraHardwareInterface，然后调用 CameraHardwareInterface的接口完成Camera的功能。第三部分 Camera的主要实现分析第三部分 Camera的主要实现分析 3.1 JAVA程序部分 在packages/apps/Camera/src/com/android/camera/ 目录的Camera.java文件中，包含了对Camera的调用 在Camera.java中包含对包的引用：1. import android.hardware.Camera.PictureCallback; 2. import android.hardware.Camera.Size;复制代码 在这里定义的Camera类继承了活动Activity类，在它的内部，包含了一个 android.hardware.Camera1. public class Camera extends Activity implements View.OnClickListener, SurfaceHolder.Callback 2. android.hardware.Camera mCameraDevice; 3. 复制代码对Camera功能的一些调用如下所示：1. mCameraDevice.takePicture(mShutterCallback, mRawPictureCallback, mJpegPictureCallback); 2. mCameraDevice.startPreview(); 3. mCameraDevice.stopPreview();startPreview、stopPreview 和takePicture等接口就是通过JAVA本地调用（JNI）来实现的。 4. frameworks/base/core/java/android/hardware/ 目录中的Camera.java文件提供了一个JAVA类：Camera。public class Camera 5. 6. public void setParameters(Parameters params) 7. Log.e(TAG, "setParameters()"); 8. /params.dump(); 9. native_setParameters(params.flatten(); 10. 复制代码 在这个类当中，大部分代码使用JNI调用下层得到，例如： 再者，例如以下代码： 1. public final void setPreviewDisplay(SurfaceHolder holder) 2. setPreviewDisplay(holder.getSurface(); 3. 复制代码 两个setPreviewDisplay 参数不同，后一个是本地方法，参数为Surface 类型，前一个通过调用后一个实现，但自己的参数以SurfaceHolder 为类型。3.2 Camera的JAVA本地调用部分3.2 Camera的JAVA本地调用部分 Camera的JAVA本地调用（JNI）部分在frameworks/base/core/jni/ 目录的android_hardware_Camera.cpp 中的文件中实现。 android_hardware_Camera.cpp之中定义了一个JNINativeMethod（JAVA本地调用方法）类型的数组gMethods，如下所示：1. static JNINativeMethod camMethods = 2. "native_setup","(Ljava/lang/Object;)V",(void*)android_hardware_Camera_native_setup , 3. "native_release","()V",(void*)android_hardware_Camera_release , 4. "setPreviewDisplay","(Landroid/view/Surface;)V",(void *)android_hardware_Camera_setPreviewDisplay , 5. "startPreview","()V",(void *)android_hardware_Camera_startPreview , 6. "stopPreview", "()V", (void *)android_hardware_Camera_stopPreview , 7. "setHasPreviewCallback","(Z)V",(void *)android_hardware_Camera_setHasPreviewCallback , 8. "native_autoFocus","()V",(void *)android_hardware_Camera_autoFocus , 9. "native_takePicture", "()V", (void *)android_hardware_Camera_takePicture , 10. "native_setParameters","(Ljava/lang/String;)V",(void *)android_hardware_Camera_setParameters , 11. "native_getParameters", "()Ljava/lang/String;",(void*)android_hardware_Camera_getParameters 12. ;复制代码 JNINativeMethod的第一个成员是一个字符串，表示了JAVA本地调用方法的名称，这个名称是在JAVA程序中调用的名称；第二个成员也是一 个字符串，表示JAVA本地调用方法的参数和返回值；第三个成员是JAVA本地调用方法对应的C语言函数。 register_android_hardware_Camera 函数将gMethods注册为的类"android/media/Camera"，其主要的实现如下所示。1. int register_android_hardware_Camera(JNIEnv *env) 2. 3. / Register native functions 4. return AndroidRuntime:registerNativeMethods(env, "android/hardware/Camera", 5. camMethods, NELEM(camMethods); 6. 复制代码 "android/hardware/Camera"对应JAVA的类android.hardware.Camera。3.3 Camera本地库libui.so3.3 Camera本地库libui.so frameworks/base/libs/ui/中的Camera.cpp文件用于实现Camera.h提供的接口，其中一个重要的片段如下所示1. const sp<ICameraService>& Camera:getCameraService() 2. 3. Mutex:Autolock _l(mLock); 4. if (mCameraService.get() = 0) 5. sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager(); 6. sp<IBinder> binder; 7. do 8. binder = sm->getService(String16("media.camera"); 9. if (binder != 0) 10. break; 11. LOGW("CameraService not published, waiting"); 12. usleep(); / 0.5 s 13. while(true); 14. if (mDeathNotifier = NULL) 15. mDeathNotifier = new DeathNotifier(); 16. 17. binder->linkToDeath(mDeathNotifier); 18. mCameraService = interface_cast<ICameraService>(binder); 19. 20. LOGE_IF(mCameraService=0, "no CameraService!?"); 21. return mCameraService; 22. 复制代码其中最重要的一点是binder = sm->getService(String16("media.camera");这个调用用来得到一个名称为"media.camera" 的服务，这个调用返回值的类型为IBinder，根据实现将其转换成类型ICameraService使用。 一个函数 connect的实现 如下所示：1. sp<Camera> Camera:connect() 2. 3. sp<Camera> c = new Camera(); 4. const sp<ICameraService>& cs = getCameraService(); 5. if (cs != 0) 6. c->mCamera = cs->connect(c); 7. 8. if (c->mCamera != 0) 9. c->mCamera->asBinder()->linkToDeath(c); 10. c->mStatus = NO_ERROR; 11. 12. return c; 13. 复制代码connect通过调用getCameraService得到一个 ICameraService，再通过 ICameraService的cs->connect(c)得到一个 ICamera类型的指针。 调用connect将得到一个 Camera的指针,正常情况下Camera的成员 mCamera已经初始化完成。 一个具体的函数startPreview 如下所示：1. status_t Camera:startPreview() 2. 3. return mCamera->startPreview(); 4. 复制代码这些操作可以直接对 mCamera来进行，它是ICamera类型的指针。 其他一些函数的实现也与setDataSource类似。 libmedia.so中的其他一些文件与头文件的名称相同，它们是： frameworks/base/libs/ui/ICameraClient.cpp frameworks/base/libs/ui/ICamera.cpp frameworks/base/libs/ui/ICameraService.cpp 在此处，BnCameraClient和BnCameraService类虽然实现了onTransact()函数，但是由于还有纯虚函数没有实现，因此这个类都是不能实例化的。 ICameraClient.cpp中的BnCameraClient在别的地方也没有实现；而ICameraService.cpp中的BnCameraService类在别的地方被继承并实现，继承者实现了Camera服务的具体功能。3.4 Camera服务libcameraservice.soframeworks/base/camera/libcameraservice/ 用于实现一个Camera的服务，这个服务是继承ICameraService的具体实现。 在 这里的Android.mk文件中，使用宏USE_CAMERA_STUB决定是否使用真的Camera，如果宏为真，则使用 CameraHardwareStub.cpp和FakeCamera.cpp构造一个假的Camera，如果为假则使用 CameraService.cpp构造一个实际上的Camera服务。 CameraService.cpp是继承 BnCameraService 的实现，在这个类的内部又定义了类Client，CameraService:Client继承了BnCamera。在运作的过程中 CameraService:connect()函数用于得到一个CameraService:Client，在使用过程中，主要是通过调用这个类的 接口来实现完成Camera的功能，由于CameraService:Client本身继承了BnCamera类，而BnCamera类是继承了 ICamera，因此这个类是可以被当成ICamera来使用的。 CameraService和CameraService:Client两个类的结果如下所示：1. class CameraService : public BnCameraService 2. 3. class Client : public BnCamera ; 4. wp<Client>mClient; 5. 复制代码在CameraService中的一个静态函数instantiate()用于初始化一个Camera服务，寒暑如下所示：1. void CameraService:instantiate() 2. defaultServiceManager()->addService( 3. String16("media.camera"), new CameraService(); 4. 复制代码事实上，CameraService:instantiate()这个函数注册了一个名称为"media.camera"的服务，这个服务和Camera.cpp中调用的名称相对应。 Camera 整个运作机制是：在Camera.cpp中可以调用ICameraService的接口，这时实际上调用的是 BpCameraService，而BpCameraService又通过Binder机制和BnCameraService实现两个进程的通讯。而 BpCameraService的实现就是这里的CameraService。因此，Camera.cpp虽然是在另外一个进程中运行，但是调用 ICameraService的接口就像直接调用一样，从connect()中可以得到一个ICamera类型的指针，真个指针的实现实际上是 CameraService:Client。 而这些Camera功能的具体实现，就是CameraService:Client所实现的了，其构造函数如下所示：1. CameraService:Client:Client(const sp<CameraService>& cameraService, 2. const sp<ICameraClient>& cameraClient) : 3. mCameraService(cameraService), mCameraClient(camer
