Android APP CameraX应用（02）预览流程

说明：camera子系统 系列文章针对Android12.0系统，主要针对 camerax API框架进行解读。

1 CameraX简介

1.1 CameraX 预览流程简要解读

CameraX 是 Android 上的一个 Jetpack 支持库，它提供了一套统一的 API 来处理相机功能，无论 Android 设备上的相机硬件和 Android 版本如何。CameraX 旨在简化相机应用的开发流程，提供更好的兼容性和扩展性。以下是 CameraX 预览的基本流程的简要解读：

1. 添加依赖： 在项目的 build.gradle 文件中添加 CameraX 库的依赖。

2. 获取 CameraX 核心实例： 使用 CameraX的getCameraProvider() 方法获取 CameraProvider 实例，这是访问 CameraX 功能的基础。

3. 配置预览用 Surface： 创建一个 PreviewSurfaceView 或 PreviewView 作为相机预览的界面，并配置一个 Surface 以供相机输出。

4. 构建预览用例： 使用 PreviewConfig.Builder 构建一个预览配置，并将其与 PreviewSurface 结合，创建一个 PreviewUseCase。

5. 设置预览配置： 通过 CameraProvider 的 bindToLifecycle 方法，将预览用例绑定到 Activity 或 Fragment 的生命周期上。注意，在bindToLifecycle 前要先进行unbind操作。

6. 启动预览与关闭预览： 调用 PreviewUseCase 的 start() 方法开始预览，这会在界面上显示相机捕获的实时画面。 当不再需要预览时，调用 PreviewUseCase 的 stop() 方法停止预览，并释放相关资源。

7. 处理预览数据： 如果需要对预览数据进行处理，比如应用滤镜或进行图像分析，可以通过实现 Preview.PreviewSurfaceProvider 接口来获取 Surface 并进行自定义处理。

CameraX 的设计使得相机功能的集成变得更加模块化和易于管理，同时也支持高级功能，如自动对焦、自动曝光和自动白平衡等。

1.2  CameraX与camera2之间的关系

CameraX 和 Camera2 API 都是用于在 Android 设备上访问和控制相机硬件的解决方案，但它们在设计目的、使用方式和目标用户上有所不同。以下是 CameraX 和 Camera2 API 之间的关系说明：

1. Camera2 API：

   • 底层访问：Camera2 API 是 Android 平台提供的一个低级相机访问接口，它允许开发者直接与相机硬件交互，进行详细的相机参数配置和控制。
   • 复杂性：由于 Camera2 API 提供了对相机硬件的直接控制，使用它需要处理许多复杂的细节，比如处理不同的相机状态、同步问题和性能优化。
   • 兼容性：Camera2 API 从 Android 5.0（Lollipop）开始引入，因此它需要在不同版本的 Android 设备上进行兼容性处理。

2. CameraX：

   • 简化访问：CameraX 是一个 Jetpack 支持库，旨在简化 Camera2 API 的使用，提供更简单、更一致的相机访问接口。
   • 跨版本兼容：CameraX 通过抽象 Camera2 API 的复杂性，为开发者提供一个统一的 API 集，使其能够更容易地在不同版本的 Android 设备上实现相机功能。
   • 生命周期感知：CameraX 与 Android 生命周期感知组件（如 Activity 和 Fragment）集成，使得相机功能的管理更加自然和方便。

3. 关系：

   • 基于 Camera2：CameraX 实际上是在 Camera2 API 的基础上构建的，它封装了 Camera2 API 的复杂性，提供了更高级的抽象。
   • 简化开发：对于大多数应用开发者来说，CameraX 提供了一个更简单、更易于使用的接口，使得他们可以不必深入了解 Camera2 API 的细节，就能实现相机功能。
   • 扩展性：尽管 CameraX 简化了相机访问，但它仍然保留了扩展性，允许开发者在需要时访问底层的 Camera2 API 功能。

4. 使用场景：

   • Camera2 API：适合那些需要对相机硬件进行精细控制的应用，比如专业的摄影应用或需要特定相机功能的应用。
   • CameraX：适合大多数需要相机功能的应用，特别是那些希望快速集成相机功能并减少开发复杂性的应用。

总结来说，CameraX 可以看作是 Camera2 API 的一个高级封装，它为开发者提供了一个更简单、更一致的接口来访问和控制 Android 设备上的相机硬件。通过使用 CameraX，开发者可以更容易地实现相机功能，同时减少对底层 Camera2 API 的依赖。

2 预览流程代码完整解读(android Q)

2.1 添加deps依赖

在项目的 build.gradle 文件中添加 CameraX 库的依赖。build.gradle 中添加deps，具体如下：

dependencies {...implementation libs.camera.viewimplementation "androidx.camera:camera-core:1.3.4"
// CameraX Camera2 extensions[可选]拓展库可实现人像、HDR、夜间和美颜、滤镜但依赖于OEMimplementation "androidx.camera:camera-camera2:1.3.4"
// CameraX Lifecycle library[可选]避免手动在生命周期释放和销毁数据implementation "androidx.camera:camera-lifecycle:1.3.4"
// CameraX View class[可选]最佳实践，最好用里面的PreviewView，它会自行判断用SurfaceView还是TextureView来实现implementation libs.androidx.camera.view.v100alpha23...
}

2.2 layout布局文件的构建

布局文件 h264_encode_camerax.xml（可自定义） 内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:id="@+id/main"tools:context=".MainActivity"><androidx.camera.view.PreviewViewandroid:id="@+id/viewFinder"android:layout_width="372dp"android:layout_height="240dp"app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"/><Buttonandroid:layout_width="match_parent"android:layout_height="50dp"android:text="@string/startCapture"android:id="@+id/button"app:layout_constraintTop_toBottomOf="@id/viewFinder"app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"app:layout_constraintHorizontal_bias="0.5"/></androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

2.3 关于权限部分的处理

关于权限，需要在AndroidManifest.xml中添加权限：

<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA"/>

关于权限的请求等，这里给出一个工具类参考代码：

public class Permission {public static final int REQUEST_MANAGE_EXTERNAL_STORAGE = 1;//需要申请权限的数组private static final String[] permissions = {Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE,Manifest.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE,Manifest.permission.CAMERA};//保存真正需要去申请的权限private static final List<String> permissionList = new ArrayList<>();public static int RequestCode = 100;public static void requestManageExternalStoragePermission(Context context, Activity activity) {if (!Environment.isExternalStorageManager()) {showManageExternalStorageDialog(activity);}}private static void showManageExternalStorageDialog(Activity activity) {AlertDialog dialog = new AlertDialog.Builder(activity).setTitle("权限请求").setMessage("请开启文件访问权限，否则应用将无法正常使用。").setNegativeButton("取消", null).setPositiveButton("确定", (dialogInterface, i) -> {Intent intent = new Intent(Settings.ACTION_MANAGE_ALL_FILES_ACCESS_PERMISSION);activity.startActivityForResult(intent, REQUEST_MANAGE_EXTERNAL_STORAGE);}).create();dialog.show();}public static void checkPermissions(Activity activity) {for (String permission : permissions) {if (ContextCompat.checkSelfPermission(activity, permission) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {permissionList.add(permission);}}if (!permissionList.isEmpty()) {requestPermission(activity);}}public static void requestPermission(Activity activity) {ActivityCompat.requestPermissions(activity,permissionList.toArray(new String[0]),RequestCode);}
}

该代码主要是给后面即将提到的主代码使用。

2.4 CameraX主流程代码参考实现

这里以 H264encoderCameraXActivity 为例，给出一个预览流程代码的参考实现。代码如下：

public class H264encoderCameraXActivity extends AppCompatActivity {private Button mButton;Context mContext;private PreviewView previewView;private ImageAnalysis imageAnalysis;private ExecutorService executor;private ListenableFuture<ProcessCameraProvider> cameraProviderFuture;private boolean isCapturePreview = false;ProcessCameraProvider mCameraProvider;Preview mPreview;H264Encode h264Encode = null;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);EdgeToEdge.enable(this);mContext = this;setContentView(R.layout.h264_encode_camerax);ViewCompat.setOnApplyWindowInsetsListener(findViewById(R.id.main), (v, insets) -> {Insets systemBars = insets.getInsets(WindowInsetsCompat.Type.systemBars());v.setPadding(systemBars.left, systemBars.top, systemBars.right, systemBars.bottom);return insets;});//权限处理Permission.checkPermissions(this);Permission.requestManageExternalStoragePermission(getApplicationContext(), this);executor = Executors.newSingleThreadExecutor();previewView = findViewById(R.id.viewFinder);mButton = findViewById(R.id.button);mButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {@Overridepublic void onClick(View view) {isCapturePreview = !isCapturePreview;if(isCapturePreview){mButton.setText(R.string.startCapture);startCamera();}else{mButton.setText(R.string.stopCapture);stopCamera();}}});// 初始化 ImageAnalysisimageAnalysis = new ImageAnalysis.Builder().setBackpressureStrategy(ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST).build();imageAnalysis.setAnalyzer(executor, new ImageAnalysis.Analyzer() {@Overridepublic void analyze(@NonNull ImageProxy imageProxy) {Log.d("XXXX","-----------------get Data");// 处理图像数据}});}private void startCamera() {// 请求 CameraProvidercameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(this);//检查 CameraProvider 可用性，验证它能否在视图创建后成功初始化cameraProviderFuture.addListener(() -> {try {mCameraProvider = cameraProviderFuture.get();bindPreview(mCameraProvider);} catch (ExecutionException | InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}, ContextCompat.getMainExecutor(this));}//选择相机并绑定生命周期和用例private void bindPreview(@NonNull ProcessCameraProvider cameraProvider) {mPreview = new Preview.Builder().build();CameraSelector cameraSelector = new CameraSelector.Builder().requireLensFacing(CameraSelector.LENS_FACING_BACK).build();cameraProvider.unbindAll();cameraProvider.bindToLifecycle(this, cameraSelector, mPreview, imageAnalysis);mPreview.setSurfaceProvider(previewView.getSurfaceProvider());}private void stopCamera() {if ((mCameraProvider != null) && mCameraProvider.isBound(mPreview)) {mCameraProvider.unbindAll();imageAnalysis.clearAnalyzer();executor.shutdown();}}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();if (imageAnalysis != null) {imageAnalysis.clearAnalyzer(); // 清除分析器}if (executor != null) {executor.shutdown(); // 关闭线程池}}
}

这里和CameraX相关的方法主要是startCamera、bindPreview和stopCamera。

2.5 CameraX预览demo实现效果

实际运行效果展示如下：