Android音视频学习——Camera2官方demo解析（2）
本篇主要就几个关键的类进行解释，并且对需要注意的点注释，此外再总结一下如何使用Camera2进行拍照和预览的流程。附上官方demo。
上面是Camera2的流程示意图，由于我喜欢从整体思路上分析代码，所以下面先就整个呆萌的思路拓展一下。
首先肯定是解决相机的问题啦，毕竟是主角嘛，但是相机是底层的，Android为我们抽象了CameraDevice类，用来表示各个相机。我们又知道，设备的相机通常有好几个，前后的特点都不一样，比如镜像问题，单单一个CameraDevice无法表示全。这时候可能有人会想把CameraDevice做成抽象类，每个相机作为子类各自配置自己的属性，反正打开相机的操作不依赖相机本身，只需要相机的标识就行，打开相机以后再将该相机的实例对象返回给调用者就ok了，没错，呆萌也是这样想的：
@Override
public void onOpened(@NonNull CameraDevice cameraDevice) {
mCameraDevice = cameraDevice;
}相机设备的问题解决了，但是谁来拍照啊，打开相机不可能让CameraDevice自己打开自己吧，所以需要一个CameraManager来管理相机的开启，相机是系统级别的，所以返回的Manager都是一样的也无妨，就将其上升到服务的层次，只要有上下文就能获取，通过下面的方法获取并进行拍照。
CameraManager manager = (CameraManager) activity.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
manager.openCamera(mCameraId, mStateCallback, mBackgroundHandler);呆萌又想，如果都交给CameraManager来管理，它还是要管理好多东西哦，比如相机的取景方向，这是个大问题，见解析（1），为了满足单一职责原则和开闭原则，不如将相机设备的属性封装成一个类，这样CameraDevice只需要专注于创建对话Session就行了， 于是CameraCharacteristics应运而生，其封装了指定ID的相机中的各种属性，例如想要获取指定ID相机的取景方向：
CameraCharacteristics characteristics = manager.getCameraCharacteristics(cameraId);
mSensorOrientation = characteristics.get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION);我们知道，相机设备是嵌入在Android设备当中的，两者之间的通信需要底层的知识，但是我们不需要知道，所以Android为我们提供了CameraCaptureSession这个上层类，翻译为相机捕捉的对话，显然这个对话为我们预览和拍摄做了封装，其作用相当于图中的pipeline。
打开相机后就可以通过管道进行配置了，而相机的各种配置很多，用户的需求也是不一样的，如果在对话管道CameraCaptureSession中封装了对相机的配置，显然很臃肿，所以此处抽象出来一个CaptureRequest类，并且对其的配置使用了Builder模式，这个模式适合的场景就是Director主动去配置对象的属性，提供了默认配置，而不需要在构造函数中将属性一次性配置完成。建议如果代码中需要配置较多的属性，并且这些属性都有默认值的话，使用Builder模式更佳。呆萌是这样体现的：
//创建Builder
mPreviewRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
//设置持续的自动对焦
mPreviewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
//创建CaptureRequest
mPreviewRequest = mPreviewRequestBuilder.build();配置完成后就可以进行预览和拍照了，返回的结果被封装成为CameraMetadata，这是一个控制相机和保存相机信息的基类，它描述了查询信息，拍照结果等返回的key/value组成的map，有个很重要的问题是返回的结果以什么形式呈现，我们首先想到的肯定是以方法的返回值返回，但是这里涉及到何时拍照完成的问题，以及拍照中对焦距、闪光灯等配置的调节，都需要立即呈现给Android系统，显然观察者模式是不错的选择，通过设置回调来立即接受到配置的变化以及完成与否，呆萌是这样做的：
/* process(CaptureResult)是针对不同的结果和当前的状态对相机进行设置和操纵的方法 */
private CameraCaptureSession.CaptureCallback mCaptureCallback = new CameraCaptureSession.CaptureCallback() {
@Override
public void onCaptureProgressed(@NonNull CameraCaptureSession session,
@NonNull CaptureRequest request,
@NonNull CaptureResult partialResult) {
process(partialResult);
}
@Override
public void onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session,
@NonNull CaptureRequest request,
@NonNull TotalCaptureResult result) {
process(result);
}
}有了上面这几个概念，整个流程也就差不多走通了，下面梳理一下：
- 首先获取
CameraManager，调用其getCameraIdList()获取所有的CameraId，从中选择需要的，根据ID找到对应的CameraDevice - 获取到该相机的
CameraCharacteristics，获取各属性（相机取景方向，可支持的输出图像大小），根据属性配置显示的大小，并根据当前屏幕旋转位置和相机位置调整预览和拍照的方向 - 创建后台线程和
Handler对象，提供给Camera用于后台操作 - 创建
CameraDevice.StateCallback对象，在开启和关闭的回调中启动和释放资源，并创建预览 - 开启相机前动态检查相机权限，获得权限后通过
manager的open方法开启相机 - 创建
CameraCaptureSession.CaptureCallback对象，在回调中根据返回结果进行相应操作 - 利用
CameraDevice创建CaptureRequest.builder对象进行配置，并创建Session对话，在onConfigured的回调中启动预览 - 拍照时与⑦基本相同，只是
request的目标Surface改变，并且调用的是Session的capture()方法
以上就是用Camera2API拍照的全部流程，其中有不少细节需要注意，在下面将一一注释，如果真的需要用到此API，建议直接修改官方呆萌就够了。
是否支持
具体见Android设备对新Camera2 API的支持问题：以华为M2为例，现在很多推出的设备虽然都是Android5.0以上的，也就是支持Camera2的API，但是虽然它们实现了这些API，但是实际上可配置的参数比Camera少，甚至性能都比Camera差，为此厂商在系统中写明了对Camera2的支持程度，通过：
CameraCharacteristics characteristics = manager.getCameraCharacteristics(cameraId);
characteristics.get(CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL);可以获得支持的程度，得到的值中有这三种：LIMITED值为0，FULL值为1，LEGACY值为2，其支持程度为FULL > LIMITED > LEGACY。关于LEGACY是这样说的：
A LEGACY device does not support per-frame control, manual sensor control, manual post-processing, arbitrary cropping regions, and has relaxed performance constraints.翻译一下：遗留的设备不支持每帧控制、手动传感器控制、手动后处理、任意裁剪区域，并且具有宽松的性能约束。可以说兼容性很差了，我在自己手机上验证了下，发现LEGACY，属于遗留机！可以预见很多手机上并不完全支持Camera2API，所以如果手机并不是FULL支持的话，建议还是使用Camera。
Semaphore
官方呆萌中使用了Semaphore防止在相机未关闭前就退出了App，因为这样会导致无法正常关闭相机，释放资源，相机服务是系统级别的，App如果一直持有其引用就无法被gc清理，造成泄露，同时也防止并发状态下多个应用频繁启动关闭相机。Semaphore简单来说就是食堂阿姨，初始化的时候给阿姨指定量的卡布奇诺，调用acquire的时候拿走拿走一杯，调用release阿姨就再多放一杯，如果卡布奇诺暂时卖完了，Semaphore值为0，acquire就阻塞，等待release释放一个，还可以设置阻塞时限，如果超时就返回false等等。在呆萌中这样写：
private final CameraDevice.StateCallback mStateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
@Override
public void onOpened(@NonNull CameraDevice cameraDevice) {
// This method is called when the camera is opened. We start camera preview here.
mCameraOpenCloseLock.release();
mCameraDevice = cameraDevice;
createCameraPreviewSession();
}
@Override
public void onDisconnected(@NonNull CameraDevice cameraDevice) {
mCameraOpenCloseLock.release();
cameraDevice.close();
mCameraDevice = null;
}
@Override
public void onError(@NonNull CameraDevice cameraDevice, int error) {
mCameraOpenCloseLock.release();
cameraDevice.close();
mCameraDevice = null;
Activity activity = getActivity();
if (null != activity) {
activity.finish();
}
}
}
@Override
public void onResume() {
super.onResume();
startBackgroundThread();
if (mTextureView.isAvailable()) {
openCamera(mTextureView.getWidth(), mTextureView.getHeight());
} else {
mTextureView.setSurfaceTextureListener(mSurfaceTextureListener);
}
}
private void openCamera(int width, int height){
if (!mCameraOpenCloseLock.tryAcquire(2500, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
throw new RuntimeException("Time out waiting to lock camera opening.");
}
manager.openCamera(mCameraId, mStateCallback, mBackgroundHandler);
}
private void closeCamera(){
try {
mCameraOpenCloseLock.acquire();
...
} finally {
mCameraOpenCloseLock.release();
}
}首先我们需要直到onDisconnected方法在退出Activity后并不会被调用，然后我们假设一个场景，第一次打开Activity，此时Semaphore为1，onResume回调，mTextureView不可用，调用setSurfaceTextureListener方法，最终调用openCamera，其中尝试获取许可，获得后Semaphore为0，并打开相机，相机的onOpened回调，release()方法被调用，释放一个许可，Semaphore为1，随后退出App，在OnPause回调中关闭相机，首先调用acquire()获取许可，并调用close()方法关闭相机，注意关闭相机中并未退出Activity，此时如果其他应用调用openCamera方法，会因为Semaphore为0而处于阻塞状态，等到相机关闭后finally语句块调用，释放许可，允许其他应用访问相机。
输出图像大小
在创建CameraCaptureSession的时候需要传入一个回调对象，其中有一个回调方法是这样的：
@Override
public void onConfigureFailed(
@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
showToast("Failed");
}很多时候我们会遇到这个回调，特别是没有配置好的时候，这个回调发生的时机在官方文档中是这样的：
This can happen if the set of requested outputs contains unsupported sizes, or too many outputs are requested at once.不支持的大小？没错，无论是Camera还是Camera2都有着支持的分辨率大小，如果请求输出的Surface包括了不支持的分辨率，就会回调这个方法，并且无法正确打开相机，呆萌中的几个方法都是在设置合适的分辨率大小：
private void setUpCameraOutputs(int width, int height){}
private static Size chooseOptimalSize(Size[] choices, int textureViewWidth, int textureViewHeight, int maxWidth, int maxHeight, Size aspectRatio){}具体的筛选见呆萌，就是在最大宽高范围内，根据textureView的宽高，分为大的Size和不大的Size，如果有大的，在大的中选最小的，反之在小中选最大的。然后根据屏幕旋转和相机的方向，以及当前屏幕的Orientation进行调整。总之输出的Surface的大小也是很讲究的。
剩下的难点其实就是CaptureResult中各个配置常量的含义，这点太多了，就不一一列举了，大家用到的时候自己去发掘吧。