Android网页投屏控制从入门到放弃

背景#

业务需要采集在app上执行任务的整个过程,原始方案相对复杂,修改需要协调多方人员,因而考虑是否有更轻量级的方案。

原始需求:

  • 记录完成任务的每一步操作(点击、滑动、输入等)
  • 记录操作前后的截图和布局xml

基于Adb的方案#

最容易考虑到的方案是就是通过adb去实现,要获取到当前页面的xml、当前页面截图,所以只需要将每一步操作通过adb发送给手机端即可。

步骤#

  1. 通过adb连接设备,编写一个agent程序接收网页操作请求,并通过adb发送指令执行
  2. adb获取当前页面xml(uiautomator dump)
  3. adb获取当前页面截图(screencap),agent通过ws发送到网页端
  4. 网页显示图片,监控鼠标点击事件,计算出点击位置
  5. 将相关操作通过adb发送到设备,模拟操作
  6. 循环步骤2-5

弄清楚流程,可以直接告诉编程LLM,代码秒成,考虑到golang依赖较少,我们直接让LLM生成golang代码。

下面介绍部分实现,比如golang调用adb,网页端传入deviceid和操作:

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func executeCommand(deviceID string, action string, parameters string) error { cmdArgs := []string{"-s", deviceID, "shell", action} if parameters != "" { cmdArgs = append(cmdArgs, parameters) } fmt.Println(cmdArgs) cmd := exec.Command("adb", cmdArgs...) err := cmd.Run() if err != nil { return err } return nil }

比如截图,调用screencap截取png格式的图片:

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func screenshot(deviceID string) ([]byte, error) { cmd := exec.Command("adb", "-s", deviceID, "exec-out", "screencap", "-p") var out bytes.Buffer cmd.Stdout = &out err := cmd.Run() if err != nil { return nil, err } return out.Bytes(), nil }

JavaScript端显示:

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socket.onmessage = (event) => { if (event.data instanceof Blob) { const url = URL.createObjectURL(event.data); imgElement.src = url; } }

图片上方可以加一个div层,用来监控鼠标事件,模拟操作:

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overlayElement.addEventListener('mousedown', (e) => { startX = e.offsetX; startY = e.offsetY; startTime = Date.now(); }); overlayElement.addEventListener('mouseup', (e) => { const endX = e.offsetX; const endY = e.offsetY; const elapsedTime = Date.now() - startTime; const duration = Math.max(elapsedTime / 1000, 0.001); // Avoid zero division const imgStartX = (startX / imgDisplayWidth) * imgWidth; const imgStartY = (startY / imgDisplayHeight) * imgHeight; const imgEndX = (endX / imgDisplayWidth) * imgWidth; const imgEndY = (endY / imgDisplayHeight) * imgHeight; if (Math.abs(imgStartX - imgEndX) > 5 || Math.abs(imgStartY - imgEndY) > 5) { sendCommand('input swipe', `${imgStartX} ${imgStartY} ${imgEndX} ${imgEndY}`); } else if (duration > 500) { // 长按 sendCommand('input swipe', `${imgStartX} ${imgStartY} ${imgEndX} ${imgEndY} ${duration / 1000}`); } else { sendCommand('input tap', `${imgStartX} ${imgStartY}`); } });

效果与问题#

效果如下:

问题也很多:

  • screencap 比较慢,测试模拟器需要600~700ms,显示起来感觉比较卡顿
  • 大部分时候,页面没操作,图片基本不变化,重复传输浪费网络
  • uiautomator dump 更夸张,2~3s

优化#

图像差分传输,截图后检查下是否变化,没有变化就不发送,有变化就发送diff图像,这样JavaScript端合并图像就可以了。

diff 用最简单的策略,相同的改为全透明,不同的保留原图像,计算diff图:

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// CalculateDifference 计算两个RGBA图像之间的差异, 并返回新的RGBA图像 // 如果两个图片完全一致,则返回全透明的图像 func CalculateDifference(img1, img2 image.Image) *image.NRGBA { bounds := img1.Bounds() diff := image.NewNRGBA(bounds) for y := bounds.Min.Y; y < bounds.Max.Y; y++ { for x := bounds.Min.X; x < bounds.Max.X; x++ { c1 := img1.At(x, y).(color.NRGBA) c2 := img2.At(x, y).(color.NRGBA) if c1 == c2 { diff.Set(x, y, color.NRGBA{}) // 完全一致时,设置为全0 continue } else { diff.Set(x, y, c2) } // 组合RGB和Alpha通道为一个16位灰度值(分开存储Alpha通道可能更实际) } } return diff }

Javascrit 接收到后可以结合上一张图进行还原,前端可以用canvas去操作diff图像进行合并:

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function createImageFromBlob(blob) { return new Promise((resolve, reject) => { const img = new Image(); img.onload = () => resolve(img); img.onerror = reject; img.src = URL.createObjectURL(blob); }); } async function restoreImage(diffImageBlob) { const refImage = imgElement; const diffImage = await createImageFromBlob(diffImageBlob); canvas.width = refImage.width; canvas.height = refImage.height; ctx.drawImage(refImage, 0, 0); const refImageData = ctx.getImageData(0, 0, refImage.width, refImage.height); ctx.drawImage(diffImage, 0, 0); const diffImageData = ctx.getImageData(0, 0, diffImage.width, diffImage.height); const resultImageData = ctx.createImageData(refImage.width, refImage.height); const refData = refImageData.data; const diffData = diffImageData.data; const resultData = resultImageData.data; for (let i = 0; i < refData.length; i += 4) { // Assuming diff is non-zero means it contains the correct pixel resultData[i] = diffData[i] !== 0 ? diffData[i] : refData[i]; // R resultData[i + 1] = diffData[i + 1] !== 0 ? diffData[i + 1] : refData[i + 1]; // G resultData[i + 2] = diffData[i + 2] !== 0 ? diffData[i + 2] : refData[i + 2]; // B resultData[i + 3] = diffData[i + 3] !== 0 ? diffData[i + 3] : refData[i + 3]; // A } ctx.putImageData(resultImageData, 0, 0); }

结论#

虽然思路可行,但是因为adb 截图和获取xml比较慢,最终方案用不了,只能换一个思路去解决。

基于uiautomator2的方案#

uiautomator2 是一个python库,用python调用设备上uiautomator服务来获取页面信息、控制设备,其原理也比较简单,就是通过adb在设备上启动atxagent和server等程序,然后通过http和ws去连接设备从而实现控制。

uiautomator2可以几十ms的时间获取xml,截图也因为高效的minicap,可以提供更高的fps。

使用uiautomator2就需要将golang转成python,幸运的是直接扔给LLM,先转成python,然后让将使用adb的改成使用uiautomator2,基本上大差不差,稍微缝缝补补搞定。
这里要感慨,LLM对程序员真是好助手,做好方案设计,扔给LLM就能比较好的去实现,心有灵犀。(PS: 胸中有丘壑,LLM才是好助手)

讲一些改动, 执行命令,可以提供一个更通用的方法,方便前端直接调用:

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async def execute_command(device_id, action, parameters): try: device = get_device(device_id) command = getattr(device, action) if parameters: command(**parameters) else: command() except Exception as e: print(f"Error executing command on device {device_id}: {e}")

JS 调用

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sendCommand('click', {"x": imgStartX, "y": imgStartY}); async function sendCommand(action, parameters) { const command = JSON.stringify({ type: 'action', deviceID: deviceID, action: action, parameters: parameters }); socket.send(command); console.log('Command:', command); }

优化#

模拟click按键,发送按键事件:

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// SendKeyEvent 按下一个键(字符或功能键) func (d *Driver) SendKeyEvent(keyCode string) error { cmd := exec.Command("adb", d.deviceID, "shell", "input", "keyevent", keyCode) err := cmd.Run() if err != nil { return err } return nil }

准实时投屏的方案#

上面采用的minicap,截图已经很快了,一秒钟传输几张图片,基本上满足这个场景够用了。 还有更准实时的方案吗?

专业的开源投屏控制软件 scrpy 是一个好的选择,scrpy实现原理其实类似上面的uiautomator2,会在device上启动一个server,通过server获取音视频流,以及控制。
scrpy 技术上相对更成熟,而uiautomator2依赖的minicap则缺乏维护,对安卓新版本支持不够好。

所以,在获取截图方面,也可以考虑调用scrpy的server来实现准实时控制。但是就如标题所说,从入门到放弃,上面的方案已经可以满足我们需求,没必要在这里投入更多的精力,所以这个方案放弃。

结语#

本文主要记录投屏控制相关的实践过程,通过从adb方案开始,到uiautomator2,以及最后放弃scrpy方案,在这个热闹的周末,正好闲暇的时间,了解过去不曾接触的知识,也是一个有趣的过程。

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