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Android二维码扫一扫功能实现，解析Zxing源码的执行过程

2017-11-27 00:00 756 查看

今日科技快讯

日前，第五届中国移动合作伙伴大会在广州召开，5G商用的步伐日益临近，随着政策支持与企业的境外布局，我国5G产业建设已走在世界前列，有望成为全球5G领跑者，国内部分5G研发企业已跻身全球第一梯队。在大会上，5G研发应用的最新成果亮相。首批国内5G高频基站功放、射频前端器件，以及业界首款5G终端射频器件模组原型产品等。

作者简介

各位小伙伴们大家好，新的一周又开始了，希望大家都能有个好心情迎接新的一周。
本篇来自 宇宝守护神[b][b][b][b][b][b][b][b][b][b] [/b][/b][/b][/b][/b][/b][/b][/b][/b][/b] 的投稿，分享了
Android 中基于 zxing 的扫码功能实现，希望大家喜欢！

[b][b]宇宝守护神[/b] [/b][b][b][b][b][b][b][b][b][b][b] [/b][/b][/b][/b][/b][/b][/b][/b][/b][/b]的博客地址：
http://my.csdn.net/qq_34902522
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建议阅读本文的同学，结合 zxing 的源码理解。
之前博客说明 zxing 的使用方式，并大致说了 IntentIntegrator 这个辅助类的作用，及内部的部分源码讲解。通过上篇博文的讲解，虽然我们成功使用了 zxing 的扫码功能，但是我们发现它的界面是这样的：

这显然不是我们想要的效果。所以我们必须要对 zxing 库进行修改，变成我们项目所要的扫码库。那现在我们打算实现一个样式类似于微信扫一扫样子的二维码。大多数项目的界面应该跟这个差不多。该怎么下手呢？我们看一下微信扫一扫的效果：

Zxing扫码流程分析

我们首先分析一波zxing扫码的整个流程。我们知道想实现上面的界面效果，主要的布局的变化，扫码的核心算法与思路应该是跟 zxing 原来一样的。而且 zxing 的库是比较庞大的，我们只是实现扫码功能的话，zxing 里面的很多东西，我们是用不到的，所以需要对其简化，去掉不用的东西。首先我们看 CaptureActivity
这个类，上篇文章也有提到过这个类，这个 Activity 就是官方的扫码界面。我们看他的 setContentView(R.layout.capture); 这行语句，进入 capture 布局，可以看到，以下眼熟的控件。CaptureActivity 里面有一个很重要的方法。如下:

private void initCamera(SurfaceHolder surfaceHolder) {
   if (surfaceHolder == null) {
     throw new IllegalStateException("No SurfaceHolder provided");
   }
   if (cameraManager.isOpen()) {
     Log.w(TAG, "initCamera() while already open -- late SurfaceView callback?");
     return;
   }
   try {
     cameraManager.openDriver(surfaceHolder);
     // Creating the handler starts the preview, which can also throw a RuntimeException.
     if (handler == null) {
       handler = new CaptureActivityHandler(this, decodeFormats, decodeHints, characterSet, cameraManager);
     }
     decodeOrStoreSavedBitmap(null, null);
   } catch (IOException ioe) {
     Log.w(TAG, ioe);
     displayFrameworkBugMessageAndExit();
   } catch (RuntimeException e) {
     // Barcode Scanner has seen crashes in the wild of this variety:
     // java.?lang.?RuntimeException: Fail to connect to camera service
     Log.w(TAG, "Unexpected error initializing camera", e);
     displayFrameworkBugMessageAndExit();
   }
 }

这个 initCamera 方法涉及到相机的初始化配置，以及扫码配置与启动。CameraManager是相机管理类，里面有着很多很重要的方法，比如开始预览的方法，停止预览以及获取每一帧画面的数据信息等方法。我们先看 cameraManager.openDriver(surfaceHolder); 这行语句是，点击进去:

/**
  * Opens the camera driver and initializes the hardware parameters.
  *
  * @param holder The surface object which the camera will draw preview frames into.
  * @throws IOException Indicates the camera driver failed to open.
  */
 public synchronized void openDriver(SurfaceHolder holder) throws IOException {
   OpenCamera theCamera = camera;
   if (theCamera == null) {
     theCamera = OpenCameraInterface.open(requestedCameraId);
     if (theCamera == null) {
       throw new IOException("Camera.open() failed to return object from driver");
     }
     camera = theCamera;
   }

   if (!initialized) {
     initialized = true;
     configManager.initFromCameraParameters(theCamera);
     if (requestedFramingRectWidth > 0 && requestedFramingRectHeight > 0) {
       setManualFramingRect(requestedFramingRectWidth, requestedFramingRectHeight);
       requestedFramingRectWidth = 0;
       requestedFramingRectHeight = 0;
     }
   }

   Camera cameraObject = theCamera.getCamera();
   Camera.Parameters parameters = cameraObject.getParameters();
   String parametersFlattened = parameters == null ? null : parameters.flatten(); // Save these, temporarily
   try {
     configManager.setDesiredCameraParameters(theCamera, false);
   } catch (RuntimeException re) {

点看后我们看到描述的很清楚，这个方法的作用是打开相机设备，并且配置一些相机参数的。OpenCamera 是 Camera 的包装类。CameraConfigurationManager 是设置相机硬件参数的一个类。configManager.initFromCameraParameters(theCamera);这个方法主要是的内容是寻找最好的预览尺寸。寻找最佳预览尺寸的逻辑我就不说了，这块，可以看下这位兄弟写的：
http://iluhcm.com/2016/01/08/scan-qr-code-and-recognize-it-from-picture-fastly-using-zxing/
里面说明了寻找最佳预览尺寸的逻辑，及优化。
configManager.setDesiredCameraParameters(theCamera, false); 这个方法主要就是设置我们想要的相机参数了。这里会把上面方法中找到的最佳预览大小 bestPreviewSize 设置给parameters.setPreviewSize(bestPreviewSize.x,
bestPreviewSize.y); 我们也可以在这个方法里面调用camera.setDisplayOrientation(90); 来实现竖屏的效果。以上是 initCamera() 方法里面的 cameraManager.openDriver 这一块分析，接着我们来看 handler = new CaptureActivityHandler(this, decodeFormats, decodeHints, characterSet, cameraManager); 语句。进入进去代码如下：

CaptureActivityHandler(CaptureActivity activity,
                        Collection<BarcodeFormat> decodeFormats,
                        Map<DecodeHintType,?> baseHints,
                        String characterSet,
                        CameraManager cameraManager) {
   this.activity = activity;
   decodeThread = new DecodeThread(activity, decodeFormats, baseHints, characterSet,
       new ViewfinderResultPointCallback(activity.getViewfinderView()));
   decodeThread.start();
   state = State.SUCCESS;

   // Start ourselves capturing previews and decoding.
   this.cameraManager = cameraManager;
   cameraManager.startPreview();
   restartPreviewAndDecode();
 }

这个方法中我们看到 decodeThread 线程，我们进去看一下发现里面的代码主要是设置了Map:

@Override
 public void run() {
   Looper.prepare();
   handler = new DecodeHandler(activity, hints);
   handlerInitLatch.countDown();
   Looper.loop();
 }

run 方法里面主要是创建了一个 decodeHandler 对象，并把 hints 这个存储支持扫码类型的变量给传进去了。我们接着看 decodeHandler 是什么鬼？

DecodeHandler(CaptureActivity activity, Map<DecodeHintType,Object> hints) {
   multiFormatReader = new MultiFormatReader();
   multiFormatReader.setHints(hints);
   this.activity = activity;
 }

 @Override
 public void handleMessage(Message message) {
   if (message == null || !running) {
     return;
   }
   if (message.what == R.id.decode) {
     decode((byte[]) message.obj, message.arg1, message.arg2);

   } else if (message.what == R.id.quit) {
     running = false;
     Looper.myLooper().quit();

   }
 }

代码很好理解，首先创建了一个 MultiFormatReader，并把支持扫码格式传给他，MultiFormatReader 是专门解密的一个核心类。很重要。然后我们看到当该 Handler 收到R.id.decode 改消息的时候，会调用 decode((byte[]) message.obj, message.arg1,
message.arg2); 这个方法，我们看下：

private void decode(byte[] data, int width, int height) {
   long start = System.currentTimeMillis();
   Result rawResult = null;
   PlanarYUVLuminanceSource source = activity.getCameraManager().buildLuminanceSource(data, width, height);
   if (source != null) {
     BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer(source));
     try {
       rawResult = multiFormatReader.decodeWithState(bitmap);
     } catch (ReaderException re) {
       // continue
     } finally {
       multiFormatReader.reset();
     }
   }

   Handler handler = activity.getHandler();
   if (rawResult != null) {
     // Don't log the barcode contents for security.
     long end = System.currentTimeMillis();
     Log.d(TAG, "Found barcode in " + (end - start) + " ms");
     if (handler != null) {
       Message message = Message.obtain(handler, R.id.decode_succeeded, rawResult);
       Bundle bundle = new Bundle();
       bundleThumbnail(source, bundle);        
       message.setData(bundle);
       message.sendToTarget();
     }
   } else {
     if (handler != null) {
       Message message = Message.obtain(handler, R.id.decode_failed);
       message.sendToTarget();
     }
   }
 }

O(∩_∩)O哈！找了半天终于找到了，这方法重要了，这就是我们扫码逻辑中最重要的解密的逻辑了。代码虽然多但是并不难。首先它构建了一个 PlanarYUVLuminanceSource 对象，接着根据 source 创建了二进制的 BinaryBitmap。然后 rawResult =

multiFormatReader.decodeWithState(bitmap); 通过该语句，实现了解密，把解码的结果封装赋值给了Result类。最后把结果传给了 CaptureActivityHandler，在其 handlemessage方法中实现对结果的处理。在这里要注意一个问题，就是需要把传进来的 data 数据中的数据旋转一下，这里的数据是横屏的画面数据。需要转化为竖屏画面数据。该方法传进来的width，height 这两个参数的值也需要调换一下。具体的转化代码，可以看 YZxing-lib 库DecodeHandler
类里的实现。我们现在想一个问题，就是 decode 这个方法是在什么时候实现的呢？也就是说 decodeHandler 是在什么时候发送了 R.id.decode 这个消息？我们看这个方法：

CaptureActivityHandler(CaptureActivity activity,
                        Collection<BarcodeFormat> decodeFormats,
                        Map<DecodeHintType,?> baseHints,
                        String characterSet,
                        CameraManager cameraManager) {
   this.activity = activity;
   decodeThread = new DecodeThread(activity, decodeFormats, baseHints, characterSet,
       new ViewfinderResultPointCallback(activity.getViewfinderView()));
   decodeThread.start();
   state = State.SUCCESS;

   // Start ourselves capturing previews and decoding.
   this.cameraManager = cameraManager;
   cameraManager.startPreview();
   restartPreviewAndDecode();
 }

这个方法里面的 :

cameraManager.startPreview();  
restartPreviewAndDecode();

这两行语句我们还没看呢。首先看第一行语句，很好理解，这是开始预览画面的执行语句。第二句是 restartPreviewAndDecode(); 我们进去看一下：

if (state == State.SUCCESS) {
     state = State.PREVIEW;
     cameraManager.requestPreviewFrame(decodeThread.getHandler(), R.id.decode);
     activity.drawViewfinder();
   }

这里我们看到了 R.id.decode 这个消息的 what 值。我们看 cameraManager 的 requestPreviewFrame 方法：

public synchronized void requestPreviewFrame(Handler handler, int message) {
   OpenCamera theCamera = camera;
   if (theCamera != null && previewing) {
     previewCallback.setHandler(handler, message);
     theCamera.getCamera().setOneShotPreviewCallback(previewCallback);
   }
 }

这里是获取预览界面的一帧。我们看 previewCallback 里面的代码：

void setHandler(Handler previewHandler, int previewMessage) {
   this.previewHandler = previewHandler;
   this.previewMessage = previewMessage;
 }

 @Override
 public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {
   Point cameraResolution = configManager.getCameraResolution();
   Handler thePreviewHandler = previewHandler;
   if (cameraResolution != null && thePreviewHandler != null) {
     Message message = thePreviewHandler.obtainMessage(previewMessage, cameraResolution.x,
         cameraResolution.y, data);
     message.sendToTarget();
     previewHandler = null;
   } else {
     Log.d(TAG, "Got preview callback, but no handler or resolution available");
   }
 }

挖了这么久终于找到了，onPreviewFrame 方法里，在这 decodeHandler 发送了解码的消息，并把一帧的图像数据发送了过去。如果 decodeHandler 里面的 decode 方法扫码失败的话，就发送一个 R.id.decode_failed 消息给 CaptureActivityHandler，CaptureActivityHandler
里会调用：

} else if (message.what == R.id.decode_failed) {// We're decoding as fast as possible, so when one decode fails, start another.
     state = State.PREVIEW;
     cameraManager.requestPreviewFrame(decodeThread.getHandler(), R.id.decode);

该方法，继续请求下一帧的画面数据，去解析。分析到此，zxing 的扫码流程，大致的脉络就是这个样子。这里总结一下吧，就是点击扫码，跳转到 CaptureActivity，CaptureActivity里面调用了 initCamera 方法，该方法中一方面通过 cameraManager.openDriver(surfaceHolder);
对相机进行初始化，及硬件配置；一方面通过对 CaptureActivityHandler 的创建，实现解码类 MultiFormatReader 的配置，画面的预览实现，每一帧画面的数据请求，传递，解码逻辑实现。最后根据这一帧画面数据扫码结果是成功还是失败发送，来决定是继续请求下一帧的画面信息还是处理扫码成功的结果。

YZxing-lib

在观察 CaptureActivity 的时候，我们发现了一个自定义控件，叫做 ViewfinderVIew ，通过阅读其代码，发现这就是绘制扫码框样式的地方。那我们在修改 zxing 库的时候就可以重写这个类，来实现对扫码框样式的修改。
YZxing-lib 这个库，是我基于 zxing 库修改的扫码库，去除了原来 Zxing 库中多余的部分，并对扫码效率进行了优化。我们先来看一下 YZxing 库的实现效果：

演示效果图，弹窗逻辑已删除:

扫码成功后，结果的回调:

微信的扫一扫，它聚焦框内有一条不断从上到下移动的绿线，我这边没做成他那样（比较懒），我这边实现的效果是跟 zxing sample 效果类似，是一条绿色的，一闪一闪的激光线。想实现微信它那种一条绿线从上到下不停移动的效果的话，让UI设计一张“绿线图片”（好拗口）设为 ImageView 的背景，通过 Animation 补间动画就可以实现了。看过效果图之后这里就介绍一下 YZxing-lib 的结构，方便大家看源码。

callback 包里面是请求每帧画面数据信息的回调。camera 包是相机相关的类，具体类的介绍这里不再赘述，大家也可以进YZxing-lib源码看，有详细说明。decode 包下主要是解码这块功能的类，以及扫码结果的处理。scannerView 相当于 zxing 里面的 viewfinderview，在这个类里实现了扫码界面的样式绘制。

使用方式

首先通过在 build.gradle 文件中添加如下编译语句将 YZxing-lib 库添加到项目中。

compile 'com.yangy:YZxing-lib:1.1'

或者在直接把GitHub上面的 YZxing 库下载下来，添加到项目中。然后在点击跳转到扫码界面的点击事件中，调用如下方法：

Intent intent = new Intent(this, ScannerActivity.class);  
       //这里可以用intent传递一些参数，比如扫码聚焦框尺寸大小，支持的扫码类型。  

//        //设置扫码框的宽  

//        intent.putExtra(Constant.EXTRA_SCANNER_FRAME_WIDTH, 400);  

//        //设置扫码框的高  

//        intent.putExtra(Constant.EXTRA_SCANNER_FRAME_HEIGHT, 400);  

//        //设置扫码框距顶部的位置  

//        intent.putExtra(Constant.EXTRA_SCANNER_FRAME_TOP_PADDING, 100);  

//        Bundle bundle = new Bundle();  

//        //设置支持的扫码类型  

//        bundle.putSerializable(Constant.EXTRA_SCAN_CODE_TYPE, mHashMap);
//        intent.putExtras(bundle);  startActivityForResult(intent, RESULT_REQUEST_CODE);

这里可以使用intent传递一些配置参数。支持有设置扫码框的大小及位置；设置支持的扫码类型。目前支持的自定义配置不多，后续有机会再扩充。跳转的时候要有startActivityForResult 来跳转，这样在扫码成功之后，返回的结果可以在 onActivityResult方法中处理代码如下：

@Override
protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
   if (resultCode == RESULT_OK) {
           switch (requestCode) {
               case RESULT_REQUEST_CODE:
                   if (data == null) return;
                   String type = data.getStringExtra(Constant.EXTRA_RESULT_CODE_TYPE);
                   String content = data.getStringExtra(Constant.EXTRA_RESULT_CONTENT);
                   Toast.makeText(MainActivity.this,"codeType:" + type
                           + "-----content:" + content,Toast.LENGTH_SHORT).show();
                   break;
               default:
                   break;

           }
       }
       super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);
   }

优化问题

基于 zxing 的二维码扫码可能会出现扫码速率比较低的问题。这里我所用的几点解决方法：

zxing 源码是截取的扫码聚焦框里面的图像数据信息来解码，这里可以改成获取全屏的图像信息。实现代码如下：

public PlanarYUVLuminanceSource buildLuminanceSource(byte[] data, int width, int height) {
       return new PlanarYUVLuminanceSource(data, width, height, 0, 0,
               width, height, false);
   }

尽量减少支持的扫码类型。zxing 源码默认是支持所有的扫码类型。我们项目中使用的话，一般不需要支持这么多。仅支持 BarcodeFormat.QR_CODE（二维码）、BarcodeFormat.CODE_128（一维码）就可以应对很多场景了。

添加 hints.put(DecodeHintType.TRY_HARDER, true);语句，能够提高扫码精确度，准确率。

这三点是我在使用的，并且取得很大的效果的方法。还有一些提高的扫码速率的方法我就不细说了，这里推荐一篇文章写的蛮好的。
扫码优化策略：
http://iluhcm.com/2016/01/08/scan-qr-code-and-recognize-it-from-picture-fastly-using-zxing/
总结

在看源码的过程中，别想着一下能看明白，得慢慢看慢慢琢磨，实在想不明白的地方，就别去纠结了，过段时间再去看你当时迷惑的地方，可能就会想明白了。最后附上项目的地址，觉得还不错就start下吧(^__^) 。
YZxing项目地址：
https://github.com/MRYangY/YZxing
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