Robotium 5.0.1 源码解析之控件搜索
自己和Android的自动化测试已经打了3年交道有余，却一直没有详细了解一下robotium，最近终于抽出时间阅读了其源码，把收获好好记录一番。
众所周知，Robotium是基于Android的单元测试框架Instrumentation，而robotium对于Instrumentation封装的比较强的地方便是控件搜索，因此首先先来了解一下在robotium中控件的搜索原理，这部分的源码主要位于ViewFetcher.java中。
1.mViews的获取
要先搜索控件，必须先得到Activity的rootView。在Android中，对于一般的Activity或其对话框，其rootView叫做DecorView，其实就是Activity和Dialog外面的那层框（关于Activity或dialog的层次可以用HierarchyViewer来查看）。
虽然通过Activity类的getWindow().getDecorView可以获取到Activity自身的DecorView，但是无法获取到对话框的，因此Robotium中界面控件是从WindowManagerGlobal(或WindowManagerImpl)中的mViews获取到的。当然mViews中不但包含DecorView，还包含同进程内的所有界面的根节（如悬浮框的根节点）。mView的值的获取过程主要如下：
1) 确定mViews所在类：android 4.2之前，获取类为android.view.WindowManagerImpl，4.2及之后，获取类为WindowManagerGlobal
String windowManagerClassName;
if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 17) {
windowManagerClassName = "android.view.WindowManagerGlobal";
} else {
windowManagerClassName = "android.view.WindowManagerImpl";
}
windowManager = Class.forName(windowManagerClassName)
2). 获得类的实例：此类是个单例类，有直接的静态变量可以获取到其实例, 4.2及之后的版本其变量名为sDefaultWindowManager，3.2至4.1，其变量名为sWindowManager，3.2之前，其变量名为mWindowManager。
/**
* Sets the window manager string.
*/
private void setWindowManagerString(){
if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 17) {
windowManagerString = "sDefaultWindowManager";
} else if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 13) {
windowManagerString = "sWindowManager";
} else {
windowManagerString = "mWindowManager";
}
}
3). 获取mViews变量的值了，从4.4开始类型变为ArrayList<View>，之前为View[]
viewsField = windowManager.getDeclaredField("mViews");
instanceField = windowManager.getDeclaredField(windowManagerString);
viewsField.setAccessible(true);
instanceField.setAccessible(true);
Object instance = instanceField.get(null);
View[] result;
if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 19) {
result = ((ArrayList<View>) viewsField.get(instance)).toArray(new View[0]);
} else {
result = (View[]) viewsField.get(instance);
}
2.mViews的过滤
mViews中会包含三种类型的View：
1) 当前显示的以及没有显示的Activity的DecorView
2) 当前对话框的DecorView
3) 悬浮框View等其他不属于DecorView的独立View
在搜索控件时，显然需要在最上层界面中搜索，所以搜索范围为：
最上层的Activity/Dialog + 悬浮框
对于悬浮框，robotium中的处理是找出mViews中不属于DecorView类的View,并将其所有子控件引入。
private final View[] getNonDecorViews(View[] views) {
View[] decorViews = null;
if(views != null) {
decorViews = new View[views.length];
int i = 0;
View view;
for (int j = 0; j < views.length; j++) {
view = views[j];
if (view != null && !(view.getClass().getName()
.equals("com.android.internal.policy.impl.PhoneWindow$DecorView"))) {
decorViews[i] = view;
i++;
}
}
}
return decorViews;
}
对于Activity/Dialog的筛选，Robotium采取对比DrawingTime的方法选出最后绘制的DecorView，其即为最上层Activity/Dialog的DecorView：
/**
* Returns the most recent view container
*
* @param views the views to check
* @return the most recent view container
*/
private final View getRecentContainer(View[] views) {
View container = null;
long drawingTime = 0;
View view;
for(int i = 0; i < views.length; i++){
view = views[i];
if (view != null && view.isShown() && view.hasWindowFocus() && view.getDrawingTime() > drawingTime) {
container = view;
drawingTime = view.getDrawingTime();
}
}
return container;
}
3.控件过滤&控件列表生成
得到悬浮框的根节点和最上层的DecorView后，robotium会将所有View统一添加到一个ArrayList中生成控件列表。添加方法本身很简单，就是一个简单的递归，但需要注意的是此处有一个onlySufficientlyVisible的判断。onlySufficientlyVisible是ViewFetcher中最常见的一个变量，其表示是否过滤掉显示不完全的控件，即onlySufficientlyVisible为true时表示只在显示完全的控件中搜索目标，为false时表示在所有控件中搜索目标。具体代码为下面的addChildren函数：
private void addChildren(ArrayList<View> views, ViewGroup viewGroup, boolean onlySufficientlyVisible) {
if(viewGroup != null){
for (int i = 0; i < viewGroup.getChildCount(); i++) {
final View child = viewGroup.getChildAt(i);
if(onlySufficientlyVisible && isViewSufficientlyShown(child))
views.add(child);
else if(!onlySufficientlyVisible)
views.add(child);
if (child instanceof ViewGroup) {
addChildren(views, (ViewGroup) child, onlySufficientlyVisible);
}
}
}
}
从上面的代码可以看出，当onlySufficientlyVisible为true时，robotium会对控件的可见不可见进行检查。不过这里的可见不可见不是指Visible或Invisible（Robotium过滤Invisible控件的方法是RobotiumUtils.removeInvisibleViews,原理是利用view.isShown()方法），而是指由于界面滚动而导致的没有显示或显示不完全。继续看Robotium对SufficientlyVisible是怎么判断的：
public final boolean isViewSufficientlyShown(View view){
final int[] xyView = new int[2];
final int[] xyParent = new int[2];
if(view == null)
return false;
final float viewHeight = view.getHeight();
final View parent = getScrollOrListParent(view);
view.getLocationOnScreen(xyView);
if(parent == null){
xyParent[1] = 0;
}
else{
parent.getLocationOnScreen(xyParent);
}
if(xyView[1] + (viewHeight/2.0f) > getScrollListWindowHeight(view))
return false;
else if(xyView[1] + (viewHeight/2.0f) < xyParent[1])
return false;
return true;
}
xyView[1] + (viewHeight/2.0f) > getScrollListWindowHeight(view)
这个判断就表示控件有超过一半的面积被隐藏在了父控件的下方，而
(xyView[1] + (viewHeight/2.0f) < xyParent[1]
则表示控件有超过一半的面积被隐藏在了父控件的上方，这两种情况都被Robotium判断为不满足SufficientlyVisible的(不过好像没有判断横向的？)。
根据onlySufficientlyVisible过滤掉相应控件后，robotium便完成了控件列表的生成工作，之后的搜索就可直接在列表中进行查找了。
有的时候要搜索指定类型的控件，可以按照类型对控件列表进行再一次的过滤，ViewFetcher中的代码如下：
public <T extends View> ArrayList<T> getCurrentViews(Class<T> classToFilterBy, View parent) {
ArrayList<T> filteredViews = new ArrayList<T>();
List<View> allViews = getViews(parent, true);
for(View view : allViews){
if (view != null && classToFilterBy.isAssignableFrom(view.getClass())) {
filteredViews.add(classToFilterBy.cast(view));
}
}
allViews = null;
return filteredViews;
}
可以看到，robotium直接利用了Class. isAssignableFrom进行类型的匹配。
4.文本搜索
获得了控件列表，可以开始搜索指定的目标控件了，先从我们最常用的文本搜索开始，看看robotium的搜索流程。搜索过程的代码主要位于Searcher.java中，主要功能在两个searchFor函数中实现，通过嵌套完成目标的搜索。
第一层
public <T extends TextView> T searchFor(final Class<T> viewClass, final String regex, int expectedMinimumNumberOfMatches, final long timeout, final boolean scroll, final boolean onlyVisible) {
//修正非法的expectedMinimumNumberOfMatches
if(expectedMinimumNumberOfMatches < 1) {
expectedMinimumNumberOfMatches = 1;
}
//定义一个Callable给下层searchFor使用，可以直接获取到符合条件的控件列表
final Callable<Collection<T>> viewFetcherCallback = new Callable<Collection<T>>() {
@SuppressWarnings("unchecked")
public Collection<T> call() throws Exception {
sleeper.sleep();
//从当前的Android View中获取到符合viewClass的控件列表
ArrayList<T> viewsToReturn = viewFetcher.getCurrentViews(viewClass);
if(onlyVisible){
//过滤掉Invisible的控件
viewsToReturn = RobotiumUtils.removeInvisibleViews(viewsToReturn);
}
//robotium支持在webView中查找网页控件，因此若目标控件是TextView或是TextView的子类，
//会把网页中的文本框也加到控件列表中。
if(viewClass.isAssignableFrom(TextView.class)) {
viewsToReturn.addAll((Collection<? extends T>) webUtils.getTextViewsFromWebView());
}
return viewsToReturn;
}
};
try {
//调用下层searchFor继续搜索
return searchFor(viewFetcherCallback, regex, expectedMinimumNumberOfMatches, timeout, scroll);
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
这个函数的主要功能有二，一是对非法的expectedMinimumNumberOfMatches进行修正，二是为下一层searchFor提供一个Callable，里面定义好了控件列表的获取过程。
1) expectedMinimumNumberOfMatches:这个参数表示搜索目标最小发现数目，当一个界面中有多个控件满足搜索条件，通过此参数可以指定想要获取的是第几个。
2) Callable<Collection<T>> viewFetcherCallback:定义了控件列表（即搜索范围）的获取过程。首先利用前面提到的viewFetcher.getCurrentViews(viewClass)获取一个初步的列表；再通过RobotiumUtils.removeInvisibleViews(viewsToReturn)过滤掉不可见控件；最后由于Robotium支持webView内部搜索(Robotium的名字貌似也是来源于Selenium)，所以当搜索目标是一个TextView时，Robotium还会调用webUtils.getTextViewsFromWebView()把网页中的文本框加入到搜索范围中。
第二层
public <T extends TextView> T searchFor(Callable<Collection<T>> viewFetcherCallback, String regex, int expectedMinimumNumberOfMatches, long timeout, boolean scroll) throws Exception {
final long endTime = SystemClock.uptimeMillis() + timeout;
Collection<T> views;
while (true) {
final boolean timedOut = timeout > 0 && SystemClock.uptimeMillis() > endTime;
if(timedOut){
logMatchesFound(regex);
return null;
}
//获取符合条件的控件列表
views = viewFetcherCallback.call();
for(T view : views){
if (RobotiumUtils.getNumberOfMatches(regex, view, uniqueTextViews) == expectedMinimumNumberOfMatches) {
uniqueTextViews.clear();
return view;
}
}
if(scroll && !scroller.scrollDown()){
logMatchesFound(regex);
return null;
}
if(!scroll){
logMatchesFound(regex);
return null;
}
}
}
这一层的主要功能就是循环在控件列表中找到含有指定文本的控件，直至超时或发现了 expectedMinimumNumberOfMatches数目的目标控件,这个过程中需要注意的有四点：
1) uniqueTextViews:为了防止找到的控件存在重复，此处用了一个uniqueTextViews集合来存储搜索到的结果。
2) 文本的匹配：直接利用了Pattern进行正则匹配，但比对的内容不只包括view.getText()，还包括 view.getError()以及view.getHint()
3) 自动滚动：当开启了scroll选项，并且在当前的界面没有找到足够的目标时，Robotium会自动滚动界面 （不过好像只会向下？）：
if(scroll && !scroller.scrollDown()
4) 滚动时robotium只会滚动drawingTime最大的控件(通过ViewFetcher.getFreshestView())，所以一个界面中有两个可滚动控件时，robotium只会滚动其中一个。
暂时先记到这里，滚动就留待下一篇吧。