Android 使用 Virtual Display 实现屏幕录制
录屏是日常手机使用中的常用问题，在 Android 系统下，系统为开发者提供了录屏相关的底层 API，基于这套 API，开发者可以轻松实现录屏功能。在本文中，通过阅读 ScreenRecordHelper 开源项目，梳理如何实现录屏功能，以及背后的相关知识。
录屏功能依赖一个非常重要的系统概念——Android VirtualDisplay。在 Android 系统中，存在显示屏（Display）的概念，手机自带的屏幕是内置屏幕，有的手机支持连显示器，外接显示器为手机的外部屏幕。但是，Android 系统还支持开发者创建虚拟屏幕。顾名思义，这个屏幕并不实际存在，它位于内存中。录屏功能则基于这一特性。
录屏特性，需要在 Android 5.0（Lollipop）及以上版本中才会支持。Anyway，在 2024 年，这已经不重要了。Android 5.0 以下手机早已成古董。
本文后续内容，以阅读 ScreenRecordHelper 开源项目作为主线，站在开发者角度，按照实现一个录屏 App 的过程讲述。
目标 App
我们将实现如下 App，点击 START 开始录屏，点击 STOP 结束录屏，并保存到文件：
注：图片为 ScreenRecordHelper 项目运行后截图
MainActivity
ScreenRecordHelper 是一个库，先将其视为一个黑箱，来到实例 App 的主界面，看从上层是如何使用这个库的。
核心成员：
// 库实例
private var screenRecordHelper: ScreenRecordHelper? = null
// Assets 目录下内置了一段音乐，最终与视频一同合成保存
private val afdd: AssetFileDescriptor by lazy { assets.openFd("test.aac") }
启动录制
在 START 按钮的点击回调中，对 screenRecordHelper 初始化并启动录制。START 和 STOP 的点击回调均在 onCreate 中设置：
btnStart.setOnClickListener {
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
if (screenRecordHelper == null) {
screenRecordHelper = ScreenRecordHelper(this, object : ScreenRecordHelper.OnVideoRecordListener {
override fun onBeforeRecord() {}
override fun onStartRecord() {
play()
}
override fun onCancelRecord() {
releasePlayer()
}
override fun onEndRecord() {
releasePlayer()
}
}, PathUtils.getExternalStoragePath() + "/nanchen")
}
screenRecordHelper?.apply {
if (!isRecording) {
startRecord()
}
}
} else {
Toast.makeText(this@MainActivity.applicationContext, "sorry,your phone does not support recording screen", Toast.LENGTH_LONG).show()
}
}
其中，创建好 ScreenRecordHelper 实例后，调用 ScreenRecordHelper 的 startRecord 开始录制。
创建实例时，ScreenRecordHelper 允许加入一个回调，监听录制生命周期。其中在开始、取消、结束时，都加入了额外操作，主要是用于播放 Assets 目录下的那段音乐文件。
停止录制
看停止录制的回调：
btnStop.setOnClickListener {
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
screenRecordHelper?.apply {
if (isRecording) {
// 如果选择带参数的 stop 方法，则录制音频无效
stopRecord(mediaPlayer!!.duration.toLong(), 15 * 1000, afdd)
}
}
}
}
其中，还是调用 ScreenRecordHelper 对应的 stopRecord 方法完成。
权限授予
ScreenRecordHelper 内部会申请权限，在 MainActivity 的 onActivityResult 中进行接收。MainActivity 只管接收，收到后准发到 ScreenRecordHelper 内部：
override fun onActivityResult(requestCode: Int, resultCode: Int, data: Intent?) {
super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data)
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP && data != null) {
screenRecordHelper?.onActivityResult(requestCode, resultCode, data)
}
}
ScreenRecordHelper 类
应用层了解完毕后，接下来进入 ScreenRecordHelper 库内部，该库内部只有一个类 ScreenRecordHelper。
核心成员
ScreenRecordHelper 核心成员如下：
// Android 系统服务，用于捕获设备的屏幕内容和/或音频。
private val mediaProjectionManager by lazy { activity.getSystemService(Context.MEDIA_PROJECTION_SERVICE) as? MediaProjectionManager }
// 它用于录制音频和视频
private var mediaRecorder: MediaRecorder? = null
// 它用于从 MediaProjectionManager 获取一个屏幕捕获会话。
private var mediaProjection: MediaProjection? = null
// 虚拟屏幕，用于镜像屏幕内容，用于屏幕捕获
private var virtualDisplay: VirtualDisplay? = null
// 获取屏幕的尺寸和密度信息
private val displayMetrics by lazy { DisplayMetrics() }
// 录制的视频文件
private var saveFile: File? = null
// 表示是否正在录制
var isRecording = false
// 表示是否录制音频
var recordAudio = false
其中，MediaProjection 是 Android 5.0（Lollipop）及以上版本中引入的一个类，它可以捕获设备的屏幕内容和/或音频。这个类的实例不能直接创建，而是通过 MediaProjectionManager 的 getMediaProjection 方法获取。
startRecord 开始录制
具体实现如下：
fun startRecord() {
//...
// 申请存储和麦克风权限
PermissionUtils.permission(PermissionConstants.STORAGE, PermissionConstants.MICROPHONE)
.callback(object : PermissionUtils.SimpleCallback {
override fun onGranted() {
// 权限审批通过
Log.d(TAG, "start record")
// 接下来申请视频录制权限
mediaProjectionManager?.apply {
// 给上层业务的回调通知
listener?.onBeforeRecord()
val intent = this.createScreenCaptureIntent()
if (activity.packageManager.resolveActivity(
intent,
PackageManager.MATCH_DEFAULT_ONLY) != null) {
activity.startActivityForResult(intent, REQUEST_CODE)
} else {
showToast(R.string.phone_not_support_screen_record)
}
}
}
//...
})
.request()
}
startRecord 中分两步获取权限，首先申请存储和录音权限，通过后再次申请录屏权限。其中，录屏权限的 intent 通过 PermissionUtils 开源库的 createScreenCaptureIntent 方法创建。
当录屏权限也审批通过后，来到 onActivityResult，进行实际的录屏操作：
fun onActivityResult(requestCode: Int, resultCode: Int, data: Intent) {
if (requestCode == REQUEST_CODE) {
if (resultCode == Activity.RESULT_OK) {
// 获取一个 `MediaProjection` 对象，这个对象用于捕获屏幕内容。
mediaProjection = mediaProjectionManager!!.getMediaProjection(resultCode, data)
// 实测，部分手机上录制视频的时候会有弹窗的出现
Handler().postDelayed({
if (initRecorder()) {
isRecording = true
mediaRecorder?.start()
listener?.onStartRecord()
} else {
showToast(R.string.phone_not_support_screen_record)
}
}, 150)
} else {
showToast(R.string.phone_not_support_screen_record)
}
}
}
initRecorder
首先，initRecorder 执行初始化：
private fun initRecorder(): Boolean {
Log.d(TAG, "initRecorder")
var result = true
// 创建录制文件
val f = File(savePath)
if (!f.exists()) {
f.mkdirs()
}
// 创建临时文件
saveFile = File(savePath, "$saveName.tmp")
saveFile?.apply {
if (exists()) {
delete()
}
}
// MediaRecorder 是 Android 提供的一个用于音频和视频录制的类。
mediaRecorder = MediaRecorder()
val width = Math.min(displayMetrics.widthPixels, 1080)
val height = Math.min(displayMetrics.heightPixels, 1920)
mediaRecorder?.apply {
// 设置音频
if (recordAudio) {
setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC)
}
// 设置视频源为 Surface。这意味着录制的视频将来自一个 Surface，
// 这个 Surface 可以是任何可以绘制的表面，
// 例如一个 View 或者一个 VirtualDisplay。
setVideoSource(MediaRecorder.VideoSource.SURFACE)
// 设置输出格式为 MPEG_4。这意味着录制的视频将被编码为 MPEG-4 格式。
setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.MPEG_4)
// 设置视频编码器为 H.264。这意味着录制的视频将被编码为 H.264 格式。
setVideoEncoder(MediaRecorder.VideoEncoder.H264)
// 如果 `recordAudio` 为 `true`，则设置音频编码器为 AMR_NB。
// 这意味着录制的音频将被编码为 AMR_NB 格式。
if (recordAudio){
setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB)
}
// 设置输出文件的路径。
setOutputFile(saveFile!!.absolutePath)
// 设置视频的宽度和高度。
setVideoSize(width, height)
// 设置视频编码的比特率。
setVideoEncodingBitRate(8388608)
// 设置视频的帧率。
setVideoFrameRate(VIDEO_FRAME_RATE)
try {
// 调用 MediaRecorder 的 prepare 进行初始化
prepare()
// 创建一个虚拟显示，用于捕获屏幕内容。
// 返回一个 VirtualDisplay 对象
virtualDisplay = mediaProjection?.createVirtualDisplay(
"MainScreen",
width, height, displayMetrics.densityDpi,
DisplayManager.VIRTUAL_DISPLAY_FLAG_AUTO_MIRROR,
// MediaRecorder 的 surface，设置为 `MediaRecorder` 的视频源。
surface, null, null)
Log.d(TAG, "initRecorder 成功")
} catch (e: Exception) {
Log.e(TAG, "IllegalStateException preparing MediaRecorder: ${e.message}")
e.printStackTrace()
result = false
}
}
return result
}
这段代码是在设置 MediaRecorder 对象的配置，以便于录制音频和视频。下面是每行代码的详细解释：
视频源连接成功之后，调用 mediaRecorder?.start() 开始录制。
createVirtualDisplay 入参常量
在 createVirtualDisplay 看到有传入常量 DisplayManager.VIRTUAL_DISPLAY_FLAG_AUTO_MIRROR，参见[1] ：
| 常量 | 说明 |
|---|---|
VIRTUAL_DISPLAY_FLAG_AUTO_MIRROR |
当没有内容显示时，允许将内容镜像到专用显示器上 |
VIRTUAL_DISPLAY_FLAG_OWN_CONTENT_ONLY |
仅显示此屏幕的内容，不镜像显示其他屏幕的内容。 |
VIRTUAL_DISPLAY_FLAG_PRESENTATION |
创建演示文稿的屏幕。 |
VIRTUAL_DISPLAY_FLAG_PUBLIC |
创建公开的屏幕。 |
VIRTUAL_DISPLAY_FLAG_SECURE |
创建一个安全的屏幕 |
本文作者：Maeiee
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