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

Java代码  

1.  String windowManagerClassName;  
2.  if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 17) {  
3.         windowManagerClassName = "android.view.WindowManagerGlobal";  
4.  } else {  
5.         windowManagerClassName = "android.view.WindowManagerImpl";  
6.  }  
7. 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。

Java代码  

1. /** 
2.  * Sets the window manager string. 
3.  */  
4. private void setWindowManagerString(){  
5.   
6.          if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 17) {  
7.                   windowManagerString = "sDefaultWindowManager";  
8.          } else if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 13) {  
9.                   windowManagerString = "sWindowManager";  
10.          } else {  
11.                   windowManagerString = "mWindowManager";  
12.          }  
13. }  

    3). 获取mViews变量的值了，从4.4开始类型变为ArrayList<View>，之前为View[]

Java代码  

1. viewsField = windowManager.getDeclaredField("mViews");  
2. instanceField = windowManager.getDeclaredField(windowManagerString);  
3. viewsField.setAccessible(true);  
4. instanceField.setAccessible(true);  
5. Object instance = instanceField.get(null);  
6. View[] result;  
7. if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 19) {  
8.           result = ((ArrayList<View>) viewsField.get(instance)).toArray(new View[0]);  
9. } else {  
10.           result = (View[]) viewsField.get(instance);  
11. }  

  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。

Java代码  

1. private final View[] getNonDecorViews(View[] views) {  
2.          View[] decorViews = null;  
3.   
4.          if(views != null) {  
5.              decorViews = new View[views.length];  
6.   
7.              int i = 0;  
8.              View view;  
9.   
10.              for (int j = 0; j < views.length; j++) {  
11.                  view = views[j];  
12.                  if (view != null && !(view.getClass().getName()  
13.                          .equals("com.android.internal.policy.impl.PhoneWindow$DecorView"))) {  
14.                      decorViews[i] = view;  
15.                      i++;  
16.                  }  
17.              }  
18.          }  
19.          return decorViews;  
20.      }  

    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：

Java代码  

1. /** 
2.      * Returns the most recent view container 
3.      * 
4.      * @param views the views to check 
5.      * @return the most recent view container 
6.      */  
7.   
8.      private final View getRecentContainer(View[] views) {  
9.          View container = null;  
10.          long drawingTime = 0;  
11.          View view;  
12.   
13.          for(int i = 0; i < views.length; i++){  
14.              view = views[i];  
15.              if (view != null && view.isShown() && view.hasWindowFocus() && view.getDrawingTime() > drawingTime) {  
16.                  container = view;  
17.                  drawingTime = view.getDrawingTime();  
18.              }  
19.          }  
20.          return container;  
21.      }  

  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：

Java代码  

1. private void addChildren(ArrayList<View> views, ViewGroup viewGroup, boolean onlySufficientlyVisible) {  
2.         if(viewGroup != null){  
3.             for (int i = 0; i < viewGroup.getChildCount(); i++) {  
4.                 final View child = viewGroup.getChildAt(i);  
5.   
6.                 if(onlySufficientlyVisible && isViewSufficientlyShown(child))  
7.                     views.add(child);  
8.   
9.                 else if(!onlySufficientlyVisible)  
10.                     views.add(child);  
11.   
12.                 if (child instanceof ViewGroup) {  
13.                     addChildren(views, (ViewGroup) child, onlySufficientlyVisible);  
14.                 }  
15.             }  
16.         }  
17.     }  

Java代码  

1. public final boolean isViewSufficientlyShown(View view){  
2.         final int[] xyView = new int[2];  
3.         final int[] xyParent = new int[2];  
4.   
5.         if(view == null)  
6.             return false;  
7.   
8.         final float viewHeight = view.getHeight();  
9.         final View parent = getScrollOrListParent(view);  
10.         view.getLocationOnScreen(xyView);  
11.   
12.         if(parent == null){  
13.             xyParent[1] = 0;  
14.         }  
15.         else{  
16.             parent.getLocationOnScreen(xyParent);  
17.         }  
18.   
19.         if(xyView[1] + (viewHeight/2.0f) > getScrollListWindowHeight(view))  
20.             return false;  
21.   
22.         else if(xyView[1] + (viewHeight/2.0f) < xyParent[1])  
23.             return false;  
24.   
25.         return true;  
26.     }  

Java代码  

1. 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

Java代码  

1. (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：

Java代码  

1. public <T extends View> ArrayList<T> getCurrentViews(Class<T> classToFilterBy, View parent) {  
2.           ArrayList<T> filteredViews = new ArrayList<T>();  
3.           List<View> allViews = getViews(parent, true);  
4.           for(View view : allViews){  
5.                  if (view != null && classToFilterBy.isAssignableFrom(view.getClass())) {  
6.                         filteredViews.add(classToFilterBy.cast(view));  
7.                  }  
8.           }  
9.           allViews = null;  
10.           return filteredViews;  
11.    }  

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

Java代码  

1. <strong>    public <T extends TextView> T searchFor(final Class<T> viewClass, final String regex, int expectedMinimumNumberOfMatches, final long timeout, final boolean scroll, final boolean onlyVisible) {  
2.         //修正非法的expectedMinimumNumberOfMatches  
3.         if(expectedMinimumNumberOfMatches < 1) {  
4.             expectedMinimumNumberOfMatches = 1;  
5.         }  
6.   
7.         //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  
8.         final Callable<Collection<T>> viewFetcherCallback = new Callable<Collection<T>>() {  
9.             @SuppressWarnings("unchecked")  
10.             public Collection<T> call() throws Exception {  
11.                 sleeper.sleep();  
12.                 //从当前的Android View中获取到符合viewClass的控件列表  
13.                 ArrayList<T> viewsToReturn = viewFetcher.getCurrentViews(viewClass);  
14.   
15.                   
16.                 if(onlyVisible){  
17.                     //过滤掉Invisible的控件  
18.                     viewsToReturn = RobotiumUtils.removeInvisibleViews(viewsToReturn);  
19.                 }  
20.            
21.                 //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，  
22.                 //会把网页中的文本框也加到控件列表中。  
23.                 if(viewClass.isAssignableFrom(TextView.class)) {  
24.                     viewsToReturn.addAll((Collection<? extends T>) webUtils.getTextViewsFromWebView());  
25.                 }  
26.                 return viewsToReturn;  
27.             }  
28.         };  
29.   
30.         try {  
31.             //调用下层searchFor继续搜索  
32.             return searchFor(viewFetcherCallback, regex, expectedMinimumNumberOfMatches, timeout, scroll);  
33.         } catch (Exception e) {  
34.             throw new RuntimeException(e);  
35.         }  
36.     }  
37. </strong>  

   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

Java代码  

1. <strong>    public <T extends TextView> T searchFor(Callable<Collection<T>> viewFetcherCallback, String regex, int expectedMinimumNumberOfMatches, long timeout, boolean scroll) throws Exception {  
2.         final long endTime = SystemClock.uptimeMillis() + timeout;    
3.         Collection<T> views;  
4.   
5.         while (true) {  
6.               
7.             final boolean timedOut = timeout > 0 && SystemClock.uptimeMillis() > endTime;  
8.   
9.             if(timedOut){  
10.                 logMatchesFound(regex);  
11.                 return null;  
12.             }  
13.    
14.             //获取符合条件的控件列表  
15.             views = viewFetcherCallback.call();  
16.   
17.             for(T view : views){  
18.                 if (RobotiumUtils.getNumberOfMatches(regex, view, uniqueTextViews) == expectedMinimumNumberOfMatches) {  
19.                     uniqueTextViews.clear();  
20.                     return view;  
21.                 }  
22.             }  
23.             if(scroll && !scroller.scrollDown()){  
24.                 logMatchesFound(regex);  
25.                 return null;   
26.             }  
27.             if(!scroll){  
28.                 logMatchesFound(regex);  
29.                 return null;   
30.             }  
31.         }  
32.     }</strong>  

    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？）：

Java代码  

1. 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。