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最近我负责开发了一个跟Android相机有关的需求，新功能允许用户使用手机摄像头，快速拍摄特定尺寸（1：1或3：4）的照片，并支持在拍摄出的照片上做贴纸相关的操作。由于之前没有接触过Android相机开发，所以在整个开发过程中踩了不少坑，费了不少时间和精力。这篇文章总结了Android相机开发的相关知识、流程，以及容易遇到的坑，希望能帮助今后可能会接触Android相机开发的朋友快速上手，节省时间，少走弯路。
一.Android中开发相机应用的两种方式
Android系统提供了两种使用手机相机资源实现拍摄功能的方法，一种是直接通过Intent调用系统相机组件，这种方法快速方便，适用于直接获得照片的场景，如上传相册，微博、朋友圈发照片等。另一种是使用相机API来定制自定义相机，这种方法适用于需要定制相机界面或者开发特殊相机功能的场景，如需要对照片做裁剪、滤镜处理，添加贴纸，表情，地点标签等。这篇文章主要是从如何使用相机API来定制自定义相机这个方向展开的。
二.相机API中关键类解析
通过相机API实现拍摄功能涉及以下几个关键类和接口：
Camera：最主要的类，用于管理和操作camera资源。它提供了完整的相机底层接口，支持相机资源切换，设置预览/拍摄尺寸，设定光圈、曝光、聚焦等相关参数，获取预览/拍摄帧数据等功能，主要方法有以下这些：
- open()：获取camera实例。
- setPreviewDisplay(SurfaceHolder)：绑定绘制预览图像的surface。surface是指向屏幕窗口原始图像缓冲区（raw buffer）的一个句柄，通过它可以获得这块屏幕上对应的canvas，进而完成在屏幕上绘制View的工作。通过surfaceHolder可以将Camera和surface连接起来，当camera和surface连接后，camera获得的预览帧数据就可以通过surface显示在屏幕上了。
- setPrameters设置相机参数，包括前后摄像头，闪光灯模式、聚焦模式、预览和拍照尺寸等。
- startPreview():开始预览，将camera底层硬件传来的预览帧数据显示在绑定的surface上。
- stopPreview():停止预览，关闭camra底层的帧数据传递以及surface上的绘制。
- release():释放Camera实例
- takePicture(Camera.ShutterCallback shutter, Camera.PictureCallback raw, Camera.PictureCallback jpeg):这个是实现相机拍照的主要方法，包含了三个回调参数。shutter是快门按下时的回调，raw是获取拍照原始数据的回调，jpeg是获取经过压缩成jpg格式的图像数据的回调。
SurfaceView：用于绘制相机预览图像的类，提供给用户实时的预览图像。普通的view以及派生类都是共享同一个surface的，所有的绘制都必须在UI线程中进行。而surfaceview是一种比较特殊的view，它并不与其他普通view共享surface，而是在内部持有了一个独立的surface,surfaceview负责管理这个surface的格式、尺寸以及显示位置。由于UI线程还要同时处理其他交互逻辑，因此对view的更新速度和帧率无法保证，而surfaceview由于持有一个独立的surface，因而可以在独立的线程中进行绘制，因此可以提供更高的帧率。自定义相机的预览图像由于对更新速度和帧率要求比较高，所以比较适合用surfaceview来显示。
SurfaceHolder：surfaceholder是控制surface的一个抽象接口，它能够控制surface的尺寸和格式，修改surface的像素，监视surface的变化等等，surfaceholder的典型应用就是用于surfaceview中。surfaceview通过getHolder()方法获得surfaceholder 实例，通过后者管理监听surface 的状态。
SurfaceHolder.Callback接口：负责监听surface状态变化的接口，有三个方法：
- surfaceCreated(SurfaceHolder holder)：在surface创建后立即被调用。在开发自定义相机时，可以通过重载这个函数调用camera.open()、camera.setPreviewDisplay()，来实现获取相机资源、连接camera和surface等操作。
- surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height):在surface发生format或size变化时调用。在开发自定义相机时，可以通过重载这个函数调用camera.startPreview来开启相机预览，使得camera预览帧数据可以传递给surface，从而实时显示相机预览图像。
- surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder)：在surface销毁之前被调用。在开发自定义相机时，可以通过重载这个函数调用camera.stopPreview()，camera.release()来实现停止相机预览及释放相机资源等操作。
三.自定义相机的开发过程
定制一个自定义相机应用，通常需要完成以下步骤，其流程图如图1所示：
- 检测并访问相机资源 检查手机是否存在相机资源，如果存在，请求访问相机资源。
- 创建预览类 创建继承自SurfaceView并实现SurfaceHolder接口的拍摄预览类。此类能够显示相机的实时预览图像。
- 建立预览布局 有了拍摄预览类，即可创建一个布局文件，将预览画面与设计好的用户界面控件融合在一起。
- 设置拍照监听器 给用户界面控件绑定监听器，使其能响应用户操作（如按下按钮）, 开始拍照过程。
- 拍照并保存文件 将拍摄获得的图像转换成位图文件，最终输出保存成各种常用格式的图片。
- 释放相机资源 相机是一个共享资源，必须对其生命周期进行细心的管理。当相机使用完毕后，应用程序必须正确地将其释放，以免其它程序访问使用时，发生冲突。
图1 定制自定义相机的过程
对应到代码编写上可以分成三个步骤：
第一步：在AndroidManifest.xml中添加Camera相关功能使用的权限，具体声明有以下这些：
第二步：编写相机操作功能类CameraOperationHelper。采用单例模式来统一管理相机资源，封装相机API的直接调用，并提供用于跟自定义相机Activity做UI交互的回调接口，其功能函数如下，主要有创建\释放相机，连接\开始\关闭预览界面，拍照，自动对焦，切换前后摄像头，切换闪光灯模式等，具体实现可以参考官方API文档。
第三步：编写自定义相机Activity，主要是定制相机界面，实现UI交互逻辑，如按钮点击事件处理，icon资源切换，镜头尺寸切换动画等。这里需要声明一个SurfaceView对象来实时显示相机预览画面。通过SurfaceHolder及其Call