Android车载多媒体与MediaSession框架

发布时间:2023-09-05 10:00

一、多媒体应用架构

1.1 音视频传统应用架构

通常,传统的播放音频或视频的多媒体应用由两部分组成:

  • 播放器:用于吸收数字媒体并将其呈现为视频和/或音频;
  • 界面:带有用于运行播放器并显示播放器状态(可选)的传输控件;

\"Android车载多媒体与MediaSession框架_第1张图片\"

在 Android 应用开发中,从零开始构建自己的播放器还可以考虑以下选项:

  • MediaPlayer :提供准系统播放器的基本功能,支持最常见的音频/视频格式和数据源。
  • ExoPlayer :一个提供低层级 Android 音频 API 的开放源代码库。ExoPlayer 支持 DASH 和 HLS 流等高性能功能,这些功能在 MediaPlayer 中未提供。
    众所周知,如果要在应用的后台继续播放音频,最常见的方式就是把 Player 放置在 Service 中,Service 提供一个 Binder 来实现界面播放器之间的通信。但是,如果遇到锁屏时,如果要与 Service 之间进行通信就不得不用到 AIDL 接口/广播/ContentProvider 来完成与其它应用之间的通信,而这些通信手段既增加了应用开发者之间的沟通成本,也增加了应用之间的耦合度。为了解决上面的问题,Android 官方从 Android5.0 开始提供了 MediaSession 框架。

1.2 MediaSession 框架

MediaSession 框架规范了音视频应用中界面与播放器之间的通信接口,实现界面与播放器之间的完全解耦。MediaSession 框架定义了媒体会话和媒体控制器两个重要的类,它们为构建多媒体播放器应用提供了一个完善的技术架构。

媒体会话和媒体控制器通过以下方式相互通信:使用与标准播放器操作(播放、暂停、停止等)相对应的预定义回调,以及用于定义应用独有的特殊行为的可扩展自定义调用。

\"Android车载多媒体与MediaSession框架_第2张图片\"

媒体会话

媒体会话负责与播放器的所有通信。它会对应用的其他部分隐藏播放器的 API。系统只能从控制播放器的媒体会话中调用播放器。

会话会维护播放器状态(播放/暂停)的表示形式以及播放内容的相关信息。会话可以接收来自一个或多个媒体控制器的 回调 。这样,应用的界面以及运行 Wear OS 和 Android Auto 的配套设备便可以控制您的播放器。响应回调的逻辑必须保持一致。无论哪个客户端应用发起了回调,对 MediaSession 回调的响应都是相同的。

媒体控制器

媒体控制器的作用是隔离界面,界面的代码只与媒体控制器(而非播放器本身)通信,媒体控制器会将传输控制操作转换为对媒体会话的回调。每当会话状态发生变化时,它也会接收来自媒体会话的回调,这为自动更新关联界面提供了一种机制,媒体控制器一次只能连接到一个媒体会话。

当您使用媒体控制器和媒体会话时,就可以在运行时部署不同的接口和/或播放器。这样一来,您可以根据运行应用的设备的功能单独更改该应用的外观和/或性能。

二、MediaSession

2.1 概述

MediaSession 框架主要是用来解决音乐界面和服务之间的通信问题,属于典型的 C/S 架构,有四个常用的成员类,分别是 MediaBrowser、MediaBrowserService、MediaController 和 MediaSession,是整个 MediaSession 框架流程控制的核心。

  • MediaBrowser:媒体浏览器,用来连接媒体服务 MediaBrowserService 和订阅数据,在注册的回调接口中可以获取到 Service 的连接状态、获取音乐数据,一般在客户端中创建。
  • MediaBrowserService:媒体服务,它有两个关键的回调函数,onGetRoot(控制客户端媒体浏览器的连接请求,返回值中决定是否允许连接),onLoadChildren(媒体浏览器向服务器发送数据订阅请求时会被调用,一般在这里执行异步获取数据的操作,然后在将数据发送回媒体浏览器注册的接口中)。
  • MediaController:媒体控制器,在客户端中工作,通过控制器向媒体服务器发送指令,然后通过 MediaControllerCompat.Callback 设置回调函数来接受服务端的状态。MediaController 创建时需要受控端的配对令牌,因此需要在浏览器连接成功后才进行 MediaController 的创建。
  • MediaSession:媒体会话,受控端,通过设置 MediaSessionCompat.Callback 回调来接收 MediaController 发送的指令,收到指令后会触发 Callback 中的回调方法,比如播放暂停等。Session 一般在 Service.onCreate 方法中创建,最后需调用 setSessionToken 方法设置用于和控制器配对的令牌并通知浏览器连接服务成功。
    其中,MediaBrowser 和 MediaController 是客户端使用的,MediaBrowserService 和 MediaSession 是服务端使用的。由于客户端和服务端是异步通信,所以采用的大量的回调,因此有大量的回调类,框架示意图如下。

\"Android车载多媒体与MediaSession框架_第3张图片\"

2.2 MediaBrowser

MediaBrowser 是媒体浏览器,用来连接 MediaBrowserService 和订阅数据,通过它的回调接口我们可以获取与 Service的连接状态以及获取在 Service中的音乐库数据。

客户端(也就是前面提到的界面,或者说是控制端)中创建。媒体浏览器不是线程安全的,所有调用都应在构造 MediaBrowser 的线程上进行。

@RequiresApi(Build.VERSION_CODES.M)
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
    super.onCreate(savedInstanceState)
    setContentView(R.layout.activity_main)
    val component = ComponentName(this, MediaService::class.java)
    mMediaBrowser = MediaBrowser(this, component, connectionCallback, null);
    mMediaBrowser.connect()
}
2.2.1 MediaBrowser.ConnectionCallback

连接状态回调,当 MediaBrowser 向 service 发起连接请求后,请求结果将在这个 callback 中返回,获取到的 meidaId 对应服务端在 onGetRoot 函数中设置的 mediaId,如果连接成功那么就可以做创建媒体控制器之类的操作了。

@RequiresApi(Build.VERSION_CODES.M)
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
    super.onCreate(savedInstanceState)
    setContentView(R.layout.activity_main)
    val component = ComponentName(this, MediaService::class.java)
    mMediaBrowser = MediaBrowser(this, component, connectionCallback, null);
    mMediaBrowser.connect()
}
private val connectionCallback = object : MediaBrowser.ConnectionCallback() {
    override fun onConnected() {
        super.onConnected()
        ...  //连接成功后我们才可以创建媒体控制器
        
    }
    override fun onConnectionFailed() {
        super.onConnectionFailed()
    }
    override fun onConnectionSuspended() {
        super.onConnectionSuspended()
    }
}
2.2.2 MediaBrowser.ItemCallback

媒体控制器是负责向 service 发送例如播放暂停之类的指令的,这些指令的执行结果将在这个回调中返回,可重写的函数有很多,比如播放状态的改变,音乐信息的改变等。

private val connectionCallback = object : MediaBrowser.ConnectionCallback() {
    override fun onConnected() {
        super.onConnected()
         ... //返回执行结果
        if(mMediaBrowser.isConnected) {
            val mediaId = mMediaBrowser.root
            mMediaBrowser.getItem(mediaId, itemCallback)
        }
    }
}
@RequiresApi(Build.VERSION_CODES.M)
private val itemCallback = object : MediaBrowser.ItemCallback(){
    override fun onItemLoaded(item: MediaBrowser.MediaItem?) {
        super.onItemLoaded(item)
    }
    override fun onError(mediaId: String) {
        super.onError(mediaId)
    }
}
2.2.3 MediaBrowser.MediaItem

包含有关单个媒体项的信息,用于浏览/搜索媒体。MediaItem依赖于服务端提供,因此框架本身无法保证它包含的值都是正确的。

2.2.4 MediaBrowser.SubscriptionCallback

连接成功后,首先需要的是订阅服务,同样还需要注册订阅回调,订阅成功的话服务端可以返回一个音乐信息的序列,可以在客户端展示获取的音乐列表数据。例如,下面是订阅 MediaBrowserService 中 MediaBrowser.MediaItem 列表变化的回调。

private val connectionCallback = object : MediaBrowser.ConnectionCallback() {
    override fun onConnected() {
        super.onConnected()
        // ...
        if(mMediaBrowser.isConnected) {
            val mediaId = mMediaBrowser.root
            //需要先取消订阅
            mMediaBrowser.unsubscribe(mediaId)
            //服务端会调用 onLoadChildren
            mMediaBrowser.subscribe(mediaId, subscribeCallback)
        }
    }
}

private val subscribeCallback = object : MediaBrowser.SubscriptionCallback(){
    
    override fun onChildrenLoaded(
        parentId: String,
        children: MutableList
    ) {
        super.onChildrenLoaded(parentId, children)
    }
    
    override fun onChildrenLoaded(
        parentId: String,
        children: MutableList,
        options: Bundle
    ) {
        super.onChildrenLoaded(parentId, children, options)
    }
    
    override fun onError(parentId: String) {
        super.onError(parentId)
    }
    
    override fun onError(parentId: String, options: Bundle) {
        super.onError(parentId, options)
    }
}

2.3 MediaController

媒体控制器,用来向服务端发送控制指令,例如:播放、暂停等等,在客户端中创建。媒体控制器是线程安全的,MediaController 还有一个关联的权限 android.permission.MEDIA_CONTENT_CONTROL(不是必须加的权限)必须是系统级应用才可以获取,幸运的是车载应用一般都是系统级应用。

同时,MediaController必须在 MediaBrowser 连接成功后才可以创建。 所以,创建 MediaController 的代码如下:

private val connectionCallback = object : MediaBrowser.ConnectionCallback() {
    override fun onConnected() {
        super.onConnected()
        // ...
        if(mMediaBrowser.isConnected) {
            val sessionToken = mMediaBrowser.sessionToken
            mMediaController = MediaController(applicationContext,sessionToken)
        }
    }
}
2.3.1 MediaController.Callback

用于从 MediaSession 接收回调,所以使用的时候需要将 MediaController.Callback 注册到 MediaSession 中,如下:

private val connectionCallback = object : MediaBrowser.ConnectionCallback() {
    override fun onConnected() {
        super.onConnected()
        // ...
        if(mMediaBrowser.isConnected) {
            val sessionToken = mMediaBrowser.sessionToken
            mMediaController = MediaController(applicationContext,sessionToken)
            mMediaController.registerCallback(controllerCallback)
        }
    }
}



private val controllerCallback = object : MediaController.Callback() {
   
     override fun onAudioInfoChanged(info: MediaController.PlaybackInfo?) {
        super.onAudioInfoChanged(info)
       ... //回调方法接收受控端的状态,从而根据相应的状态刷新界面 UI
       
    }
    
    override fun onExtrasChanged(extras: Bundle?) {
        super.onExtrasChanged(extras)
    }
    // ...
}
2.3.2 MediaController.PlaybackInfo

获取当前播放的音频信息,包含播放的进度、时长等。

2.3.3 MediaController.TransportControls

用于控制会话中媒体播放的接口。客户端可以通过 Session 发送媒体控制命令,使用方式如下:

private val connectionCallback = object : MediaBrowser.ConnectionCallback() {
    override fun onConnected() {
        super.onConnected()
        // ...
        if(mMediaBrowser.isConnected) {
            val sessionToken = mMediaBrowser.sessionToken
            mMediaController = MediaController(applicationContext,sessionToken)
            // 播放媒体
            mMediaController.transportControls.play()
            // 暂停媒体
            mMediaController.transportControls.pause()
        }
    }
}

2.4 MediaBrowserService

媒体浏览器服务,继承自 Service,MediaBrowserService 属于服务端,也是承载播放器(如 MediaPlayer、ExoPlayer 等)和 MediaSession 的容器。 继承 MediaBrowserService 后,我们需要复写 onGetRootonLoadChildren两个方法。onGetRoot 通过的返回值决定是否允许客户端的 MediaBrowser 连接到 MediaBrowserService。 当客户端调用 MediaBrowser.subscribe时会触发 onLoadChildren 方法。下面是使用事例:

const val FOLDERS_ID = \"__FOLDERS__\"
const val ARTISTS_ID = \"__ARTISTS__\"
const val ALBUMS_ID = \"__ALBUMS__\"
const val GENRES_ID = \"__GENRES__\"
const val ROOT_ID = \"__ROOT__\"
class MediaService : MediaBrowserService() {

    override fun onGetRoot(
        clientPackageName: String,
        clientUid: Int,
        rootHints: Bundle?
    ): BrowserRoot? {
        // 由 MediaBrowser.connect 触发,可以通过返回 null 拒绝客户端的连接。
        return BrowserRoot(ROOT_ID, null)
    }
    
    override fun onLoadChildren(
        parentId: String,
        result: Result>
    ) {
       //由 MediaBrowser.subscribe 触发
        when (parentId) {
            ROOT_ID -> {
                // 查询本地媒体库
                result.detach()
                result.sendResult()
            }
            FOLDERS_ID -> {
            }
            ALBUMS_ID -> {
            }
            ARTISTS_ID -> {
            }
            GENRES_ID -> {
            }
            else -> {
            }
        }
    }
}

最后,还需要在 manifest 中注册这个 Service。


    
        
    
2.4.1 MediaBrowserService.BrowserRoot

返回包含浏览器服务首次连接时需要发送给客户端的信息。构造函数如下:

MediaBrowserService.BrowserRoot(String rootId, Bundle extras)

除此之外,还有两个方法:

  • getExtras():获取有关浏览器服务的附加信息
  • getRootId():获取用于浏览的根 ID

    2.4.2 MediaBrowserService.Result

包含浏览器服务返回给客户端的结果集。通过调用 sendResult()将结果返回给调用方,但是在此之前需要调用 detach()

  • detach():将此消息与当前线程分离,并允许稍后进行调用 sendResult(T)
  • sendResult():将结果发送回调用方。

    2.5 MediaSession

媒体会话,即受控端。通过设定 MediaSession.Callback回调来接收媒体控制器 MediaController发送的指令,如控制音乐的【上一曲】、【下一曲】等。

创建 MediaSession后还需要调用 setSessionToken()方法设置用于和**控制器配对的令牌,使用方式如下:

const val FOLDERS_ID = \"__FOLDERS__\"
const val ARTISTS_ID = \"__ARTISTS__\"
const val ALBUMS_ID = \"__ALBUMS__\"
const val GENRES_ID = \"__GENRES__\"
const val ROOT_ID = \"__ROOT__\"

class MediaService : MediaBrowserService() {

    private lateinit var mediaSession: MediaSession;

    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        mediaSession = MediaSession(this, \"TAG\")
        mediaSession.setCallback(callback)
        sessionToken = mediaSession.sessionToken
    }

    // 与 MediaController.transportControls 中的大部分方法都是一一对应的
    // 在该方法中实现对 播放器 的控制,
    private val callback = object : MediaSession.Callback() {

        override fun onPlay() {
            super.onPlay()
            // 处理 播放器 的播放逻辑。
            // 车载应用的话,别忘了处理音频焦点
        }

        override fun onPause() {
            super.onPause()
        }

    }
        override fun onGetRoot(
        clientPackageName: String,
        clientUid: Int,
        rootHints: Bundle?
    ): BrowserRoot? {
        Log.e(\"TAG\", \"onGetRoot: $rootHints\")
        return BrowserRoot(ROOT_ID, null)
    }

    override fun onLoadChildren(
        parentId: String,
        result: Result>
    ) {
        result.detach()
        when (parentId) {
            ROOT_ID -> {
                result.sendResult(null)
            }
            FOLDERS_ID -> {

            }
            ALBUMS_ID -> {

            }
            ARTISTS_ID -> {

            }
            GENRES_ID -> {

            }
            else -> {

            }
        }
    }

    override fun onLoadItem(itemId: String?, result: Result?) {
        super.onLoadItem(itemId, result)
        Log.e(\"TAG\", \"onLoadItem: $itemId\")
    }
}
2.5.1 MediaSession.Callback

接收来自客户端或系统的媒体按钮、传输控件和命令,入【上一曲】、【下一曲】。与 MediaController.transportControls 中的大部分方法都是一一对应的。

private val callback = object : MediaSession.Callback() {
   
     override fun onPlay() {
        super.onPlay()       
        if (!mediaSession.isActive) {
            mediaSession.isActive = true
        }
        
        //更新播放状态.
        val state = PlaybackState.Builder()
            .setState(
                PlaybackState.STATE_PLAYING,1,1f
            )
            .build()
        mediaSession.setPlaybackState(state)
    }
    
    override fun onPause() {
        super.onPause()
    }
    
    override fun onStop() {
        super.onStop()
    }
}
2.5.2 MediaSession.QueueItem

播放队列一部分的单个项目,相比 MediaMetadata,多了一个 ID 属性。常用的方法有:

  • getDescription():返回介质的说明,包含媒体的基础信息,如标题、封面等。
  • getQueueId():获取此项目的队列 ID。

    2.5.3 MediaSession.Token

表示正在进行的会话,可以通过会话所有者传递给客户端,以允许客户端与服务端之间建立通信。

2.6 PlaybackState

用于承载播放状态的类。如当前播放位置和当前控制功能。在 MediaSession.Callback更改状态后需要调用 MediaSession.setPlaybackState把状态同步给客户端。

private val callback = object : MediaSession.Callback() {
    override fun onPlay() {
        super.onPlay()
        // 更新状态
        val state = PlaybackState.Builder()
            .setState(
                PlaybackState.STATE_PLAYING,1,1f
            )
            .build()
        mediaSession.setPlaybackState(state)
    }
}
2.6.1 PlaybackState.Builder

PlaybackState.Builder 主要用来创建 PlaybackState 对象,创建它使用的是建造者模式,如下。

PlaybackState state = new PlaybackState.Builder()
        .setState(PlaybackState.STATE_PLAYING,
                mMediaPlayer.getCurrentPosition(), PLAYBACK_SPEED)
        .setActions(PLAYING_ACTIONS)
        .addCustomAction(mShuffle)
        .setActiveQueueItemId(mQueue.get(mCurrentQueueIdx).getQueueId())
        .build();
2.6.2 PlaybackState.CustomAction

CustomActions可用于通过将特定于应用程序的操作发送给 MediaControllers,这样就可以扩展标准传输控件的功能。

CustomAction action = new CustomAction
        .Builder(\"android.car.media.localmediaplayer.shuffle\",
        mContext.getString(R.string.shuffle),
        R.drawable.shuffle)
        .build();
PlaybackState state = new PlaybackState.Builder()
        .setState(PlaybackState.STATE_PLAYING,
                mMediaPlayer.getCurrentPosition(), PLAYBACK_SPEED)
        .setActions(PLAYING_ACTIONS)
        .addCustomAction(action)
        .setActiveQueueItemId(mQueue.get(mCurrentQueueIdx).getQueueId())
        .build();

常见的 API,有如下一些:

  • getAction():返回 CustomAction 的 action
  • getExtras():返回附加项,这些附加项提供有关操作的其他特定于应用程序的信息
  • getIcon():返回 package 中图标的资源 ID
  • getName():返回此操作的显示名称

    2.7 MediaMetadata

包含有关项目的基础数据,例如标题、艺术家等。一般需要服务端从本地数据库或远端查询出原始数据在封装成 MediaMetadata 再通过 MediaSession.setMetadata(metadata)返回到客户端MediaController.Callback.onMetadataChanged中。

常见的 API 有如下:

  • containsKey():如果给定的 key 包含在元数据中,则返回 true。
  • describeContents():描述此可打包实例的封送处理表示中包含的特殊对象的种类。
  • getBitmap():返回给定的 key 的 Bitmap,如果给定 key 不存在位图,则返回 null。
  • getBitmapDimensionLimit():获取创建此元数据时位图的宽度/高度限制
  • getDescription():获取此元数据的简单说明以进行显示。
  • keySet():返回一个 Set,其中包含在此元数据中用作 key 的字符串。

    三、示例

下图是 MediaSession 框架核心类的通信过程。

\"Android车载多媒体与MediaSession框架_第4张图片\"
可以看到,在 MediaSession 框架中,首先客户端通过 MediaBrowserService 连接到 MediaBrowserService,MediaBrowserService 接受到请求之后处理相关的请求,MediaSession 控制播放状态,并将状态同步给客户端,客户端最后 MediaController 进行相应的操作。

客户端示例代码:

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var mMediaBrowser: MediaBrowser
    private lateinit var mMediaController: MediaController
    @RequiresApi(Build.VERSION_CODES.M)
    
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        val component = ComponentName(this, MediaService::class.java)
        mMediaBrowser = MediaBrowser(this, component, connectionCallback, null);
        // 连接到 MediaBrowserService,会触发 MediaBrowserService 的 onGetRoot 方法。
        mMediaBrowser.connect()
        findViewById

下面是服务端的示例源码,主要用于处理客户端的请求,并将结果返回给客户端。


const val FOLDERS_ID = \"__FOLDERS__\"
const val ARTISTS_ID = \"__ARTISTS__\"
const val ALBUMS_ID = \"__ALBUMS__\"
const val GENRES_ID = \"__GENRES__\"
const val ROOT_ID = \"__ROOT__\"
class MediaService : MediaBrowserService() {
    // 控制是否允许客户端连接,并返回 root media id 给客户端
    override fun onGetRoot(
        clientPackageName: String,
        clientUid: Int,
        rootHints: Bundle?
    ): BrowserRoot? {
        Log.e(\"TAG\", \"onGetRoot: $rootHints\")
        return BrowserRoot(ROOT_ID, null)
    }
    // 处理客户端的订阅信息
    override fun onLoadChildren(
        parentId: String,
        result: Result>
    ) {
        Log.e(\"TAG\", \"onLoadChildren: $parentId\")
        result.detach()
        when (parentId) {
            ROOT_ID -> {
                result.sendResult(null)
            }
            FOLDERS_ID -> {
            }
            ALBUMS_ID -> {
            }
            ARTISTS_ID -> {
            }
            GENRES_ID -> {
            }
            else -> {
            }
        }
    }
    override fun onLoadItem(itemId: String?, result: Result?) {
        super.onLoadItem(itemId, result)
        Log.e(\"TAG\", \"onLoadItem: $itemId\")
        // 根据 itemId,返回对用 MediaItem
        result?.detach()
        result?.sendResult(null)
    }
    private lateinit var mediaSession: MediaSession;
    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        mediaSession = MediaSession(this, \"TAG\")
        mediaSession.setCallback(callback)
        // 设置 token
        sessionToken = mediaSession.sessionToken
    }
    // 与 MediaController.transportControls 中的方法是一一对应的。
    // 在该方法中实现对 播放器 的控制,
    private val callback = object : MediaSession.Callback() {
        override fun onPlay() {
            super.onPlay()
            // 处理 播放器 的播放逻辑。
            // 车载应用的话,别忘了处理音频焦点
            Log.e(\"TAG\", \"onPlay:\")
            if (!mediaSession.isActive) {
                mediaSession.isActive = true
            }
            // 更新状态
            val state = PlaybackState.Builder()
                .setState(
                    PlaybackState.STATE_PLAYING, 1, 1f
                )
                .build()
            mediaSession.setPlaybackState(state)
        }
        override fun onPause() {
            super.onPause()
        }
        override fun onStop() {
            super.onStop()
        }
        //省略其他方法
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