音视频开发进阶
这篇文章将会按照一般的需求开发流程，从需求、分析、开发，到总结，来给大家讲解一种“在 Android 设备上，播放视频的同时，获取实时音频流”的有效方案。
一、需求
在车载产品上，有这样一种需求，比如我把我的Android设备通过usb线连接上车机，这时我希望我在我Android手机上的操作，能同步到车机大屏上进行显示。
现在很多车机基本都是Android系统了，市场上也有类似CarPlay、CarLife这种专门做手机投屏的软件了。不过呢，还有一部分的车子，他们的车机用的是Linux系统，这时如何实现Android设备和linux设备之间的屏幕信息同步呢？
接下来的文章，我们只介绍其中的一种场景，就是我手机播放视频的时候，视频内容和视频的声音，都同步到linux系统的车机上。而且这篇文章，我们只介绍音频同步的内容。
二、分析
两个设备之间的音频同步，那就是把一个设备中的音频数据同步到另一个设备上，一方做为发送端，另一方做为接收端，发送端不停的发生音频流，接收端接收到音频流，进行实时的播放，即可实现我们想要的效果。
说到设备之间的通信，相信很多同学会想到tcp、udp这些协议了。是的，考虑到tcp协议传输的有序性，而udp是无序的，我们传输的音频数据也是需要有序的，所有音频数据的传输，我们采用tcp协议。
接下来我们再了解下，在Android系统上，声音的播放流程是怎样的？这对我们如何去获取视频播放时候的音频流，很有帮助。
我们先看下关于视频的播放、录音,Android给我们提供了哪些API？
MediaRecorder
接触过Android录像、录音的同学，应该对MediaRecorder 这个API不会感到模式。是的，在Android系统上，我们可以通过MediaRecorder API来很容易的实现录像、录音功能，下面是关于MediaRecorder 状态图，具体的使用，感兴趣的可以查看Android 官方文档(https://developer.android.google.cn/guide/topics/media/mediarecorder?hl=zh_cn)。
MediaPlayer
另外，用于播放视频的，Android为我们提供了MediaPlayer的接口(https://developer.android.google.cn/guide/topics/media/mediaplayer?hl=en)。
了解了上面的2个API，我们再来看下Android音频系统的框架图。
从上面的音频系统框架图（看画红线的部分），我们可以知道，应用上调用MediaPlayer、MediaRecorder来播放、录音，在framewrok层会调用到AudioTrack.cpp这个文件。
那么回到文章的重点，我们需要在播放视频的时候，把视频的音频流实时的截取出来。那截取音频流的这部分工作，就可以放在AudioTrack.cpp中进行处理。
我们来看下AudioTrack.cpp里面比较重要的方法
ssize_t AudioTrack::write(const void* buffer, size_t userSize, bool blocking) { if (mTransfer != TRANSFER_SYNC) { return INVALID_OPERATION; }if (isDirect()) {AutoMutex lock(mLock);int32_t flags = android_atomic_and(~(CBLK_UNDERRUN | CBLK_LOOP_CYCLE | CBLK_LOOP_FINAL | CBLK_BUFFER_END),&mCblk->mFlags);if (flags & CBLK_INVALID) {return DEAD_OBJECT;}}if (ssize_t(userSize) < 0 || (buffer == NULL && userSize != 0)) {// Sanity-check: user is most-likely passing an error code, and it would// make the return value ambiguous (actualSize vs error).ALOGE("AudioTrack::write(buffer=%p, size=%zu (%zd)", buffer, userSize, userSize);return BAD_VALUE;}size_t written = 0;Buffer audioBuffer;while (userSize >= mFrameSize) {audioBuffer.frameCount = userSize / mFrameSize;status_t err = obtainBuffer(&audioBuffer,blocking ? &ClientProxy::kForever : &ClientProxy::kNonBlocking);if (err < 0) {if (written > 0) {break;}if (err == TIMED_OUT || err == -EINTR) {err = WOULD_BLOCK;}return ssize_t(err);}size_t toWrite = audioBuffer.size;memcpy(audioBuffer.i8, buffer, toWrite);mBuffer = malloc(toWrite);memcpy(mBuffer,buffer,toWrite);if(mCurrentPlayMusicStream && mSocketHasInit){onSocketSendData(toWrite);}buffer = ((const char *) buffer) + toWrite;userSize -= toWrite;written += toWrite;releaseBuffer(&audioBuffer);}if (written > 0) {mFramesWritten += written / mFrameSize;}return written;
三、实现
前面分析了一通，我们的方案也比较明朗了，就是在framework层的AudioTrack.cpp文件中，通过socket，把音频流实时的发送出来。
另一个就是接收端，不停的接收发送出来的socket数据，这个socket数据就是实时的pcm流，接收方，在实时播放pcm流，就能实现音频的实时同步了。
关于视频流，是如何实现同步的，大家也可以猜猜？
1）AudioTrack.cpp中的代码实现
#define DEST_PORT 5046#define DEST_IP_ADDRESS "192.168.7.6"int mSocket;bool mSocketHasInit;bool mCurrentPlayMusicStream;struct sockaddr_in mRemoteAddr;ssize_t AudioTrack::write(const void* buffer, size_t userSize, bool blocking){......size_t toWrite = audioBuffer.size;memcpy(audioBuffer.i8, buffer, toWrite);mBuffer = malloc(toWrite);memcpy(mBuffer,buffer,toWrite);//我们添加的代码：把音频流实时的发送出去if(mCurrentPlayMusicStream && mSocketHasInit){onSocketSendData(toWrite);}......}int AudioTrack::onSocketSendData(uint32_t len){assert(NULL != mBuffer);assert(-1 != len);if(!mSocketHasInit){initTcpSocket();}unsigned int ret = send(mSocket, mBuffer,len, 0);free(mBuffer);return 0;}
2) 接收端的代码处理
(我这里是用的Android设备调试，如果是linux系统，思路是同样的)
接收端的处理逻辑流程图如下：
1、设置socket监听；
2、循环监听socket端口数据；
3、接收到pcm流；
4、播放pcm流；
---------- PlayActivity.java ----------------------------private ServerSocket mTcpServerSocket = null;private List<Socket> mSocketList = new ArrayList<>();private MyTcpListener mTcpListener = null;private boolean isAccept = true;/*** 设置socket监听*/public void startTcpService() {Log.v(TAG,"startTcpService();");if(mTcpListener == null){mTcpListener = new MyTcpListener();}new Thread() {@Overridepublic void run() {super.run();try {mTcpServerSocket = new ServerSocket();mTcpServerSocket.setReuseAddress(true);InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(AndroidBoxProtocol.TCP_AUDIO_STREAM_PORT);mTcpServerSocket.bind(socketAddress);while (isAccept) {Socket socket = mTcpServerSocket.accept();mSocketList.add(socket);//开启新线程接收socket 数据new Thread(new TcpServerThread(socket,mTcpListener)).start();}} catch (Exception e) {Log.e("TcpServer", "" + e.toString());}}}.start();}/*** 停止socket监听*/private void stopTcpService(){isAccept = false;if(mTcpServerSocket != null){new Thread() {@Overridepublic void run() {super.run();try {for(Socket socket:mSocketList) {socket.close();}mTcpServerSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}.start();}}/*** 播放pcm 实时流* @param buffer*/private void playPcmStream(byte[] buffer) {if (mAudioTrack != null && buffer != null) {mAudioTrack.play();mAudioTrack.write(buffer, 0, buffer.length);}}private Handler mUiHandler = new Handler() {@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {super.handleMessage(msg);switch (msg.what) {case HANDLER_MSG_PLAY_PCM:playPcmStream((byte[]) msg.obj);break;default:break;}}};private class MyTcpListener implements ITcpSocketListener{@Overridepublic void onRec(Socket socket, byte[] buffer) {sendHandlerMsg(HANDLER_MSG_PLAY_PCM,0,buffer);}}
四、总结
刚开始接到这个开发需求，也是思考了良久才想到这个方案。也再次验证了，熟悉了解framework层，可以给我们提供很多实现问题的思路。中间调试的时候，也是遇到了不少的问题。不过欣喜的是结果还不错，最后都给跑通了。
该方案，我在Android 5.0和Android 7.0上都运行测试通过，希望对大家有帮助。
