（注意：本文基于UI Automator测试框架版本为2.2.0）
前言
Ui自动化程序的5个步骤
1、查找控件
2、操作控件
3、检查预期/状态（可省略）
4、收集日志
5、出具报告（人类可读）
将前4个步骤不断重复，即会形成测试用例，而多个测试用例又会形成测试用例集，多个测试用例集又会形成测试场景，如果加上第5个步骤，则就形成一套完整的自动化项目程序。第2个步骤中的操作控件，最常见的动作则是模拟人类使用手指去"点击"控件的动作，本文将着重分析UiObject2中"点击"控件是如何实现的？即UiObject2的click（）方法是如何做到点击到屏幕上的控件……？
代码分析前，再次介绍一下UiObject2，UiObject2位于androidx.test.uiautomator包中，UiObject2类产生的每个UiObject2对象表示Android设备屏幕中的1个可见控件（View）或者1个控件组（ViewGroup）。如果需要获取UiObject2对象，使用UiDevice或者UiObject2本身提供的API，在UiDevice的findObject（）方法中，要求指定1个表示控件属性信息的BySelector对象，每个BySelector对象负责持有控件的属性，只有控件属性匹配时，才可以在屏幕（Window）的View树中找到对应的控件，此时UiDevice的findObject（）方法会返回1个UiObject2对象，如果在屏幕中没有找到相匹配的控件，你只能得到一个null……
接下来一起学习UiObject2的click（）方法是如何做到"点击"控件的？
UiObject2的click（）方法分析
public void click() {
mGestureController.performGesture(mGestures.click(getVisibleCenter()));
}click（）方法是UiObject2中用于点击控件的API，每个UiObject2对象表示Window中一个可见的控件（必须对用户可见），UiObject2对象代表的控件可以是一个View（单个控件）、也可以是一个ViewGroup（控件组），取决于你使用UiDevice的findObject（）方法传入的BySelector对象持有的控件属性信息。当我们使用手指在屏幕中点击一个控件时，通过硬件，以及硬件驱动程序，再到软件层的系统服务，Android的App框架层可以处理由MotionEvent对象组成的表示事件的对象，在日常开发中，一个View如果注册了OnClickListener对象（监听器对象），那么在OnClickListener子类中重写的onClick（）方法即会被回调。而在UI Automator测试框架中，在已获得UiObject2对象的情况下，想在程序中点击控件，只需要直接调用UiObject2的click（）方法即可，此时View中注册的OnClickListener对象的onClick（）方法也会被回调！
在UiObject2的click（）方法中，使用UiObject2对象持有的2个对象的功能，这2个对象是
1、mGestureController
mGestureController是UiObject2对象持有的一个GestureController对象，它是在UiObject2的构造方法中创建的，表示手势控制的对象
2、mGestrues
mGrestures是UiObject2持有的一个Gestures对象，也是在UiObject2的构造方法中创建的
GestureController对象与Gestures对象提供的方法具体实现了点击控件，稍后我们将详细分析GestureController对象的performGesture（）方法，以及Gestures对象的click（）方法
继续从UiObject2的click（）方法的代码分析，click（）方法主要执行了3个步骤
1、获取控件的中心点
调用getVisibleCenter（）方法，该方法会返回一个Point对象，表示控件的中心点坐标（相对Window），这个Point对象会传给Gestures对象的click（）方法中
2、为控件的中心点，附加动作，封装出一个新的对象
mGestures（Gestures对象）的click（）方法被调用，会向其传入第1步中创建的Point对象，mGestures的click（）方法又会返回一个PointerGesture对象
3、完成点击事件的触发
使用mGestureController（GestureController对象）的performGesture（）方法，并向其传入在第2个步骤中获取到的PointerGesture对象，此时控件的点击事件实际进行触发操作
上文提到的getVisibleCenter（）方法会返回一个Point对象，这个Point对象表示可见控件（矩形）的中心点，这个中心点是相对屏幕的x坐标和y坐标（注意：屏幕左上角坐标为0:0），再将Point对象传入到mGestures的click（）方法中，mGestures的click（）方法又会返回一个封装后的PointerGesture对象，接着再将PointerGesture对象传入到mGestrueConroller的performGesture（）方法中，接下来先详细分析getVisibleCenter（）方法，学习这个方法是如何构造出一个Ponit对象的！
getVisibleCenter（）方法分析
public Point getVisibleCenter() {
Rect bounds = getVisibleBounds();
return new Point(bounds.centerX(), bounds.centerY());
}位于UiObjet2中的getVisibleCenter（）方法，用于返回表示控件（矩形）相对Window的中心点坐标（每个控件在屏幕中都是一个矩形，只不过你看不到边框而已，好像所有的前端都是这样表示的）
这个方法的执行过程为两个步骤
1、获取可见控件相对屏幕的Rect对象，并保存在本地局部变量中
通过调用getVisibleBounds（）方法获取一个Rect对象，每个Rect对象表示控件的矩形信息，Rect对象持有的left、top、right、bottom属性表示控件相对屏幕的坐标，left表示矩形左上角x轴，top表示左上角y轴，right表示矩形右下角x轴，bottom表示右下角y轴。Rect对象会赋值给局部变量bounds（备注：left与top表示矩形的左上角坐标、right与bottom表示矩形的右下角坐标）
2、将Rect对象持有的表示控件相对屏幕的中心点x坐标、y坐标传入到创建的Point对象中
通过Rect对象的centerX（）方法即可以获得控件距离屏幕的中心点x坐标、通过Rect对象的centerY（）方法可以获得控件距离屏幕的中心点y坐标，两个坐标值会再被传入到一个新创建的Point对象中，由Point对象持有矩形中心点的x坐标、y坐标
3、向调用者返回新创建的Point对象（此时的Pointer对象持有矩形相对Window的中心点的x坐标与y坐标）
接下来继续学习每个控件对应的Rect对象又是如何获得的，即getVisibleBounds（）方法的分析
getVisibleBounds（）方法分析
public Rect getVisibleBounds() {
return getVisibleBounds(getAccessibilityNodeInfo());
}位于UiObject2中的getVisibleBounds（）方法，它用于获取可见控件的边界信息，主要做了3件事
1、获取表示控件详细信息的AccessibilityNode对象
首先调用getAccessibilityNodeInfo（）方法获得一个AccessibilityNode对象
2、将AccessibilityNode对象传入到一个重载的getVisibleBounds（）方法中，重载方法会返回一个Rect对象
3、向调用者返回Rect对象
getAccessibilityNodeInfo（）方法里面有什么？我们再看看，一会然后再去看看重载的getVisibleBounds（）方法又做了什么？
getAccessibilityNodeInfo（）方法分析
private AccessibilityNodeInfo getAccessibilityNodeInfo() {
if (mCachedNode == null) {
throw new IllegalStateException("This object has already been recycled");
}
getDevice().waitForIdle();
if (!mCachedNode.refresh()) {
getDevice().runWatchers();
if (!mCachedNode.refresh()) {
throw new StaleObjectException();
}
}
return mCachedNode;
}位于UiObject2中的getAccessibilityNodeInfo（）方法，用于获取一个UiObject2对象持有的，表示在内存中缓存下来的，表示控件信息的AccessibilityNodeInfo对象，一起学习该方法的实现
1、首先检查UiObject2对象持有（缓存）的表示控件的AccessibilityNodeInfo对象是否已经被GC回收掉
mCachedNode是UiObject2对象持有的一个AccessibilityNodeInfo对象，当我们在View树中查找控件成功后，当前UiObject2对象会持有查找到的AccessibilityNodeInfo对象，并赋值给mCachedNode保存，这表示在内存中缓存该对象（防止对象被GC回收），我们知道每个AccessibilityNodeInfo对象表示1个控件（它持有着表示控件的属性信息），但是这个AccessibilityNodeInfo对象可能会因为整个View树中的所有控件全部不可见时而被回收（一般是因为控件不可见了），当UiObject2持有的同一个AccessibilityNodeInfo对象不存在时（已经被GC干掉），此时的mCachedNode会指向一个null，通过检查mCachedNode的值是否为null，如果mCachedNode为null，则说明UiObject2持有（缓存）的AccessibilityNodeInfo对象所在的整个View树已被回收（还是单个View呢？），当这种null的情况出现时，作者采用抛出一个IllegalStateException异常对象来告知调用者，View树已经被回收（此时记得一定处理这种异常情况）（这里不确定能否单个View回收）
2、检查通过后，首先告知插桩线程停顿一下（不要执行），这是为了确保插桩测试线程不能影响被测应用主线程的运行（注意：这里是同一个进程的情况，一个进程两个应用执行流的情况）
通过UiDevice对象的waitForIdle（）方法可以做到插桩线程的停顿，插桩线程会等待被测应用的主线程处于空闲状态时（MessageQueue为空时，表示主线程空闲），插桩线程才会继续运行，绝对不能影响App框架自身的执行（当我们是单独的工具App时，与被测App完全无关，相当于是两个独立的进程）
3、检查UiObject2对象持有的AccessibilityNodeInfo对象是否刷新
如果发现AccessibilityNodeInfo对象没有刷新，则先调用UiDevice的runWatcher（）方法，runWatcher（）方法会引起所有在UiDevice中注册的UiWatcher对象得到执行（被称作UI监听器对象），所有注册的UiWatcher对象执行完毕后，接着会再次检查AccessibilityNodeInfo对象的刷新状态，如果控件在View树中长时间未见（还是未刷新状态）则会抛出StaleObjectException对象，告知用户UiObject2已经过期，需要重新获取一次UiObject2对象！
这里缺一个代码分析：AccessibilityNodeInfo的refresh（）方法是如何判断刷新状态的，即AccessibilityNodeInfo对象持有的刷新状态是什么时候被改变的？
代码好多……我们再继续学习重载的getVisibleBounds（AccessibilityNodeInfo）方法，看看它是如何返回一个Rect对象的……
getVisibleBounds（AccessibilityNodeInfo） 方法分析
private Rect getVisibleBounds(AccessibilityNodeInfo node) {
// Get the object bounds in screen coordinates
Rect ret = new Rect();
node.getBoundsInScreen(ret);
// Trim any portion of the bounds that are not on the screen
Rect screen = new Rect(0, 0, getDevice().getDisplayWidth(), getDevice().getDisplayHeight());
ret.intersect(screen);
// On platforms that give us access to the node's window
if (UiDevice.API_LEVEL_ACTUAL >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
// Trim any portion of the bounds that are outside the window
Rect window = new Rect();
if (node.getWindow() != null) {
node.getWindow().getBoundsInScreen(window);
ret.intersect(window);
}
}
// Find the visible bounds of our first scrollable ancestor
AccessibilityNodeInfo ancestor = null;
for (ancestor = node.getParent(); ancestor != null; ancestor = ancestor.getParent()) {
// If this ancestor is scrollable
if (ancestor.isScrollable()) {
// Trim any portion of the bounds that are hidden by the non-visible portion of our
// ancestor
Rect ancestorRect = getVisibleBounds(ancestor);
ret.intersect(ancestorRect);
break;
}
}
return ret;
}位于UiObject2中的getVisibleBounds（）方法，它是一个重载方法，用于获取表示可见控件相对于Window坐标的Rect对象（Rect对象保存着相对Window的坐标信息)
1、首先创建一个空的Rect对象
这个空的Rect对象用于存储控件矩形边界的坐标信息
2、将控件相对屏幕的左上角坐标、右下角坐标信息存储到一个Rect对象中
将创建好的Rect对象rect传入到AccessibilityNodeInfo对象的getBoundsInScreen（）方法中，这个方法会将控件相对屏幕的左上角坐标、右下角坐标全部存储到传入的Rect对象中
3、处理控件在屏幕中显示不全的情况，并更新可见部分的坐标
控件在全屏幕（Window与屏幕大小一致）中可能会出现显示不全的情况
先创建一个表示控件相对屏幕左上角坐标、右下角坐标的Rect对象
再调用表示当前控件坐标信息的Rect对象的intersect（）方法，intersect（）方法接受的参数表示相对屏幕坐标的Rect对象，在该方法中会更新控件对于用户实际的可见坐标！
（这个处理非常好，这种情况下，显示不全的控件也会被点击到，牛逼！）
4、在API 21版本（Android5.0）开始及以上系统，通过AccessibilityNodeInfo对象（结点对象）即可访问所在的Window
从Android5.0开始，Android的Window可以缩放，这时候的Window可能会比屏幕小（窗口没有全屏），这个步骤就是处理这种情况的，首先获取Window在屏幕中的左上角坐标、以及右下角坐标信息，然后调用表示控件矩形的Rect对象的intersect（）方法，传入Window的Rect对象信息，更新控件在实际Window中的可见坐标（所以上文中提及到最后返回的坐标，并不是相对屏幕的坐标，应该都是相对Window的坐标）
5、找到第一个可滚动父控件的可见边界，并更新当前控件的信息
这是一个一直向上查找的过程，局部变量ancestor表示当前传入控件的父容器（任意一个祖先容器），当查找到第一个可以滚动的父容器，查找工作结束，更新当前控件在第一个可滚动的控件中的坐标信息。如果一直在View树中遍历控件，没有找到可滚动的父控件，则不会做更新信息的行为
6、返回保存着控件相对Window坐标信息的Rect对象（注意Rect对象保存着的矩形坐标信息不是相对屏幕，而是相对window）
上文提及到了AccessibilityNodeInfo对象，每个AccessibilityNodeInfo对象表示一个控件，它持有着控件相关的信息，低层是AccessiblityManagerService返回的AccessibilityNodeInfo……后面会单独文章总结，这里暂且不表，只需先知道AccessibilityNodeInfo表示一个控件即可，接下来分析Gestures下的click（）方法，它是如何处理传入的Point对象的，Point对象保存着控件相对Window的坐标信息，看来点击控件最后一定会转换为坐标！
Gestures的click（）方法分析
public PointerGesture click(Point point) {
// A basic click is a touch down and touch up over the same point with no delay.
return click(point, 0);
}位于Gestures类中的click（）方法，它用于创建一个PointerGesture对象，传入的Point对象表示某个控件矩形相对Window（注意不是屏幕）的中心点坐标
1、调用重载的click（）方法，并将传入的Point对象，以及0值同时传入进去（参数0表示无需停留）
2、向调用者返回PointerGesture对象
Gestures的click（）方法分析（重载方法：2个参数）
public PointerGesture click(Point point, long duration) {
// A click is a touch down and touch up over the same point with an optional delay inbetween
return new PointerGesture(point).pause(duration);
}位于Gestures中的click（）方法，用于实际创建PointerGesture对象，可传入2个参数，第一个参数Point对象表示控件相对Window（注意：不是屏幕）的中心点坐标，第二个传入的参数duration则表示动作的停留时间。点击事件，即TOUCH_DOWN与TOUCH_UP之间没有时间停顿，所以点击事件时，会传入的值是0（突然发现原来长按事件，只是在TOUCH_DOWN与TOUCH_UP之间停留500ms）
1、先创建PointerGesture对象
new一个PointerGesture对象，同时将传入的Point对象，一并传给PointerGesture
2、调用PointerGesture对象的pause()方法
pause（）方法仍然会返回当前对象
3、向调用者返回PointerGesture对象
下面是PointerGesture对象创建时，被调用的构造方法，可见传入Point是作为起始Point
PointerGesture构造方法分析
public PointerGesture(Point startPoint) {
this(startPoint, 0);
}PointerGesture的构造方法，可传入一个参数，表示起始点，内部又调用了重载的构造方法
接下来分析PointerGesture的pause（）方法是如何做的？又是如何将当前PointerGesture对象返回的？
PointerGesture的pause（）方法分析
public PointerGesture pause(long time) {
if (time < 0) {
throw new IllegalArgumentException("time cannot be negative");
}
mActions.addLast(new PointerPauseAction(mActions.peekLast().end, time));
mDuration += (mActions.peekLast().duration);
return this;
}位于PointerGesture中的pause（）方法，用于构造一个短按、或者长按手势的方法，返回值仍为当前的PointerGesture对象，传入参数表示停留时长（当传入参数为0时，表示短按，说明短按是长按的特例）
1、检查停留时间是否合理
当传入的time值小于0，抛出IllegalArgumentExceptioin对象，告知调用者传入的停留时间不合理
2、创建PointerPauseAction对象
这里新创建的PointerPasueAction很有意思，它使用双端队列mActions中持有的最后一个PointerAction对象持有的Point对象（结束点）作为新创建的PointerPauseAction对象持有的Point对象（起始点），而传入的停顿时间则作为第二个参数（备注：PointerPauseAction为PointerAction的子类）
3、将新创建的PointerPasueAction对象添加到双向队列中
使用PointerGesture对象持有的mActions（一个ArrayDeque对象，即双端队列），将一个创建好的PointerPauseAction对象添加到双端队列的尾部
4、更新总的停留时间
获得双向队列最后一个PointerAction对象的停顿时间，增加到PointerGesture对象持有的mDuration中，mDuration表示保存的总的停留时间
5、向调用者返回当前PointerGesture对象
PointerPauseAction介绍
PointerAction的直接子类，产生的对象表示一个点暂停的动作？暂停点
PointerAction介绍
private static abstract class PointerAction {
final Point start;
final Point end;
final long duration;
public PointerAction(Point startPoint, Point endPoint, long time) {
start = startPoint;
end = endPoint;
duration = time;
}
public abstract Point interpolate(float fraction);
}位于PointerGesture中的静态内部类，规范了作为点动作的要求，PointerAction对象持有的start表示起始点对象（Point对象），持有的end表示结尾点对象（Point对象），持有的duration表示停留时间，方法interpolate（）表示用于插入一个小数？它仍会返回一个Point对象
PointerLinearMoveAction介绍
PointerAction的另一个子类，产生的对象表示两个点之间的移动速度？线性移动动作
GestureController的performGesture（）方法分析
public void performGesture(PointerGesture ... gestures) {
// Initialize pointers
int count = 0;
Map<PointerGesture, Pointer> pointers = new HashMap<PointerGesture, Pointer>();
for (PointerGesture g : gestures) {
pointers.put(g, new Pointer(count++, g.start()));
}
// Initialize MotionEvent arrays
List<PointerProperties> properties = new ArrayList<PointerProperties>();
List<PointerCoords> coordinates = new ArrayList<PointerCoords>();
// Track active and pending gestures
PriorityQueue<PointerGesture> active = new PriorityQueue<PointerGesture>(gestures.length,
END_TIME_COMPARATOR);
PriorityQueue<PointerGesture> pending = new PriorityQueue<PointerGesture>(gestures.length,
START_TIME_COMPARATOR);
pending.addAll(Arrays.asList(gestures));
// Record the start time
long startTime = SystemClock.uptimeMillis();
// Loop
MotionEvent event;
for (long elapsedTime = 0; !pending.isEmpty() || !active.isEmpty();
elapsedTime = SystemClock.uptimeMillis() - startTime) {
// Touchdown any new pointers
while (!pending.isEmpty() && elapsedTime > pending.peek().delay()) {
PointerGesture gesture = pending.remove();
Pointer pointer = pointers.get(gesture);
// Add the pointer to the MotionEvent arrays
properties.add(pointer.prop);
coordinates.add(pointer.coords);
// Touch down
int action = MotionEvent.ACTION_DOWN;
if (!active.isEmpty()) {
// Use ACTION_POINTER_DOWN for secondary pointers. The index is stored at
// ACTION_POINTER_INDEX_SHIFT.
action = MotionEvent.ACTION_POINTER_DOWN
+ ((properties.size() - 1) << MotionEvent.ACTION_POINTER_INDEX_SHIFT);
}
event = getMotionEvent(startTime, startTime + elapsedTime, action, properties,
coordinates);
getDevice().getUiAutomation().injectInputEvent(event, true);
// Move the PointerGesture to the active list
active.add(gesture);
}
// Touch up any completed pointers
while (!active.isEmpty()
&& elapsedTime > active.peek().delay() + active.peek().duration()) {
PointerGesture gesture = active.remove();
Pointer pointer = pointers.get(gesture);
// Update pointer positions
pointer.updatePosition(gesture.end());
for (PointerGesture current : active) {
pointers.get(current).updatePosition(current.pointAt(elapsedTime));
}
int action = MotionEvent.ACTION_UP;
int index = properties.indexOf(pointer.prop);
if (!active.isEmpty()) {
action = MotionEvent.ACTION_POINTER_UP
+ (index << MotionEvent.ACTION_POINTER_INDEX_SHIFT);
}
event = getMotionEvent(startTime, startTime + elapsedTime, action, properties,
coordinates);
getDevice().getUiAutomation().injectInputEvent(event, true);
properties.remove(index);
coordinates.remove(index);
}
// Move any active pointers
for (PointerGesture gesture : active) {
Pointer pointer = pointers.get(gesture);
pointer.updatePosition(gesture.pointAt(elapsedTime - gesture.delay()));
}
if (!active.isEmpty()) {
event = getMotionEvent(startTime, startTime + elapsedTime, MotionEvent.ACTION_MOVE,
properties, coordinates);
getDevice().getUiAutomation().injectInputEvent(event, true);
}
}
}位于GestureController中的performGesture（）方法，用于执行事件手势，传入参数为可变参数，在方法体中最终会转换为数组对象，该数组对象的每个元素是PointerGesture对象。这个方法很长，并且使用了多个数据结构，非常值得学习与分析
1、先创建一个用于记录数量的局部变量
局部变量count，默认值0，用于记录数量，后面它的值会递增
2、创建一个Map集合对象，用于保存一个一个的Pointer对象
Key为PointerGesture对象，Value为Pointer对象
3、遍历作为参数传入的每一个PointerGesture对象
通过遍历数组gestures，来访问数组对象中持有的每一个PointerGesture对象
将每个PointerGesture对象作为Key，新创建的Pointer对象作为Value，而每个Value对象又负责持有一个动态的count值，以及PointerGesture对象持有的start值
4、创建两个线性表
这里使用动态数组ArrayList，一个List持有的元素为PointerProperties对象，另一个List持有的元素为PointerCoords对象
5、创建两个优先级队列
两个优先级队列是active与pending，它们的长度由传入的PointerGesture对象的数量决定的
active传入的用于比较元素的对象为END_TIME_COMPARATOR
pending传入的用于比较元素的对象为START_TIME_COMPARATOR
6、先把传入的每个PointerGesture存放到优先级队列pending中
pending.addAll(Arrays.asList(gestures));7、记录一个起始时间戳，后面肯定会使用
long startTime = SystemClock.uptimeMillis();8、创建一个MotionEvent局部变量
9、进入一个超大的for循环……
创建变量elapsedTime用于记录流逝的时间，只要两个优先级队列任意一个还持有着元素，循环就继续，每次循环过后更新已经流逝的时间值，而for循环的内部执行，每次都是3个循环的执行……
9-1、第一个while循环
官方注释：Touchdown any new pointers
按下任意新的位置点，当pending优先级队列中有元素且当前流逝的时间已经大于pending优先级队列中第一个元素的延迟时间，循环就会继续
先从pending优先级队列中获取并删除第一个元素，由局部变量gesture负责保存
接着从map中取出来，Key为PointerGesture对象的Pointer对象，赋值给局部变量pointer负责保存
Add the pointer to the MotionEvent arrays 然后将点信息添加两个List中 Touch down 接着处理touch down,这个里面使用到了UiAutomation对象的injectInputEvent（），而它的内部又会调用UiAutomationConnection对象中的injectInputEvent（）方法，最终调用InputManager对象的injectInputEvent（）方法完成工作，这个方法会执行到InputManagerService的输入事件，最终完成touch down事件
9-2、第二个while循环
Touch up any completed pointers 用于其他up事件 同样最后执行到InputManagerService进行输入事件
9-3、第三个for循环
Move any active pointers 用于处理move事件 同样最后执行到InputManagerService进行输入事件
总结
1、程序中执行点击事件，最后仍然通过UiAutomation中获取到的InputManagerService系统服务执行了输入事件，包括Down、Move、Up事件
2、在使用系统服务输入事件前，首先获取到View距离Window的坐标，注意不是屏幕，因为Android的Window支持小窗口
3、这篇文章写了太久，后面还得细化……醉了……
