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在 Android 音视频开发中，“后台推流”是一个经典且棘手的需求。常见的场景包括：行车记录仪（熄屏录像）、智能安全帽（后台回传）、执法记录仪等。

传统的做法是将推流逻辑写在 Activity 中，但一旦用户按 Home 键或熄屏，Activity 及其持有的 Camera 资源极易被系统回收。为了解决这个问题，我们需要构建一个基于前台服务（Foreground Service）的独立采集架构。

本文将结合大牛直播SDK（SmartMediakit）的SmartPublisher模块的源码，深度拆解如何实现这一系统。

一、 整体架构设计：UI 与业务的彻底解耦

为了保证推流服务的稳定性，我们采用C/S（Client/Service）架构模式：

1. Service 层 (StreamMediaCameraService)：

   • 作为后台驻留的核心载体。

   • 负责持有Engine实例。

   • 提升进程优先级（前台服务），防止 OOM Killer 查杀。

2. Engine 层 (NTStreamMediaCameraEngineImpl)：

   • 业务大脑。封装 Camera2 API、AudioRecord 以及 Native 推流库。

   • 管理数据采集（YUV/PCM）到编码推流的全流程。

3. UI 层 (MainActivity)：

   • 纯展示与控制。只负责显示预览画面（TextureView）和发送控制指令（开关相机、开始推流）。

   • 即使 Activity 销毁（如屏幕旋转、内存回收），Service 和 Engine 依然存活。

4. 通信层 (NTStreamMediaBinder)：

   • 通过 Binder 机制，让 Activity 获取 Service 中的 Engine 句柄。

二、 核心实现一：构建“杀不死”的前台服务

在StreamMediaCameraService.java中，最关键的逻辑是适配 Android 8.0 到 Android 14 的前台服务机制。

1. 为什么需要前台服务？

Android 系统对后台应用限制极严。如果不启动前台服务（在通知栏显示一条常驻通知），App 切后台后几分钟内网络和 CPU 就会被限制，导致推流中断。

2. 代码实现详解

我们需要根据 Android 版本动态设置 Notification Channel 和 ServiceType（特别是 Android 10+ 必须声明 Camera/Microphone 类型）。

// [文件: StreamMediaCameraService.java] public void start_foreground_service() { try { String channelId = "nt_camera_service"; String channelName = "Background Camera Service"; // 1. 创建 NotificationManager NotificationManager manager = (NotificationManager) getSystemService(Context.NOTIFICATION_SERVICE); // 2. 适配 Android 8.0+ (Oreo): 必须创建 NotificationChannel if (Build.VERSION.SDK_INT >= 26) { NotificationChannel channel = new NotificationChannel(channelId, channelName, NotificationManager.IMPORTANCE_HIGH); manager.createNotificationChannel(channel); } // 3. 构建动态的 Notification 内容，实时显示当前状态 StringBuilder sb = new StringBuilder(256); sb.append("流媒体采集服务正在运行;"); if (engine_ != null) { if (engine_.is_opened_camera()) sb.append("摄像头已开启;"); if (engine_.is_audio_record_running()) sb.append("麦克风已开启;"); if (engine_.is_rtsp_stream_running()) sb.append("已输出RTSP流;"); } Notification.Builder builder = new Notification.Builder(this) .setSmallIcon(R.mipmap.ic_launcher) .setContentTitle("摄像头采集前台服务") .setContentText(sb.toString()); if (Build.VERSION.SDK_INT >= 26) builder.setChannelId(channelId); Notification notification = builder.build(); // 4. 启动前台服务 (核心适配点) final int id = 111; if (Build.VERSION.SDK_INT < 29) { // Android 9.0 及以下 startForeground(id, notification); } else { // Android 10.0+ (Q/R/S...): 必须显式声明服务类型 int type = 0; // 动态检查权限，防止 Crash if (Build.VERSION.SDK_INT >= 30 && check_camera_permission()) type |= ServiceInfo.FOREGROUND_SERVICE_TYPE_CAMERA; if (Build.VERSION.SDK_INT >= 30 && check_record_audio_permission()) type |= ServiceInfo.FOREGROUND_SERVICE_TYPE_MICROPHONE; startForeground(id, notification, type); } } catch (Exception e) { Log.e(TAG, "start_foreground Exception:", e); stopSelf(); } }

注意：在AndroidManifest.xml中也必须对应声明：

<service android:name=".StreamMediaCameraService" android:foregroundServiceType="camera|microphone" />

三、 核心实现二：Activity 与 Service 的安全绑定

MainActivity不直接newEngine，而是通过bindService获取。这保证了 Engine 的生命周期跟随 Service 而非 Activity。

1. Binder 定义

// [文件: NTStreamMediaBinder.java] public class NTStreamMediaBinder extends Binder { // 使用 AtomicReference 保证多线程安全 private final AtomicReference<NTStreamMediaCameraEngine> engine_ = new AtomicReference<>(); public NTStreamMediaCameraEngine get_stream_media_camera_engine() { return engine_.get(); } // ... attach/detach 逻辑 }

2. Service 中的绑定逻辑

// [文件: StreamMediaCameraService.java] @Override public void onCreate() { super.onCreate(); // Service 创建时，初始化 Engine，确保 Engine 和 Service 同生共死 this.engine_ = new NTStreamMediaCameraEngineImpl(getApplication(), service_handler_, running_thread_, lib_publisher_); } @Override public IBinder onBind(Intent intent) { // 当 Activity 绑定时，将 Engine 挂载到 Binder 上 binder_.attach(engine_); return binder_; }

3. Activity 中的获取逻辑

// [文件: MainActivity.java] private void onServiceConnected(NTStreamMediaBinder binder) { media_binder_ = binder; // 关键点：从 Binder 中拿到了活着的 Engine 实例 media_engine_ = get_stream_media_engine(); if (media_engine_ != null) { // 重新注册回调（因为 Activity 重建后回调对象变了） media_engine_callback_ = new NTStreamEngineCallbackImpl(); media_engine_callback_.reset(MainActivity.this); media_engine_.register_callback(media_engine_callback_); // 恢复预览 View（如果有的话） if (is_preview_camera_ && preview_view_.isAvailable()) media_engine_.set_camera_preview_view(preview_view_); } // ... }

四、 核心实现三：Camera2 数据采集与 Native 推流

这是整个系统的数据引擎。NTStreamMediaCameraEngineImpl负责协调Camera2Helper采集数据，并将数据投递给 JNI 层。

1. 数据的产生 (Camera2 API)

在Camera2Helper.java中，我们通过ImageReader获取 YUV 数据（格式通常为YUV_420_888）。

2. 数据的流转 (Java -> Native)

在NTStreamMediaCameraEngineImpl中，我们实现了Camera2Listener。这是性能最敏感的部分，直接决定了推流的延迟和流畅度。

// [文件: NTStreamMediaCameraEngineImpl.java] @Override public void onCameraImageData(Image image) { if (null == image) return; // 只有当推流开启时才处理数据，节省 CPU if (!stream_publisher_.is_publishing()) return; // 校验格式，必须是 YUV_420_888 if (image.getFormat() != ImageFormat.YUV_420_888) return; Image.Plane[] planes = image.getPlanes(); // 获取 Y, U, V 三个平面的数据指针和步长 ByteBuffer y_buffer = planes[0].getBuffer(); ByteBuffer u_buffer = planes[1].getBuffer(); ByteBuffer v_buffer = planes[2].getBuffer(); int y_row_stride = planes[0].getRowStride(); int u_row_stride = planes[1].getRowStride(); int v_row_stride = planes[2].getRowStride(); int uv_pixel_stride = planes[1].getPixelStride(); // 关键参数，决定是 I420 还是 NV21 等 int width = image.getWidth(); int height = image.getHeight(); // 获取旋转角度（处理横竖屏推流的关键） int rotation_degree = cameraImageRotationDegree_.get(); // 【核心调用】直接将 ByteBuffer 传递给 Native 层 (JNI) // 避免了在 Java 层进行 byte[] 拷贝，极大提升性能 stream_publisher_.PostLayerImageYUV420888ByteBuffer( 0, 0, 0, y_buffer, 0, y_row_stride, u_buffer, 0, u_row_stride, v_buffer, 0, v_row_stride, uv_pixel_stride, width, height, 0, 0, 0, 0, // 翻转和缩放参数 0, rotation_degree ); }

代码亮点：

• 零拷贝 (Zero Copy): 使用ByteBuffer直接在 Java 和 C++ 之间传递内存地址，避免了byte[]数组的反复拷贝，这对于 1080P/30fps 的高清流至关重要。

• 动态旋转: 通过rotation_degree参数，底层 SDK 自动处理图像旋转，确保观看端看到的画面方向正确。

五、 核心实现四：RTSP Server 与多路分发

系统不仅支持 RTMP 推流，还内置了一个轻量级的 RTSP Server。这意味着手机本身变成了一个 IPC（网络摄像机）。

// [文件: NTStreamMediaCameraEngineImpl.java] private boolean start_rtsp_stream_internal(String stream_name) { // 1. 确保 RTSP Server 端口已监听 long rtsp_server_handle = rtsp_server_.get_native(); if(0 == rtsp_server_handle) return false; // 2. 创建 SDK 推流实例 if (!test_and_create_sdk_instance()) return false; // 3. 设置流名称 (例如 rtsp://192.168.1.100:8554/stream1) stream_publisher_.SetRtspStreamName(stream_name); // 4. 将推流实例挂载到 Server 上 stream_publisher_.ClearRtspStreamServer(); stream_publisher_.AddRtspStreamServer(rtsp_server_handle); // 5. 启动流 if (!stream_publisher_.StartRtspStream()) { return false; } // 6. 启动水印线程 (可选) start_video_layer_post_thread(); return true; }

六、 工业级细节：电池优化白名单

仅仅依靠前台服务，在某些深度定制的 ROM（如 MIUI、EMUI）或 Android 高版本 Doze 模式下仍可能被限制网络。在MainActivity中，我们必须请求用户豁免电池优化。

// [文件: MainActivity.java] // 判断是否已在白名单中 private boolean isIgnoringBatteryOptimizations(){ if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) { String packageName = getPackageName(); PowerManager pm = (PowerManager) getSystemService(POWER_SERVICE); return pm.isIgnoringBatteryOptimizations(packageName); } return false; } // 跳转系统设置申请白名单 private void gotoSettingIgnoringBatteryOptimizations() { if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) { try { Intent intent = new Intent(); String packageName = getPackageName(); intent.setAction(Settings.ACTION_REQUEST_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATIONS); intent.setData(Uri.parse("package:" + packageName)); startActivityForResult(intent, REQUEST_IGNORE_BATTERY_CODE); } catch (Exception e) { Log.e(TAG, "gotoSettingIgnoringBatteryOptimizations Exception:", e); } } }

七、 总结

通过上述代码的拆解，我们利用大牛直播SDK的轻量级RTSP服务模块，构建了一个完整的 Android 后台流媒体采集系统：

1. 稳定性：利用Notification+Service+ForegroundServiceType适配，确保进程在后台不被查杀。

2. 高性能：通过Camera2 API+ByteBuffer+JNI实现 YUV 数据的零拷贝传输。

3. 灵活性：Service承载业务，Activity仅作展示，实现了完美的解耦，支持断线重连和后台静默推流。

4. 功能全：同时支持 RTMP 推流、RTSP 服务端、水印叠加、软硬编码自动切换。

这套架构不仅适用于 Demo 演示，更是开发行车记录仪、远程协助、无人机图传等商业级产品的坚实基础。

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