通过无障碍控制 Compose 界面滚动的实战和原理剖析

前言

针对 Compose UI 工具包，开发者不仅需要掌握如何使用新的 UI 组件达到 design 需求，更需要了解和实现与 UI 的交互逻辑。

比如 touch 事件、Accessibility 事件等等。

Compose 中对 touch 事件的处理和原理，笔者已经在《通过调用栈快速探究 Compose 中 touch 事件的处理原理》里进行了阐述
Compose 中对 Accessibility 事件的支持和基本原理，笔者已经在《一文读懂 Compose 支持 Accessibility 无障碍的原理》里进行了介绍

那么将两个话题相结合，不禁要好奇：利用 Accessibility 针对 Compose 界面模拟 touch 交互，是否真的有效，个中原理又如何？

本文将通过无障碍 DEMO 对 Google Compose 项目 Accompanist 中的 Horizontal Pager sample 模拟注入 Scroll 滚动事件，看下实际效果，并对原理链路进行剖析。

向 Compose 模拟滚动事件

无障碍 DEMO，本来想直接复用曾经红极一时的 AccessibilityTool 开源项目。奈何代码太老编译不过，遂直接写了个 DEMO 来捕捉 AccessibilityEvent 然后分析 AccessibilityNodeInfo。

当发现是节点属于 Accompanist 的包名（com.google.accompanist.sample），且可滚动 scrollable 的话，通过无障碍模拟注入 ACTION_SCROLL_FORWARD 的 action。

 public class MyAccessibilityService extends AccessibilityService {...@Overridepublic void onAccessibilityEvent(AccessibilityEvent event) {Log.i(TAG, "onAccessibilityEvent() event: " + event);AccessibilityNodeInfo root;ArrayList<AccessibilityNodeInfo> roots = new ArrayList<>();ArrayList<AccessibilityNodeInfo> nodeList = new ArrayList<>();try {switch (event.getEventType()) {case AccessibilityEvent.TYPE_WINDOW_STATE_CHANGED:Log.i(TAG, "TYPE_WINDOW_STATE_CHANGED()");roots.add(service.getRootInActiveWindow());findAllNode(roots, nodeList);printComposeNode(nodeList);roots.clear();nodeList.clear();break;...}} catch (Throwable e) {e.printStackTrace();}}private void printComposeNode(ArrayList<AccessibilityNodeInfo> root) {for (AccessibilityNodeInfo node : root) {if (node.getPackageName().equals("com.google.accompanist.sample")&& node.getClassName().equals("android.view.View")) {node.performAction(AccessibilityNodeInfo.ACTION_SCROLL_FORWARD);}}}...}

《一文读懂 Compose 支持 Accessibility 无障碍的原理》里我们介绍过，Compose 通过无障碍代理 AccessibilityDelegate 依据 UI 组件的类型、情况，进行 AccessibilityNodeInfo 实例的构造。

为了兼容传统 View 的内容，会针对实例里的 className 属性进行一定程度的了改写，但范围有限。

像 LazyColumn 这种的组件，并没有和传统的可滚动的 ListView、ScrollView、RecylerView 的名称进行转换，用的仍然是默认的 View 名称。

所以咱们的无障碍 DEMO 不能像以前那样在判断 isScrollable 之外再额外判断 ListView 等传统可滚动 View 的名称了。

话不多说，我们将无障碍 DEMO 在系统的无障碍设置中启用，选择 “allow” 即可。

然后运行下 Accompanist 的 Horizontal Pager 界面，打印下收集到的 AccessibilityNodeInfo 信息。

android.view.accessibility.AccessibilityNodeInfo@1cfed; ... 
packageName: com.google.accompanist.sample; className: android.view.View; ... 
enabled: true; ... scrollable: true; ...  
actions: [AccessibilityAction: ... AccessibilityAction: ACTION_SCROLL_FORWARD - null]...

可以看到：

className 果然是 android.view.View
scrollable 是 true
支持的 AccessibilityAction 有 ACTION_SCROLL_FORWARD 等

模拟滚动的效果如下，可以看到一打开 Horizontal Pager 的界面，就自动往右进行了翻页。

Compose 支持模拟滚动的原理

滚动界面 Horizontal Pager

想了解 Compose 支持通过无障碍模拟滚动的原理，首先需要了解一下 Horizontal Pager 界面的布局和物理手势上触发滚动的一些背景知识。

该布局主要采用 TopAppBar 展示 Title 栏，内容区域由 Column 组件堆叠。其中：

ScrollableTabRow 负责可以横向滚动的 Tab 栏的内容展示
HorizontalPager 负责各 Tab 对应内容的展示，会依据 page index 展示对应的 Text 文本，还需要监听 scroll 手势进行横向滚动

ScrollableTabRow 还需要监听 Tab 的点击事件进行 PagerState 的滚动，采用 animateScrollToPage() 进行。

     class HorizontalPagerTabsSample : ComponentActivity() {override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {...setContent {AccompanistSampleTheme {Surface {Sample()}}}}}@Composableprivate fun Sample() {Scaffold(topBar = {TopAppBar(title = { Text(stringResource(R.string.horiz_pager_title_tabs)) },backgroundColor = MaterialTheme.colors.surface,)},modifier = Modifier.fillMaxSize()) { padding ->val pages = remember {listOf("Home", "Shows", "Movies", "Books", "Really long movies", "Short audiobooks")}Column(Modifier.fillMaxSize().padding(padding)) {...ScrollableTabRow(selectedTabIndex = pagerState.currentPage,...) {pages.forEachIndexed { index, title ->Tab(...onClick = {coroutineScope.launch {pagerState.animateScrollToPage(index)}})}}HorizontalPager(...) { page ->Card {Box(Modifier.fillMaxSize()) {Text(text = "Page: ${pages[page]}",...)}}}}}}

animateScrollToPage() 的实现如下，主要是依据 page 计算滚动的 index 和 scrollOffset。然后调用通用的 LazyListState 的 animateScrollToItem() 执行 smooth 的滚动操作。

         public suspend fun animateScrollToPage(@IntRange(from = 0) page: Int,@FloatRange(from = -1.0, to = 1.0) pageOffset: Float = 0f,) {requireCurrentPage(page, "page")requireCurrentPageOffset(pageOffset, "pageOffset")try {...if (pageOffset.absoluteValue <= 0.005f) {lazyListState.animateScrollToItem(index = page)} else {lazyListState.scroll { }...if (target != null) {lazyListState.animateScrollToItem(index = page,scrollOffset = ((target.size + itemSpacing) * pageOffset).roundToInt())} else if (layoutInfo.visibleItemsInfo.isNotEmpty()) {...}}} finally {onScrollFinished()}}

animateScrollToItem() 由 LazyLayoutAnimateScrollScope 完成。

首先需要通过 LazyListState 的 scroll() 挂起函数请求准备执行 scroll 处理，获得调度之后通过 lambda 回调最重要的步骤：ScrollScope 的 scrollBy()。

     internal suspend fun LazyLayoutAnimateScrollScope.animateScrollToItem(...) {scroll {try {...while (loop && itemCount > 0) {...anim.animateTo(target,sequentialAnimation = (anim.velocity != 0f)) {if (!isItemVisible(index)) {// Springs can overshoot their target, clamp to the desired rangeval coercedValue = if (target > 0) {value.coerceAtMost(target)} else {value.coerceAtLeast(target)}val delta = coercedValue - prevValueval consumed = scrollBy(delta)...}if (isOvershot()) {snapToItem(index = index, scrollOffset = scrollOffset)loop = falsecancelAnimation()return@animateTo} ...}loops++}} catch (itemFound: ItemFoundInScroll) {...}}}

在内容区域手动滚动触发 scroll 的入口和点击 Tab 不同，来自 scroll gesture，但后续都是调用 ScrollScope 的 scrollBy() 完成。

详细链路不再赘述，感兴趣的同学可以 debug 跟一下。

     private class ScrollDraggableState(var scrollLogic: ScrollingLogic) : DraggableState, DragScope {var latestScrollScope: ScrollScope = NoOpScrollScope...override suspend fun drag(dragPriority: MutatePriority, block: suspend DragScope.() -> Unit) {scrollLogic.scrollableState.scroll(dragPriority) {latestScrollScope = thisblock()}}...}

收集滚动的无障碍语义

Compose 界面所需的 Accessibility 信息，都是通过 Semantics 语义机制来收集的，包括：AccessibilityEvent、AccessibilityNodeInfo 和 AccessibilityAction 信息。

Horizontal Pager 界面里负责主体内容展示的 HorizontalPager 组件，本质上是扩展 LazyRow 而来的，而 LazyRow 和 LazyColumn 一样最终经由 LazyList 抵达 LazyLayout 组件。

     internal fun LazyList(...) {...LazyLayout(modifier = modifier.then(state.remeasurementModifier).then(state.awaitLayoutModifier)// 收集语义.lazyLayoutSemantics(itemProviderLambda = itemProviderLambda,state = semanticState,orientation = orientation,userScrollEnabled = userScrollEnabled,reverseScrolling = reverseLayout).clipScrollableContainer(orientation).lazyListBeyondBoundsModifier(state,beyondBoundsItemCount,reverseLayout,orientation).overscroll(overscrollEffect)......)}

而 LazyLayout 初始化的时候会调用 lazyLayoutSemantics() 收集语义。

     internal fun Modifier.lazyLayoutSemantics(...): Modifier {val coroutineScope = rememberCoroutineScope()return this.then(remember(itemProviderLambda,state,orientation,userScrollEnabled) {val isVertical = orientation == Orientation.Vertical...val scrollByAction: ((x: Float, y: Float) -> Boolean)? = if (userScrollEnabled) {{ x, y ->...coroutineScope.launch {state.animateScrollBy(delta)}true}} else {null}...Modifier.semantics {...if (scrollByAction != null) {scrollBy(action = scrollByAction)}...}})}fun SemanticsPropertyReceiver.scrollBy(label: String? = null,action: ((x: Float, y: Float) -> Boolean)?) {this[SemanticsActions.ScrollBy] = AccessibilityAction(label, action)}

lazyLayoutSemantics() 会定义一个 scrollByAction 名称的 AccessibilityAction 实例，然后以 ScrollBy 为 key 存放到语义 map 中等待 Accessibility 机制查找和回调。

无障碍回调滚动 action

当其他 App 通过 AccessibilityNodeInfo 执行了 Action 之后，通过 AIDL 最终会进入目标 App 的 performActionHelper()。

我们以 ACTION_SCROLL_FORWARD 为例，关注下处理逻辑。

     internal class AndroidComposeViewAccessibilityDelegateCompat ... {...    private fun performActionHelper(...): Boolean {val node = currentSemanticsNodes[virtualViewId]?.semanticsNode ?: return false...when (action) {...AccessibilityNodeInfoCompat.ACTION_SCROLL_FORWARD,AccessibilityNodeInfoCompat.ACTION_SCROLL_BACKWARD,android.R.id.accessibilityActionScrollDown,android.R.id.accessibilityActionScrollUp,android.R.id.accessibilityActionScrollRight,android.R.id.accessibilityActionScrollLeft -> {// Introduce a few shorthands:val scrollForward = action == AccessibilityNodeInfoCompat.ACTION_SCROLL_FORWARDval scrollBackward = action == AccessibilityNodeInfoCompat.ACTION_SCROLL_BACKWARD...val scrollHorizontal = scrollLeft || scrollRight || scrollForward || scrollBackwardval scrollVertical = scrollUp || scrollDown || scrollForward || scrollBackward...val scrollAction =node.unmergedConfig.getOrNull(SemanticsActions.ScrollBy) ?: return falseval xScrollState =node.unmergedConfig.getOrNull(SemanticsProperties.HorizontalScrollAxisRange)if (xScrollState != null && scrollHorizontal) {var amountToScroll = viewport.widthif (scrollLeft || scrollBackward) {amountToScroll = -amountToScroll}if (xScrollState.reverseScrolling) {amountToScroll = -amountToScroll}if (node.isRtl && (scrollLeft || scrollRight)) {amountToScroll = -amountToScroll}if (xScrollState.canScroll(amountToScroll)) {return scrollAction.action?.invoke(amountToScroll, 0f) ?: false}}val yScrollState =node.unmergedConfig.getOrNull(SemanticsProperties.VerticalScrollAxisRange)if (yScrollState != null && scrollVertical) {...if (yScrollState.canScroll(amountToScroll)) {return scrollAction.action?.invoke(0f, amountToScroll) ?: false}}return false}...}}

当 Action 类型为 ACTION_SCROLL_FORWARD 的时候，赋值 scrollForward 变量
从 node 里获取是否支持 x 轴滚动：xScrollState
两者皆 OK 的话，从语义 map 里以 ScrollBy 为 key 查到的 AccessibilityAction 实例并回调

该 Action 即回到了语义收集时注入的 lambda：

     coroutineScope.launch {state.animateScrollBy(delta)}

State 的实现为 LazyLayoutSemanticState。

     internal fun LazyLayoutSemanticState(state: LazyListState,isVertical: Boolean): LazyLayoutSemanticState = object : LazyLayoutSemanticState {...override suspend fun animateScrollBy(delta: Float) {state.animateScrollBy(delta)}...}

其 animateScrollBy() 实际通过 LazyListState 的 animateScrollBy() 进行，其最终调用 ScrollScope 的 scrollBy()。

虽然入口稍稍不同，但最后的逻辑便和物理上手动点击 Tab 或者横向 scroll 一样，完成滚动操作，殊途同归。

     suspend fun ScrollableState.animateScrollBy(value: Float,animationSpec: AnimationSpec<Float> = spring()): Float {var previousValue = 0fscroll {animate(0f, value, animationSpec = animationSpec) { currentValue, _ ->previousValue += scrollBy(currentValue - previousValue)}}return previousValue}

结语

compose_accessibility_scroll.drawio.png

《一文读懂 Compose 支持 Accessibility 无障碍的原理》里已经介绍过 Compose 和 Accessibility 交互的大体原理，这里只将重点的 scroll 差异体现出来。

Compose 启动的时候根据可滚动组件收集对应语义，以 ScrollBy key 存到整体的 SemanticsConfiguration 中
接着在 Accessibility 激活需要准备 Accessibility 信息的时候，将数据提取到 AccessibilityNode 里发送出去
当 AccessibilityService 发送了 scroll Action 的时候，经由 AccessibilityDelegate 从 SemanticsConfiguration 里查找到对应的 AccessibilityAction 并执行
scrool 的执行由 ScrollScope 的 scrollBy() 完成，这和物理上执行滚动操作是一样的逻辑。

看了上述的 Compose 原理剖析之后，读者或许能感受到：除了开发者需要留意 UI 以外的交互细节，Compose 实现者更需要考虑如何将 UI 的各方各面和原生的 Android View 进行兼容。

不仅仅包括本文提到的 touch、accessibility，还包括大家不常关注到的相关开发细节。比如：