Android中如何检测重力感应变化：Sensor和SensorManager

在实际开发中我遇到一个让人很蛋疼的问题，大致是当我点击某一个按钮的时候，强制切换为横屏显示，这个很容易做到，只需在onclick里面调用setRequestedOrientation(ActivityInfo.SCREEN_ORIENTATION_LANDSCAPE),就能做到了。但是需求说还没完，当我横屏看完了之后，我把手机竖起来，又能切换成竖屏。可是这回我已经去掉了屏幕随重力感应变化而变化的响应了，除非再次调用setRequestedOrientation(ActivityInfo.SCREEN_ORIENTATION_FULL_SENSOR),注意参数。

貌似在activity中没有像oncreate这种生命周期回调函数一样来处理重力感应变化的重写方法。网上找了很久，才发现有一个叫做传感器的东西。这里要强调的是，虽然横竖屏切换与重力感应貌似有关，其实他们是两回事。横竖屏在重力感应中只是最粗略的说法了，你把手机平放着不动，重力感应都是时时刻刻发生着的，因为安卓设备能感应到很细微的震动。

Android中检测重力感应变化大致需要下面几个步骤：

得到传感器服务 getSystemService(SENSOR_SERVICE);

得到一个SensorManager，用来管理分配调度处理Sensor的工作，注意它并不服务运行于后台，真正属于Sensor的系统服务是SensorService，终端下#service list可以看到sensorservice: [android.gui.SensorServer]。

得到传感器类型 getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY);

当然还有各种千奇百怪的传感器，可以查阅Android官网API或者源码Sensor.java。

注册监听器 SensorEventListener

应用程序打开一个监听接口，专门处理传感器的数据，这个监听机制比较重要，被系统广泛使用。

实现监听器的回调函数 onSensorChanged, onAccuracyChanged

很多移动设备都内置了感应器，android通过Sensor和SensorManager类抽象了这些感应器，通过这些类可以使用android设备的传感器

一介绍Sensor类

SDK只有一句介绍“Class representing a sensor. Use getSensorList(int) to get the list of available Sensors.”，表示一个感应器的类，可以使用getSensorList方法（此方法属于接下来要讲的SensorManager）获得所有可用的感应器，该方法返回的是一个List

下面的列表显示了，Sensor所提供的所有服务

Constants
int TYPE_ACCELEROMETER A constant describing an accelerometer sensor type. //三轴加速度感应器返回三个坐标轴的加速度单位m/s2
int TYPE_ALL A constant describing all sensor types. //用于列出所有感应器
int TYPE_GRAVITY A constant describing a gravity sensor type. //重力感应器
int TYPE_GYROSCOPE A constant describing a gyroscope sensor type //陀螺仪可判断方向返回三个坐标轴上的角度
int TYPE_LIGHT A constant describing an light sensor type. //光线感应器单位 lux 勒克斯
int TYPE_LINEAR_ACCELERATION A constant describing a linear acceleration sensor type. //线性加速度
int TYPE_MAGNETIC_FIELD A constant describing a magnetic field sensor type. //磁场感应返回三个坐标轴的数值微特斯拉
int TYPE_ORIENTATION This constant is deprecated. use SensorManager.getOrientation() instead. //方向感应器已过时可以使用方法获得
int TYPE_PRESSURE A constant describing a pressure sensor type //压力感应器单位千帕斯卡
int TYPE_PROXIMITY A constant describing an proximity sensor type. //距离传感器
int TYPE_ROTATION_VECTOR A constant describing a rotation vector sensor type. //翻转传感器
int TYPE_TEMPERATURE A constant describing a temperature sensor type //温度传感器单位摄氏度

此类中包含的方法都是get型的用来获取所选sensor的一些属性，sensor类一般不需要new而是通过SensorManager的方法获得

二介绍SensorManager类

SDK解释：“SensorManager lets you access the device's sensors. Get an instance of this class by calling Context.getSystemService() with the argument SENSOR_SERVICE.
Always make sure to disable sensors you don't need, especially when your activity is paused. Failing to do so can drain the battery in just a few hours. Note that the system will not disable sensors automatically when the screen turns off. ”
SensorManager 允许你访问设备的感应器。通过传入参数SENSOR_SERVICE参数调用Context.getSystemService方法可以获得一个sensor的实例。永远记得确保当你不需要的时候，特别是Activity暂定的时候，要关闭感应器。忽略这一点肯能导致几个小时就耗尽电池，注意当屏幕关闭时，系统不会自动关闭感应器。

三常用的感应器

（1）获取加速度：加速度感应器

可以通过这个感应器获得三个浮点型

x-axis
y-axis

z-axis

可参阅《android 高级编程2》中的一个插图分析次数据

X Y Z分别对应values[0]到[2]

X表示左右移动的加速度

Y表示前后移动的加速度

Z表示垂直方向的加速度（测试时发现，将手机置于水平桌面稳定后 XY均为0 Z的值为9.4 约等于重力加速度，依次可以做一个简单的算法实现重力测力计，有时间会给大家一个例子）

下面先看一个基本的获取加速的demo，希望大家好好注意代码中的注释

/* 
 * @author octobershiner 
 * 2011 07 27 
 * SE.HIT 
 * 一个演示android加速度感应器的例子 
 * */
package uni.sensor; 
import java.util.Iterator; 
import java.util.List; 
import android.app.Activity; 
import android.content.Context; 
import android.hardware.Sensor; 
import android.hardware.SensorEvent; 
import android.hardware.SensorEventListener; 
import android.hardware.SensorManager; 
import android.os.Bundle; 
import android.util.Log; 
public class SensorDemoActivity extends Activity { 
    /** Called when the activity is first created. */
    //设置LOG标签 
    private static final String TAG = "sensor"; 
    private  SensorManager sm; 
    @Override 
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
        super.onCreate(savedInstanceState); 
        setContentView(R.layout.main); 
        //创建一个SensorManager来获取系统的传感器服务 
        sm = (SensorManager)getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE); 
        //选取加速度感应器 
        int sensorType = Sensor.TYPE_ACCELEROMETER; 
        /* 
         * 最常用的一个方法 注册事件 
         * 参数1 ：SensorEventListener监听器 
         * 参数2 ：Sensor 一个服务可能有多个Sensor实现，此处调用getDefaultSensor获取默认的Sensor 
         * 参数3 ：模式 可选数据变化的刷新频率 
         * */
        sm.registerListener(myAccelerometerListener,sm.getDefaultSensor(sensorType),SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL); 
    } 
    /* 
     * SensorEventListener接口的实现，需要实现两个方法 
     * 方法1 onSensorChanged 当数据变化的时候被触发调用 
     * 方法2 onAccuracyChanged 当获得数据的精度发生变化的时候被调用，比如突然无法获得数据时 
     * */
    final SensorEventListener myAccelerometerListener = new SensorEventListener(){ 
        //复写onSensorChanged方法 
        public void onSensorChanged(SensorEvent sensorEvent){ 
            if(sensorEvent.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER){ 
                Log.i(TAG,"onSensorChanged"); 
                //图解中已经解释三个值的含义 
                float X_lateral = sensorEvent.values\[0\]; 
                float Y_longitudinal = sensorEvent.values\[1\]; 
                float Z_vertical = sensorEvent.values\[2\]; 
                Log.i(TAG,"\\n heading "+X_lateral); 
                Log.i(TAG,"\\n pitch "+Y_longitudinal); 
                Log.i(TAG,"\\n roll "+Z_vertical); 
            } 
        } 
        //复写onAccuracyChanged方法 
        public void onAccuracyChanged(Sensor sensor , int accuracy){ 
            Log.i(TAG, "onAccuracyChanged"); 
        } 
    }; 
    public void onPause(){ 
        /* 
         * 很关键的部分：注意，说明文档中提到，即使activity不可见的时候，感应器依然会继续的工作，测试的时候可以发现，没有正常的刷新频率 
         * 也会非常高，所以一定要在onPause方法中关闭触发器，否则讲耗费用户大量电量，很不负责。 
         * */
        sm.unregisterListener(myAccelerometerListener); 
        super.onPause(); 
    } 
}

测试的时候会发现刷新的特别快，这就引出一个问题，如果真的要呈现在UI中的话，就会不断的绘制界面，非常耗费资源，所以《android高级编程》中给出了一个方案就是引入新的线程来刷新界面。

（2）获取用户移动方向

其实获取方向本应该很简单的事情，在文章前面部分看到有个TYPE_ORIENTATION 关键字，说明可以直接获取设备的移动方向，但是最新版的SDK加上了这么一句话“TYPE_ORIENTATION This constant is deprecated. use SensorManager.getOrientation() instead. ”也就是说，这种方式已经被取消，要开发者使用 SensorManager.getOrientation()来获取原来的数据。

实际上，android获取方向是通过磁场感应器和加速度感应器共同获得的，至于具体的算法SDK已经封装好了。也就是说现在获取用户方向有两种方式，一是官方推荐的，通过SensorManager.getOrientation()来获取，这个方法表面看似容易（那是因为你还没看到他的参数。。一会再说），但实际上需要用到两个感应器共同完成工作，特点是更加的准确。第二种方法非常简单，就像前一篇文章获取加速度一样，直接得到三个轴上的数据。从难一些的介绍吧，因为毕竟第一种方法会是android未来的一个选择，第二种不知道什么时候就要成为历史了。

android给我们提供的方向数据是一个float型的数组，包含三个方向的值如图

当你的手机水平放置时，被默认为静置状态，即XY角度均为0

values[0] 表示Z轴的角度：方向角，我们平时判断的东西南北就是看这个数据的，经过我的实验，发现了一个有意思的事情，也就是说使用第一种方式获得方向（磁场+加速度）得到的数据范围是（-180～180）,也就是说，0表示正北，90表示正东，180/-180表示正南，-90表示正西。而第二种方式（直接通过方向感应器）数据范围是（0～360）360/0表示正北，90表示正东，180表示正南，270表示正西。

values[1] 表示X轴的角度：俯仰角即由静止状态开始，前后翻转

values[2] 表示Y轴的角度：翻转角即由静止状态开始，左右翻转

可见统一获取方向的方法是必须的，因为处理这些数据的算法可能针对第一种获取方式，那么当用在第二种方式时，移植性就不好了。

看下面的方法

public static float[] getOrientation(float[] R, float[] values)

Since: API Level 3

Computes the device's orientation based on the rotation matrix.

When it returns, the array values is filled with the result:

values[0]: azimuth, rotation around the Z axis.
values[1]: pitch, rotation around the X axis.
values[2]: roll, rotation around the Y axis.

The reference coordinate-system used is different from the world coordinate-system defined for the rotation matrix:

X is defined as the vector product Y.Z(It is tangential to the ground at the device's current location and roughly points West).
Y is tangential to the ground at the device's current location and points towards the magnetic North Pole.
Z points towards the center of the Earth and is perpendicular to the ground.

All three angles above are in radiansand positivein the counter-clockwisedirection.

通常我们并不需要获取这个函数的返回值，这个方法会根据参数R[]的数据填充values[]而后者就是我们想要的。

那么R表示什么呢？又将怎么获取呢？

R[] 是一个旋转矩阵，用来保存磁场和加速度的数据，大家可以理解未加工的方向数据吧

R通过下面的静态方法获取，这个方法也是用来填充R[]

public static boolean getRotationMatrix(float[] R, float[] I, float[] gravity, float[] geomagnetic)

解释以下参数，第一个就是我们需要填充的R数组，大小是9

第二个是是一个转换矩阵，将磁场数据转换进实际的重力坐标中一般默认情况下可以设置为null

第三个是一个大小为3的数组，表示从加速度感应器获取来的数据在onSensorChanged中

第四个是一个大小为3的数组，表示从磁场感应器获取来的数据在onSensorChanged中

好了基本逻辑就是这样的，下面给大家演示一个简单的测试方向的例子，可以时刻监听用户的方向

/* 
 * @author octobershiner 
 * 2011 07 28 
 * SE.HIT 
 * 一个演示通过磁场和加速度两个感应器获取方向数据的例子 
 * */
package uni.sensor; 
import android.app.Activity; 
import android.content.Context; 
import android.hardware.Sensor; 
import android.hardware.SensorEvent; 
import android.hardware.SensorEventListener; 
import android.hardware.SensorManager; 
import android.os.Bundle; 
import android.util.Log; 
public class OrientationActivity extends Activity{ 
    private SensorManager sm; 
    //需要两个Sensor 
    private Sensor aSensor; 
    private Sensor mSensor; 
    float\[\] accelerometerValues = new float\[3\]; 
    float\[\] magneticFieldValues = new float\[3\]; 
    private static final String TAG = "sensor"; 
    @Override 
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
        // TODO Auto-generated method stub 
        super.onCreate(savedInstanceState); 
        setContentView(R.layout.main); 
        sm = (SensorManager)getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE); 
        aSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER); 
        mSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD); 
        sm.registerListener(myListener, aSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL); 
        sm.registerListener(myListener, mSensor,SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL); 
        //更新显示数据的方法 
        calculateOrientation(); 
    } 
    //再次强调：注意activity暂停的时候释放 
    public void onPause(){ 
        sm.unregisterListener(myListener); 
        super.onPause(); 
    }    
    final SensorEventListener myListener = new SensorEventListener() { 
    public void onSensorChanged(SensorEvent sensorEvent) { 
    if (sensorEvent.sensor.getType() == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) 
    magneticFieldValues = sensorEvent.values; 
    if (sensorEvent.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) 
        accelerometerValues = sensorEvent.values; 
    calculateOrientation(); 
    } 
    public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {} 
    }; 
    private  void calculateOrientation() { 
          float\[\] values = new float\[3\]; 
          float\[\] R = new float\[9\]; 
          SensorManager.getRotationMatrix(R, null, accelerometerValues, magneticFieldValues);          
          SensorManager.getOrientation(R, values); 
          // 要经过一次数据格式的转换，转换为度 
          values\[0\] = (float) Math.toDegrees(values\[0\]); 
          Log.i(TAG, values\[0\]+""); 
          //values\[1\] = (float) Math.toDegrees(values\[1\]); 
          //values\[2\] = (float) Math.toDegrees(values\[2\]); 
          if(values\[0\] >= -5 && values\[0\] < 5){ 
             Log.i(TAG, "正北"); 
          } 
          else if(values\[0\] >= 5 && values\[0\] < 85){ 
              Log.i(TAG, "东北"); 
          } 
          else if(values\[0\] >= 85 && values\[0\] <=95){ 
              Log.i(TAG, "正东"); 
          } 
          else if(values\[0\] >= 95 && values\[0\] <175){ 
              Log.i(TAG, "东南"); 
          } 
          else if((values\[0\] >= 175 && values\[0\] <= 180) || (values\[0\]) >= -180 && values\[0\] < -175){ 
              Log.i(TAG, "正南"); 
          } 
          else if(values\[0\] >= -175 && values\[0\] <-95){ 
              Log.i(TAG, "西南"); 
          } 
          else if(values\[0\] >= -95 && values\[0\] < -85){ 
              Log.i(TAG, "正西"); 
          } 
          else if(values\[0\] >= -85 && values\[0\] <-5){ 
              Log.i(TAG, "西北"); 
          } 
        } 
}

第二种方法，和这种比起来简单很多，其实大家可以完全参考获取加速度例子中的代码

只要把其中的两个Sensor。TYPE_ACCELEROMETER改成 Sensor.TYPE_ORIENTATIO就好了，但是第一种方法大家最好掌握，这应该是未来android的标准。