[Android] WindowManagerを使ってServiceから画像を表示させ続ける

他のアプリ画面上にアイコン画像などを表示させることが、ServiceとWindowManagerを組み合わせるとできます。
　

Android Studio
2021.2.1

SYSTEM_ALERT_WINDOW

通常、別のアプリが起動すると、当初あったアプリはバックグラウンドに移動させられてしまいます。ここではそのバックグラウンドから画像を表示させて、後から起動したアプリの上にかぶせてみようというものです。
　
Serviceなので確かにバックグラウンドで長期間のタスクを実行してくれますが、システムがユーザーに電池を消費していると知らせたりしますので、アプリをアンインストールされないように注意しましょう。

API 23からPermissionによるユーザーの許可が必要
API 26からは使えるレイヤーがTYPE_APPLICATION_OVERLAYになりそれまでの上位レイヤーは非推奨
API 28からはForeground Serviceでのパーミッシンが必要
API 30からMANAGE_OVERLAY_PERMISSION インテントはユーザーを常にシステム権限の画面に移動させられるようになった
API 31からstartActivityForResult()とonActivityResult()が非推奨
API 31からフォアグラウンドサービスの起動が制限されるようになった

目次
1. Settings.canDrawOverlays()
2. TYPE_APPLICATION_OVERLAY
3. サンプルコード

Settings.canDrawOverlays()

Settings.canDrawOverlays() から許可の有無を確認するようにします。

if (Settings.canDrawOverlays(this)){
    //...
}
else{
    // 許可されていない
    Intent intent = new Intent(Settings.ACTION_MANAGE_OVERLAY_PERMISSION,
        Uri.parse("package:" + getPackageName()));
    startActivity(intent);

    // 設定画面に移行
    launcher.launch(intent);
}

ActivityResultLauncher<Intent> launcher = registerForActivityResult(
    new ActivityResultContracts.StartActivityForResult(), result -> {
    // 許可されたか再確認
    if (Settings.canDrawOverlays(this)) {
        startForegroundService(intentService);
    }
    else{
        //...
    }
});

if (Settings.canDrawOverlays(this)){

//...

}

else{

// 許可されていない

Intent intent = new Intent(Settings.ACTION_MANAGE_OVERLAY_PERMISSION,

Uri.parse("package:" + getPackageName()));

startActivity(intent);

// 設定画面に移行

launcher.launch(intent);

}

ActivityResultLauncher<Intent> launcher = registerForActivityResult(

new ActivityResultContracts.StartActivityForResult(), result -> {

// 許可されたか再確認

if (Settings.canDrawOverlays(this)) {

startForegroundService(intentService);

}

else{

//...

}

});

　
システム権限の「他のアプリに重ねて表示を許可」を尋ねる表示が出てきます。
面倒な操作が増えましたが、権限を付与する際の意識を高めることで
ユーザーを保護するのが目的だそうです

当該アプリを選択
　

許可を与える

許可した後は、バック２回でアプリ画面戻ります
AppOpsManagerを使うと１回にできるなど工夫はあるようです

TYPE_APPLICATION_OVERLAY

API level 26まではいくつかのレイヤーが使えたのですが、残念ながら使用することは非推奨となりました。代わりにTYPE_APPLICATION_OVERLAYを使います。これは通常のアプリの上に表示できますが、設定画面などはできません

レイヤー表示はWindowManager.LayoutParamsを使って設定していきます。

int typeLayer = WindowManager.LayoutParams.TYPE_APPLICATION_OVERLAY;

WindowManager.LayoutParams params = new WindowManager.LayoutParams (
    WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT,
    WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT,
    typeLayer,
    WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE
            | WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL,
    PixelFormat.TRANSLUCENT);

// dipを取得
int dpScale = (int)getResources().getDisplayMetrics().density;

// 右上に配置
params.gravity=  Gravity.TOP | Gravity.END;
params.x = 20 * dpScale; // 20dp
params.y = 80 * dpScale; // 80dp

int typeLayer = WindowManager.LayoutParams.TYPE_APPLICATION_OVERLAY;

WindowManager.LayoutParams params = new WindowManager.LayoutParams (

WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT,

typeLayer,

WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE

| WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL,

PixelFormat.TRANSLUCENT);

// dipを取得

int dpScale = (int)getResources().getDisplayMetrics().density;

// 右上に配置

params.gravity= Gravity.TOP | Gravity.END;

params.x = 20 * dpScale; // 20dp

params.y = 80 * dpScale; // 80dp

レイヤータイプとflagsは様々ありますのでWindowManager.LayoutParams Referenceを確認してください。

サンプルコード

常時表示するアプリとするためにServiceの startService() あるいは startForegroundService() を使い、画像としてImageViewのアイコン（少々大きめですが）にしました。

service 00 100x100 - [Android] WindowManagerを使ってServiceから画像を表示させ続ける

[Android] Service の使い方

Servce はバックグラウンドで作業をさせたい場合に使います。システムは直ぐにスリープに入れてしまいます。それでも裏で色々やりたい場合に有...

また、startしたServiceは停止させるようにしておかないとトラブルになりますので、この常駐アイコンをタッチすることにより停止できるようにします。

　
MainActivity.java

//package com.example.testwindowmanager;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import androidx.activity.result.ActivityResultLauncher;
import androidx.activity.result.contract.ActivityResultContracts;
import android.content.Intent;
import android.net.Uri;
import android.provider.Settings;
import android.widget.Button;
import android.widget.Toast;


public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Intent intentService;

    private final ActivityResultLauncher<Intent> launcher
            = registerForActivityResult(
        new ActivityResultContracts.StartActivityForResult(),
        result -> {
            if (Settings.canDrawOverlays(this)) {
                startForegroundService(intentService);
            }
            else{
                Toast.makeText(getApplication(), R.string.message, 
                    Toast.LENGTH_LONG).show();
            }
        });

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        intentService = new Intent(getApplication(), TestService.class);

        // Serviceを開始するためのボタン
        Button buttonStart = findViewById(R.id.button_start);
        buttonStart.setOnClickListener(v -> {

            if (Settings.canDrawOverlays(this)){
                startForegroundService(intentService);
            }
            else{
                Intent intent = 
                    new Intent(Settings.ACTION_MANAGE_OVERLAY_PERMISSION,
                    Uri.parse("package:" + getPackageName()));
                startActivity(intent);

                launcher.launch(intent);
            }
        });
    }
}

//package com.example.testwindowmanager;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import android.os.Bundle;

import androidx.activity.result.ActivityResultLauncher;

import androidx.activity.result.contract.ActivityResultContracts;

import android.content.Intent;

import android.net.Uri;

import android.provider.Settings;

import android.widget.Button;

import android.widget.Toast;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

private Intent intentService;

private final ActivityResultLauncher<Intent> launcher

= registerForActivityResult(

new ActivityResultContracts.StartActivityForResult(),

result -> {

if (Settings.canDrawOverlays(this)) {

startForegroundService(intentService);

}

else{

Toast.makeText(getApplication(), R.string.message,

Toast.LENGTH_LONG).show();

}

});

@Override

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.activity_main);

intentService = new Intent(getApplication(), TestService.class);

// Serviceを開始するためのボタン

Button buttonStart = findViewById(R.id.button_start);

buttonStart.setOnClickListener(v -> {

if (Settings.canDrawOverlays(this)){

startForegroundService(intentService);

}

else{

Intent intent =

new Intent(Settings.ACTION_MANAGE_OVERLAY_PERMISSION,

Uri.parse("package:" + getPackageName()));

startActivity(intent);

launcher.launch(intent);

}

});

}

　
Serviceが呼ばれたら、WindowManagerにViewを追加して表示させます。
TestService.java

//package com.example.testwindowmanager;

import android.app.Notification;
import android.app.NotificationChannel;
import android.app.NotificationManager;
import android.app.PendingIntent;
import android.app.Service;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.graphics.PixelFormat;
import android.os.IBinder;
import android.util.Log;
import android.view.Gravity;
import android.view.LayoutInflater;
import android.view.MotionEvent;
import android.view.View;
import android.view.ViewGroup;
import android.view.WindowManager;

public class TestService extends Service {

    private Context context;
    private NotificationManager notificationManager;
    private View newView;
    private WindowManager windowManager;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();

        context = getApplicationContext();
        notificationManager = (NotificationManager)context
                .getSystemService(Context.NOTIFICATION_SERVICE);

        // inflaterの生成
        LayoutInflater layoutInflater = LayoutInflater.from(this);

        // レイアウトファイルからInfalteするViewを作成
        final ViewGroup nullParent = null;
        newView = layoutInflater.inflate(R.layout.service_layer, nullParent);
    }

    @Override
    public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {

        String channelId = "default";
        String title = context.getString(R.string.app_name);

        PendingIntent pendingIntent =
                PendingIntent.getActivity(context, 0, intent,
                        PendingIntent.FLAG_MUTABLE);

        // Notification　Channel 設定
        NotificationChannel channel = new NotificationChannel(
                channelId, title , NotificationManager.IMPORTANCE_DEFAULT);

        if(notificationManager != null){
            notificationManager.createNotificationChannel(channel);

            Notification notification = 
                new Notification.Builder(context, channelId)
                .setContentTitle(title)
                // android標準アイコンから
                .setSmallIcon(android.R.drawable.btn_star)
                .setContentText("APPLICATION_OVERLAY")
                .setAutoCancel(true)
                .setContentIntent(pendingIntent)
                .setWhen(System.currentTimeMillis())
                .build();

            // startForeground
            startForeground(1, notification);
        }

        int typeLayer = WindowManager.LayoutParams.TYPE_APPLICATION_OVERLAY;
        windowManager = (WindowManager)getApplicationContext()
                .getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);

        WindowManager.LayoutParams params = new WindowManager.LayoutParams (
                WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT,
                WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT,
                typeLayer,
                WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE
                        | WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL,
                PixelFormat.TRANSLUCENT);

        // dipを取得
        int dpScale = (int)getResources().getDisplayMetrics().density;

        // 右上に配置
        params.gravity=  Gravity.TOP | Gravity.END;
        params.x = 20 * dpScale; // 20dp
        params.y = 80 * dpScale; // 80dp

        // ViewにTouchListenerを設定する
        newView.setOnTouchListener((v, event) -> {
            Log.d("debug","onTouch");
            if(event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN){
                Log.d("debug","ACTION_DOWN");
            }
            if(event.getAction() == MotionEvent.ACTION_UP){
                Log.d("debug","ACTION_UP");

                // warning: override performClick()
                newView.performClick();

                // Serviceを自ら停止させる
                stopSelf();
            }
            return false;
        });

        // Viewを画面上に追加
        windowManager.addView(newView, params);

        return super.onStartCommand(intent, flags, startId);
    }

    @Override
    public void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        Log.d("debug","onDestroy");
        // Viewを削除
        windowManager.removeView(newView);
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return null;
    }
}

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//package com.example.testwindowmanager;

import android.app.Notification;

import android.app.NotificationChannel;

import android.app.NotificationManager;

import android.app.PendingIntent;

import android.app.Service;

import android.content.Context;

import android.content.Intent;

import android.graphics.PixelFormat;

import android.os.IBinder;

import android.util.Log;

import android.view.Gravity;

import android.view.LayoutInflater;

import android.view.MotionEvent;

import android.view.View;

import android.view.ViewGroup;

import android.view.WindowManager;

public class TestService extends Service {

private Context context;

private NotificationManager notificationManager;

private View newView;

private WindowManager windowManager;

@Override

public void onCreate() {

super.onCreate();

context = getApplicationContext();

notificationManager = (NotificationManager)context

.getSystemService(Context.NOTIFICATION_SERVICE);

// inflaterの生成

LayoutInflater layoutInflater = LayoutInflater.from(this);

// レイアウトファイルからInfalteするViewを作成

final ViewGroup nullParent = null;

newView = layoutInflater.inflate(R.layout.service_layer, nullParent);

}

@Override

public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {

String channelId = "default";

String title = context.getString(R.string.app_name);

PendingIntent pendingIntent =

PendingIntent.getActivity(context, 0, intent,

PendingIntent.FLAG_MUTABLE);

// Notification　Channel 設定

NotificationChannel channel = new NotificationChannel(

channelId, title , NotificationManager.IMPORTANCE_DEFAULT);

if(notificationManager != null){

notificationManager.createNotificationChannel(channel);

Notification notification =

new Notification.Builder(context, channelId)

.setContentTitle(title)

// android標準アイコンから

.setSmallIcon(android.R.drawable.btn_star)

.setContentText("APPLICATION_OVERLAY")

.setAutoCancel(true)

.setContentIntent(pendingIntent)

.setWhen(System.currentTimeMillis())

.build();

// startForeground

startForeground(1, notification);

}

int typeLayer = WindowManager.LayoutParams.TYPE_APPLICATION_OVERLAY;

windowManager = (WindowManager)getApplicationContext()

.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);

WindowManager.LayoutParams params = new WindowManager.LayoutParams (

WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT,

typeLayer,

WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE

| WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL,

PixelFormat.TRANSLUCENT);

// dipを取得

int dpScale = (int)getResources().getDisplayMetrics().density;

// 右上に配置

params.gravity= Gravity.TOP | Gravity.END;

params.x = 20 * dpScale; // 20dp

params.y = 80 * dpScale; // 80dp

// ViewにTouchListenerを設定する

newView.setOnTouchListener((v, event) -> {

Log.d("debug","onTouch");

if(event.getAction() == MotionEvent.ACTION_DOWN){

Log.d("debug","ACTION_DOWN");

}

if(event.getAction() == MotionEvent.ACTION_UP){

Log.d("debug","ACTION_UP");

// warning: override performClick()

newView.performClick();

// Serviceを自ら停止させる

stopSelf();

}

return false;

});

// Viewを画面上に追加

windowManager.addView(newView, params);

return super.onStartCommand(intent, flags, startId);

}

@Override

public void onDestroy() {

super.onDestroy();

Log.d("debug","onDestroy");

// Viewを削除

windowManager.removeView(newView);

}

@Override

public IBinder onBind(Intent intent) {

return null;

}

マニュフェストには、

FOREGROUND_SERVICE のPermissionをAndroidManifestに記述
SYSTEM_ALERT_WINDOWのPermissionの設定
Serviceクラスの記述

AndroidManifest.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    ...

    <uses-permission android:name="android.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW" />
    <!-- API 28 -->
    <uses-permission android:name="android.permission.FOREGROUND_SERVICE" />

    <application
        ...
        android:theme="@style/AppTheme">
        <activity android:name=".MainActivity">
            ...
        </activity>

        <service android:name=".TestService" />

    </application>

</manifest>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

...

<uses-permission android:name="android.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW" />

<uses-permission android:name="android.permission.FOREGROUND_SERVICE" />

<application

...

android:theme="@style/AppTheme">

...

</activity>

</application>

</manifest>

その他のファイル

MainActivityのレイアウトでは、サービスを起動するだけのボタンをとりあえずつくっておきますが、なくてもできないことはありません。
activity_main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical"
    android:gravity="center"
    tools:context=".MainActivity">

    <Button
        android:id="@+id/button_start"
        android:text="@string/button"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content" />

</LinearLayout>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="match_parent"

android:orientation="vertical"

android:gravity="center"

tools:context=".MainActivity">

<Button

android:id="@+id/button_start"

android:text="@string/button"

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content" />

</LinearLayout>

　
常駐するアイコン umbrella.png など、OverlayするViewのレイアウトを作成します。

今回はテストのためちょっと大きめの画像を張り付けてみます。

service_layer.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content">

    <ImageView
        android:src="@drawable/umbrella"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:contentDescription="@string/description"/>

</RelativeLayout>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content">

<ImageView

android:src="@drawable/umbrella"

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:contentDescription="@string/description"/>

</RelativeLayout>

　
strings.xml

<resources>
    <string name="app_name">YourAppName</string>
    <string name="button">Start</string>
    <string name="description">image</string>
</resources>

<string name="app_name">YourAppName</string>

<string name="button">Start</string>

<string name="description">image</string>

</resources>

Permissionを許可した後に、Serviceをスタートするとアイコンが表示されて、他のレイヤーの上位にいることがわかります。

　
startService()の場合は、しばらくするとシステムから終了させられてしまいます。startForegroundService()を使うとアプリ終了してもstatus barにアイコンが表示されてForegroundにあるアプリのようになり、シツコイ感もあります。尚、startForegroundService()はOreoからなので切り分けが必要です。
　
[モデル河村友歌]
　
　
関連ページ：

References:
WindowManager.LayoutParams
SYSTEM_ALERT_WINDOW
ACTION_MANAGE_OVERLAY_PERMISSION
canDrawOverlays(android.content.Context)
　