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LiveData的工作原理

前言

本篇文章主要讲解LiveData工作的原理,如果还不知道LiveData如何用的话,请参考官方文档。 LiveData的讲解涉及到了Lifecycle的知识,如果你还不了解LifeCycle,请参考文档LifeCycle介绍

介绍

LiveData是一个数据持有类,它可以通过添加观察者被其他组件观察其变更。不同于普通的观察者,它最重要的特性就是遵从应用程序的生命周期,如在Activity中如果数据更新了但Activity已经是destroy状态,LivaeData就不会通知Activity(observer)。当然。LiveData的优点还有很多,如不会造成内存泄漏等。

LiveData通常会配合ViewModel来使用,ViewModel负责触发数据的更新,更新会通知到LiveData,然后LiveData再通知活跃状态的观察者。

原理分析

下面直接看代码:

public class UserProfileViewModel extends ViewModel {
    private String userId;
    private MutableLiveData<User> user;
    private UserRepository userRepo;

    public void init(String userId) {
        this.userId = userId;
        userRepo = new UserRepository();
        user = userRepo.getUser(userId);
    }

    public void refresh(String userId) {
        user = userRepo.getUser(userId);
    }

    public MutableLiveData<User> getUser() {
        return user;
    }

}
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上面UserProfileViewModel内部持有 UserRepository 中 MutableLiveData的引用,并且提供了获取 MutableLiveData 的方法 getUser(),UserRepository 负责从网络或数据库中获取数据并封装成 MutableLiveData 然后提供给 ViewModel。

我们在 UserProfileFragment 中为 MutableLiveData 注册观察者,如下:

@Override
public void onActivityCreated(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
    super.onActivityCreated(savedInstanceState);
    String userId = getArguments().getString(UID_KEY);
    viewModel = ViewModelProviders.of(this).get(UserProfileViewModel.class);
    viewModel.init(userId);
    //标注1
    viewModel.getUser().observe(UserProfileFragment.this, new Observer<User>() {
        @Override
        public void onChanged(@Nullable User user) {
            if (user != null) {
                tvUser.setText(user.toString());
            }
        }
    });
}
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看标注1处,viewModel.getUser()获取到 MutableLiveData 也就是我们的 LiveData,然后调用 LiveData的observer方法,并把UserProfileFragment作为参数传递进去。observer() 方法就是我们分析的入口了,接下来我们看LiveData的observer()方法都做了什么:

@MainThread
public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<T> observer) {
    //标注1
    if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
        // ignore
        return;
    }
    //标注2
    LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);
    ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);
    if (existing != null && !existing.isAttachedTo(owner)) {
        throw new IllegalArgumentException("Cannot add the same observer"
                + " with different lifecycles");
    }
    if (existing != null) {
        return;
    }
    owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);
}
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可以看到,UserProfileFragment 是作为 LifeCycleOwner 参数传进来的,如果你的support包版本大于等于26.1.0,support包中的 Fragment 会默认继承自 LifecycleOwner,而 LifecycleOwner 可获取到该组件的 LifeCycle,也就知道了 UserProfileFragment 组件的生命周期(在这里默认大家已经了解过LifeCycle了)。
看标注1处,如果我们的 UserProfileFragment 组件已经是destroy状态的话,将直接返回,不会被加入观察者行列。如果不是destroy状态,就到标注2处,新建一个 LifecycleBoundObserver 将我们的 LifecycleOwner 和 observer保存起来,然后调用 mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper) 将observer和wrapper分别作为key和value存入Map中,putIfAbsent()方法会判断如果 value 已经能够存在,就返回,否则返回null。 如果返回existing为null,说明以前没有添加过这个观察者,就将 LifecycleBoundObserver 作为 owner 生命周期的观察者,也就是作为 UserProfileFragment 生命周期的观察者。
我们看下LifecycleBoundObserver 源码:

class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements GenericLifecycleObserver {
    @NonNull final LifecycleOwner mOwner;

    LifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer<T> observer) {
        super(observer);
        mOwner = owner;
    }

    @Override
    boolean shouldBeActive() {
        return mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED);
    }

    @Override
    public void onStateChanged(LifecycleOwner source, Lifecycle.Event event) {
        if (mOwner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
            removeObserver(mObserver);
            return;
        }
        activeStateChanged(shouldBeActive());
    }

    @Override
    boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {
        return mOwner == owner;
    }

    @Override
    void detachObserver() {
        mOwner.getLifecycle().removeObserver(this);
    }
}
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代码并不多,LifecycleBoundObserver 继承自 ObserverWrapper 并实现了 GenericLifecycleObserver接口,而 GenericLifecycleObserver 接口又继承自 LifecycleObserver 接口,那么根据 Lifecycle 的特性,实现了LifecycleObserver接口并且加入 LifecycleOwner 的观察者里就可以感知或主动获取 LifecycleOwner 的状态。

好了,看完了观察者,那么我们的LiveData什么时候会通知观察者呢?不用想,肯定是数据更新的时候,而数据的更新是我们代码自己控制的,如请求网络返回User信息后,我们会主动将User放入MutableLiveData中,这里我在UserRepository中直接模拟网络请求如下:

public class UserRepository {
    final MutableLiveData<User> data = new MutableLiveData<>();

    public MutableLiveData<User> getUser(final String userId) {
        if ("xiasm".equals(userId)) {
            data.setValue(new User(userId, "夏胜明"));
        } else if ("123456".equals(userId)) {
            data.setValue(new User(userId, "哈哈哈"));
        } else {
            data.setValue(new User(userId, "unknow"));
        }
        return data;
    }
}
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当调用getUser()方法的时候,我们调用MutableLiveData的setValue()方法将数据放入LiveData中,这里MutableLiveData实际上就是继承自LiveData,没有什么特别:

public class MutableLiveData<T> extends LiveData<T> {
    @Override
    public void postValue(T value) {
        super.postValue(value);
    }

    @Override
    public void setValue(T value) {
        super.setValue(value);
    }
}
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setValue()在放入User的时候必须在主线程,否则会报错,而postValue则没有这个检查,而是会把数据传入到主线程。我们直接看setValue()方法:

@MainThread
protected void setValue(T value) {
    assertMainThread("setValue");
    mVersion++;
    mData = value;
    dispatchingValue(null);
}
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首先调用assertMainThread()检查是否在主线程,接着将要更新的数据赋给mData,然后调用 dispatchingValue()方法并传入null,将数据分发给各个观察者,如我们的 UserProfileFragment。看 dispatchingValue()方法实现:

private void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
    if (mDispatchingValue) {
        mDispatchInvalidated = true;
        return;
    }
    mDispatchingValue = true;
    do {
        mDispatchInvalidated = false;
        //标注1
        if (initiator != null) {
            considerNotify(initiator);
            initiator = null;
        } else {
            //标注2
            for (Iterator<Map.Entry<Observer<T>, ObserverWrapper>> iterator =
                    mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
                considerNotify(iterator.next().getValue());
                if (mDispatchInvalidated) {
                    break;
                }
            }
        }
    } while (mDispatchInvalidated);
    mDispatchingValue = false;
}
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从标注1可以看出,dispatchingValue()参数传null和不传null的区别就是如果传null将会通知所有的观察者,反之仅仅通知传入的观察者。我们直接看标注2,通知所有的观察者通过遍历 mObservers ,将所有的 ObserverWrapper 拿到,实际上就是我们上面提到的 LifecycleBoundObserver,通知观察者调用considerNotify()方法,这个方法就是通知的具体实现了。

private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
    if (!observer.mActive) {
        return;
    }
    // Check latest state b4 dispatch. Maybe it changed state but we didn't get the event yet.
    //
    // we still first check observer.active to keep it as the entrance for events. So even if
    // the observer moved to an active state, if we've not received that event, we better not
    // notify for a more predictable notification order.
    if (!observer.shouldBeActive()) {
        observer.activeStateChanged(false);
        return;
    }
    if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
        return;
    }
    observer.mLastVersion = mVersion;
    //noinspection unchecked
    observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}
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如果观察者不是活跃状态,将不会通知此观察者,看最后一行,observer.mObserver.onChanged((T) mData),observer.mObserver就是我们调用LiveData的observer()方法传入的 Observer,然后调用 Observer 的 onChanged((T) mData)方法,将保存的数据mData传入,也就实现了更新。在看下我们实现的Observer:

viewModel.getUser().observe(UserProfileFragment.this, new Observer<User>() {
    @Override
    public void onChanged(@Nullable User user) {
        if (user != null) {
            tvUser.setText(user.toString());
        }
    }
});
复制代码

如果哪个控件要根据user的变更而及时更新,就在onChanged()方法里处理就可以了。到这里,LiveData已经能够分析完了,其实LiveData的实现还是要依赖于Lifecycle。