【安卓】Android Jetpack架构组件(四)之LiveData

一、 LiveData简介

LiveData是Jetpack架构组件Lifecycle 库的一部分，是一个可感知生命周期的可观察容器类 (Observable)。与常规的可观察类不同，LiveData 具有生命周期感知能力，这意味着它具有感知应用组件（如 Activity、Fragment 或 Service）的生命周期的能力，并且LiveData仅更新处于活跃生命周期状态的应用组件观察者。

因此，LiveData具有如下一些特效。

  • LiveData是一个持有数据的容器类，它持有的数据是可以被观察者订阅的，当数据发生变化时会通知观察者，观察者可以是 Activity、Fragment、Service 等对象。

  • LiveData 具有感知观察者的生命周期能力，并且只有当观察者处于激活状态（STARTED、RESUMED）才会接收到数据更新的通知，在未激活时会自动解除注册观察者，以降低内存泄漏的风险。

  • 使用 LiveData 保存数据时，由于数据和组件是分离的，所以当组件被销毁时可以保证数据不会丢失。

因此，我们认为LiveData就是一个数据容器，它负责将数据包裹起来，使数据成为被观察者，当数据发生变化时，LiveData会通知观察者以便观察者做出响应。

那相比其他的一些观察者技术，如RxJava什么的，LiveData有哪些优势吗，下面是官方给出的一些优点列举。

  • 确保 UI 界面始终和数据状态保持一致。

  • 不会发生内存泄漏。观察者绑定到 Lifecycle 对象并在其相关生命周期 destroyed 后自行解除绑定。

  • 不会因为 Activity 停止而发生奔溃。如 Activity执行finish方法后，它就不会收到任何LiveData 事件。

  • 不再需要手动处理生命周期。UI 组件只需观察相关数据，不需要停止或恢复观察，LiveData 会自动管理这些操作，因为 LiveData 可以感知生命周期状态的更改。

  • 数据始终保持最新状态。在生命周期从非激活状态变为激活状态，始终保持最新数据，如后台 Activity 在返回到前台后可以立即收到数据的最新状态。

  • 适当的配置更改。当配置发生更改（如屏幕旋转）而重建 Activity / Fragment，它会立即收到最新的可用数据。

  • 资源共享。LiveData 很适合用于组件（Activity / Fragment）之间的通信，以及共享数据资源。

二、 LiveData与ViewModel的关系

在Jetpack架构中，ViewModel的主要作用是存储各种数据，当然，我们也可以在ViewModel中处理一些数据逻辑。例如，我们可以在ViewModel中对加载的数据进行某些加工操作。

而对页面来说，它并不需要关心ViewModel中的数据逻辑，它只关心需要展示的数据是什么，并且在数据发生变化时通知页面数据的变化并做出相应的更新。而LiveData的作用就是包装ViewModel中数据，并让被观察者能够观察数据的变化。下图是官方Jetpack架构的示意图。【安卓】Android Jetpack架构组件(四)之LiveData

三、 LiveData的基本使用

3.1 使用步骤

LiveData的使用比较简单，主要会涉及以下几个步骤：

  • 创建 LiveData 实例以存储某种类型的数据，通常在ViewModel中完成。

  • 定义一个具有onChanged()方法的Observer对象，当LiveData持有数据发生变化时回调该方法。通常，我们可以在UI控制器类中创建该Observer对象，如Activity或Fragment。

  • 通过使用observe()方法将上述的LiveData对象和Observer对象关联在一起。这样Observer对象就与LiveData产生了订阅关系，当LiveData数据发生变化时通知，而在Observer更新数据，所以Observer通常是Activity和Fragment。

从上述步骤可以看出，LiveData使用了观察者模式，观察者通常是UI控制器，如Activity或Fragment，而被观察者则是LiveData包谷的数据对象， 当LiveData对象持有数据发生变化，会通知对它订阅的所有处于活跃状态的订阅者。

3.2 LiveData使用示例

3.2.1 创建 LiveData 对象

LiveData是一种可用于任何数据的封装容器，其中包括可实现 Collections 的对象，如 List。LiveData 对象通常存储在 ViewModel 对象中，并可通过 getter 方法进行访问，如下所示。

public class NameViewModel extends ViewModel {
private MutableLiveData<String> name;
public MutableLiveData<String> getName() {
if (name == null) {
name = new MutableLiveData<String>();
}
return name;
}
}

3.2.2 观察 LiveData 对象

在大多数情况下，我们可以应用组件的 onCreate() 方法中开始观察 LiveData 对象。并且，LiveData 仅在数据发生更改时才发送更新，并且仅发送给活跃观察者，如下所示。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private static final String TAG = "MainActivity";
private NameViewModel model;
private TextView nameTV;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
nameTV=findViewById(R.id.nameTV);
model = new ViewModelProvider(this).get(NameViewModel.class);
final Observer<String> nameObserver = new Observer<String>() {
@Override
public void onChanged(@Nullable final String newName) {
nameTV.setText(newName);
}
};
model.getName().observe(this, nameObserver);
}
}

当我们传递 nameObserver 参数的情况下调用 observe() 后，系统会立即调用 onChanged()，从而提供 mCurrentName 中存储的最新值，如果 LiveData 对象尚未在 mCurrentName 中设置值，则不会调用 onChanged()。事实上，最简单的LiveData使用方法是MutableLiveData，如下所示。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private static final String TAG="MainActivity";
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
MutableLiveData<String> mutableLiveData  = new MutableLiveData<>();
mutableLiveData.observe(this, new Observer<String>() {
@Override
public void onChanged(@Nullable final String s) {
Log.d(TAG, "onChanged:"+s);
}
});
mutableLiveData.postValue("Android应用开发实战");
}
}

3.2.3 更新 LiveData 对象

LiveData 本身没有公开可用的方法来更新存储的数据，如果需要修改LiveData的数据，可以使用MutableLiveData 类将公开 setValue(T) 和 postValue(T) 方法。通常情况下会在 ViewModel 中使用 MutableLiveData，然后 ViewModel 只会向观察者公开不可变的 LiveData 对象，如下所示。

    button.setOnClickListener(new OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
String anotherName = "John Doe";
model.getCurrentName().setValue(anotherName);
}
});

3.2.4 扩展 LiveData

如果观察者的生命周期处于 STARTED 或 RESUMED 状态，则 LiveData 会认为该观察者处于活跃状态。以下示例代码说明了如何扩展 LiveData 类。

    public class StockLiveData extends LiveData<BigDecimal> {
private StockManager stockManager;
private SimplePriceListener listener = new SimplePriceListener() {
@Override
public void onPriceChanged(BigDecimal price) {
setValue(price);
}
};
public StockLiveData(String symbol) {
stockManager = new StockManager(symbol);
}
@Override
protected void onActive() {
stockManager.requestPriceUpdates(listener);
}
@Override
protected void onInactive() {
stockManager.removeUpdates(listener);
}
}

在上面的示例中，我们首先建立一个StockLiveData并继承自LiveData，并重写了onActive和onInactive两个重要方法。

  • onActivite()：当有活跃状态的订阅者订阅LiveData时会回调该方法，意味着需要在这里监听数据的变化。

  • onInactive()：当没有活跃状态的订阅者订阅LiveData时会回调该方法，此时没有必要保持StockManage服务象的连接。

  • setValue()：注意到value=price这里是调用了setValue(price)方法，通过该方法更新LiveData的值，进而通知处于活跃状态的订阅者。

此时，LiveData会认为订阅者的生命周期处于STARTED或RESUMED状态时，该订阅者是活跃的，那么如何使用 StockLiveData 类呢，如下所示。

    public class MyFragment extends Fragment {
@Override
public void onViewCreated(@NonNull View view, @Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState);
LiveData<BigDecimal> myPriceListener = ...;
myPriceListener.observe(getViewLifeycleOwner(), price -> {
// Update the UI.
});
}
}

以Fragment作LifecycleOwner的实例传递到observer()方法中，这样就将Observer绑定到拥有生命周期的拥有者。由于LiveData可以在多个Activity、Fragment和Service中使用，所以可以创建单例模式。

    public class StockLiveData extends LiveData<BigDecimal> {
private static StockLiveData sInstance;
private StockManager stockManager;
private SimplePriceListener listener = new SimplePriceListener() {
@Override
public void onPriceChanged(BigDecimal price) {
setValue(price);
}
};
@MainThread
public static StockLiveData get(String symbol) {
if (sInstance == null) {
sInstance = new StockLiveData(symbol);
}
return sInstance;
}
private StockLiveData(String symbol) {
stockManager = new StockManager(symbol);
}
@Override
protected void onActive() {
stockManager.requestPriceUpdates(listener);
}
@Override
protected void onInactive() {
stockManager.removeUpdates(listener);
}
}

然后，我们就可以在 Fragment 中使用它，如下所示。

    public class MyFragment extends Fragment {
@Override
public void onViewCreated(@NonNull View view, @Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState);
StockLiveData.get(symbol).observe(getViewLifecycleOwner(), price -> {
// Update the UI.
});
}
}

3.2.5 转换 LiveData

有时候，我们希望在把数据分发给观察者之前进行一些处理，或者返回一个基于已有值的LiveData对象的另外一个LiveData对象，此时就会用到 Transformations类。转化LiveData时需要用到Transformations.map()和Transformations.switchMap()等方法。

Transformations.map()

例如，下面是使用Transformations.map()方法处理LiveData存储的数据，然后将其传递给下游的示例代码。

    LiveData<User> userLiveData = ...;
LiveData<String> userName = Transformations.map(userLiveData, user -> {
user.name + " " + user.lastName
});

Transformations.switchMap()

使用Transformations.switchMap()方法同样可以改变LiveData下游的结果，但传递给switchMap()函数的必须是一个LiveData对象，如下所示。

    private LiveData<User> getUser(String id) {
...;
}
LiveData<String> userId = ...;
LiveData<User> user = Transformations.switchMap(userId, id -> getUser(id) );

不过，这种转换方式是惰性的，也就是只有Observer来订阅数据的时候，才会进行转换。因此，当在ViewModel中使用一个Lifecycle对象，这种转换是一种很好的解决方案。例如，假设您有一个界面组件，该组件接受地址并返回该地址的邮政编码，那么我们可以使用switchMap()方法进行转化。

    class MyViewModel extends ViewModel {
private final PostalCodeRepository repository;
private final MutableLiveData<String> addressInput = new MutableLiveData();
public final LiveData<String> postalCode =
Transformations.switchMap(addressInput, (address) -> {
return repository.getPostCode(address);
});
public MyViewModel(PostalCodeRepository repository) {
this.repository = repository
}
private void setInput(String address) {
addressInput.setValue(address);
}
}

四、LiveData工作原理

通过前面的介绍，我们知道LiveData是一个可观察的数据持有者，并且它是具有组件生命周期感知能力的，那它是如何观察组件生命周期变化的呢？同时，LiveData仅更新处于活跃生命周期状态的应用组件观察者，也即是说LiveData并不会通知所有的观察者，它只会通知处于活跃状态的观察者，那么它是如何做到这一点的呢？

LiveData生命周期变化观察

前面介绍LiveData用法的时候提到，首先，我们创建 LiveData 实例，然后调用LiveData的observe方法来注册观察者，将ViewModel和LiveData关联起来。observe()方法的源码如下。

@MainThread
public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<? super T> observer) {
assertMainThread("observe");
if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
// ignore
return;
}
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);
}

可以发现，observe首先会判断组件当前的状态，如果状态为DESTROYED，那么直接return，这说明DESTROYED状态的组件是不允许注册的。然后，新建一个LifecycleBoundObserver包装类，将owner和observer传了进去。接下来，将observer和LifecycleBoundObserver存储到SafeIterableMap<Observer<? super T>, ObserverWrapper>mObservers中，注意，此处使用的是putIfAbsent方法，接下来对传入的值进行判断，如果传入key对应的value已经存在，就返回存在的value，不进行替换，如果不存在就添加key和value，返回null。

最后，通过owner.getLifecycle().addObserver()方法将LifecycleBoundObserver添加到Lifecycle中完成注册，这样处理之后LiveData就有了观察组件生命周期变化的能力。

LifecycleBoundObservers

LifecycleBoundObservers是LiveData的内部类，源码如下。

class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements LifecycleEventObserver {
@NonNull
final LifecycleOwner mOwner;
LifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer<? super T> observer) {
super(observer);
mOwner = owner;
}
@Override
boolean shouldBeActive() {
return mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED);
}
@Override
public void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source,
@NonNull 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);
}
}

LifecycleBoundObserver实现了GenericLifecycleObserver接口，当组件状态发生变化时，会调用onStateChanged方法，当组件处于DESTROYED状态时，会调用removeObserver方法移除observer。

而LifecycleBoundObserver继承了ObserverWrapper类，需要重写shouldBeActive方法，用于判断当前传入的组件的状态是否是Active状态，即处于STARTED和RESUMED状态。

ObserverWrapper

ObserverWrapper是Observer的包装类，LiveData的生命周期状态监听activeStateChanged方法就定义在抽象类ObserverWrapper中，源码如下。

private abstract class ObserverWrapper {
final Observer<? super T> mObserver;
boolean mActive;
int mLastVersion = START_VERSION;
ObserverWrapper(Observer<? super T> observer) {
mObserver = observer;
}
abstract boolean shouldBeActive();
boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {
return false;
}
void detachObserver() {
}
void activeStateChanged(boolean newActive) {
if (newActive == mActive) {
return;
}
mActive = newActive;
boolean wasInactive = LiveData.this.mActiveCount == 0;
LiveData.this.mActiveCount += mActive ? 1 : -1;
if (wasInactive && mActive) {
onActive();
}
if (LiveData.this.mActiveCount == 0 && !mActive) {
onInactive();
}
if (mActive) {
dispatchingValue(this);
}
}
}

activeStateChanged()方法会根据Active状态和处于Active状态的组件的数量，来对onActive方法和onInactive方法进行回调，我们可以使用这两个方法拓展LiveData对象。如果生命周期状态是Active状态，那么会调用dispatchingValue方法。

private void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
if (mDispatchingValue) {
mDispatchInvalidated = true;
return;
}
mDispatchingValue = true;
do {
mDispatchInvalidated = false;
if (initiator != null) {
considerNotify(initiator);
initiator = null;
} else {
for (Iterator<Map.Entry<Observer<? super T>, ObserverWrapper>> iterator =
mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
considerNotify(iterator.next().getValue());
if (mDispatchInvalidated) {
break;
}
}
}
} while (mDispatchInvalidated);
mDispatchingValue = false;
}

mDispatchingValue用于标记当前是否处于分发状态中，如果处于分发状态就会进行状态的分发，并最终调用considerNotify方法进行消息的分发，代码如下所示。

private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
if (!observer.mActive) {
return;
}
if (!observer.shouldBeActive()) {
observer.activeStateChanged(false);
return;
}
if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
return;
}
observer.mLastVersion = mVersion;
//noinspection unchecked
observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}

considerNotify方法中做了多次的判断，首先，判断ObserverWrapper的mActive值如果不为true就直接return。然后，判断当前observer对应组件的状态是不是Active，如果不是就会再次调用activeStateChanged方法并传入false，其方法内部会再次判断是否执行onActive方法和onInactive方法回调。如果判断条件都满足就继续调用Observer的onChanged方法，这个方法正是使用LiveData的observe方法的回调。

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