【安卓】Jetpack架构组件库-介绍与基本用法

• Z时代
• 2024-01-10
• 分类：技术分享

原文连接：https://mp.weixin.qq.com/s/V2haCRugRYCGDZrA9iw7bQ

前言

一、Jetpack 介绍

1、什么是Jetpack

Google 官方解释:

Jetpack 是一个由多个库组成的套件，可帮助开发者遵循最佳做法，减少样板代码并编写可在各种 Android 版本和设备中一致运行的代码，让开发者精力集中编写重要的代码。

Jetpack 是 Google 为解决 Android 开发碎片化，打造成熟健康生态圈提出的战略规划，是 Google 对 Android 未来提出的发展方向，同时它也是众多优秀 ++Android 组件的集合++。

2、为何使用 Android Jetpack

Google 官方解释:

• 遵循最佳做法：Android Jetpack 组件采用最新的设计方法构建，具有向后兼容性，可以减少崩溃和内存泄露。
• 消除样板代码：Android Jetpack 可以管理各种繁琐的 Activity（如后台任务、导航和生命周期管理），以便您可以专注于打造出色的应用。
• 减少不一致：这些库可在各种 Android 版本和设备中以一致的方式运作，助您降低复杂性。

Jetpack 的优势：

• [ ] Jetpack 拥有基于生命周期感知的能力，可以减少 NPE(空指针异常) 崩溃、内存泄漏，为开发出健壮且流畅的程序提供强力保障；
• [ ] Jetpack 可以消除大量重复样板式的代码，可以加速 Android 的开发进程，组件可搭配工作，也可单独使用，同时配合 Kotlin 语言特性能够显著提高工作效率；
• [ ] 统一开发模式，抛弃传统的 MVC, MVP；

3、JetPack 的构成

如上图：Jetpack 主要包括 4 个部分，分别是【Architecture：架构】、【UI：界面】、【behavior：行为】和【foundation：基础】。

Architecture，架构组件

1. Lifecycle：具备宿主生命周期感知能力的组件

特性：持有组件(如 Activity 或 Fragment)生命周期状态的信息，并且允许其他对象观察此状态；

1. LiveData：新一代具备生命周期感知能力的数据订阅、分发组件

特性：支持共享资源、支持黏性事件的分发、不再需要手动处理生命周期、确保界面符合数据状态；

1. ViewModel：具备生命周期感知能力的数据存储组件

特性：页面因配置变更导致的重启，此时数据不丢失；可以实现跨页面(跨 Activity)的数据共享；

1. SavedState 架构组件原理解析

特性：因内存不足，电量不足导致页面被回收时可以搭配 ViewModel 实现数据存储与恢复；

1. Room：轻量级 orm 数据库，本质上是一个 SQLite 抽象层

特性：使用简单(类似于 Retrofit 库)，通过注解的方式实现相关功能，编译时自动生成相关实现类

1. DataBinding：只是一种工具，解决的是 View 和数据之间的双向绑定

特性：支持数据与视图双向绑定、数据绑定空安全、减少模板代码、释放 Activity/Fragment 压力；

1. Paging: 列表分页组件，可以轻松完成分页预加载以达到无限滑动的效果

特性：巧妙融合 LiveData、提供多种数据源加载方式；
不足之处：不支持列表数据增删改，列表添加 HeaderView，FooterView 定位不准确；

1. Navigation 组件原理分析：端内统一路由组件

特性：能够为 Activity，Fragment，Dialog，FloatWindow 提供统一的路由导航服务，可以传递参数，指定导航动画，还支持深度链接等主要能力；
不足：十分依赖 xml 配置文件不利于组件化，模块化

1. WorkManager：新一代后台任务管理组件，service 能做的事情它都能做

特性：支持周期性任务调度、链式任务调度、丰富的任务约束条件、程序即便退出，依旧能保证任务的执行；

Foundationy，基础组件

1. Android KTX：优化了供 Kotlin 使用的 Jetpack 和 Android 平台 API，帮助开发者以更简洁、更愉悦、更惯用的方式使用 Kotlin 进行 Android 开发；
2. AppCompat：帮助较低版本的 Android 系统进行兼容；
3. Auto：开发 Android Auto 应用的组件，提供了适用于所有车辆的标准化界面和用户交互；
4. 检测：从 AndroidStudio 中快速检测基于 Kotlin 或 Java 的代码；
5. 多 Dex 处理：为具有多个 Dex 文件应用提供支持；
6. 安全：安全的读写加密文件和共享偏好设置；
7. 测试：用于单元和运行时界面测试的 Android 测试框架；
8. TV：构建可让用户在大屏幕上体验沉浸式内容的应用；
9. Wear OS：开发 Wear 应用的组件；

Behavior，行为组件

1. CameraX：帮助开发简化相机应用的开发工作，提供一致且易于使用的界面，适用于大多数 Android 设备，并可向后兼容至 Android 5.0(API 21)；
2. DownloadManager：处理长时间运行的 HTTP 下载的系统服务；
3. 媒体和播放：用于媒体播放和路由(包括 Google Cast)的向后兼容 API；
4. 通知：提供向后兼容的通知 API，支持 Wear 和 Auto；
5. 权限：用于检查和请求应用权限的兼容性 API；
6. 设置：创建交互式设置，建议使用 AndroidX Preference Library 库将用户可配置设置集成到应用中；
7. 分享操作：可以更轻松地实现友好的用户分享操作；
8. 切片：切片是一种 UI 模板，创建可在应用外部显示应用数据的灵活界面元素；

UI，界面组件

1. Animation and Transition：该框架包含用于常见效果的内置动画，并允许开发者创建自定义动画和生命周期回调；
2. Emoji Compatibility：即便用户没有更新 Android 系统也可以获取最新的表情符号；
3. Fragment：组件化界面的基本单位；
4. 布局：用 XML 中声明 UI 元素或者在代码中实例化 UI 元素；
5. 调色板：从调色板中提取出有用的信息；

所以接下来的关注点主要是在Architecture 架构部分

4、Jetpack 与 AndroidX

参考官网Jetpack使用

androidx介绍:

==androidx 命名空间中的工件包含 Android Jetpack 库。与支持库一样，androidx 命名空间中的库与 Android 平台分开提供，并向后兼容各个 Android 版本。==

==AndroidX 对原始 Android 支持库进行了重大改进，后者现在已不再维护。androidx 软件包完全取代了支持库，不仅提供同等的功能，而且提供了新的库。==

AndroidX 还包括以下功能：

++AndroidX 中的所有软件包都使用一致的命名空间，以字符串 androidx 开头。支持库软件包已映射到对应的 androidx.* 软件包。有关所有旧类到新类以及旧构建工件到新构建工件的完整映射，请参阅软件包重构页面。++

++与支持库不同，androidx 软件包会单独维护和更新。从版本 1.0.0 开始，androidx 软件包使用严格的语义版本控制。您可以单独更新项目中的各个 AndroidX 库。++

++版本 28.0.0 是支持库的最后一个版本。我们将不再发布 android.support 库版本。所有新功能都将在 androidx 命名空间中开发。++

所以，目前我们的项目【朴新网校】、【朴新助教】、【数学宝典】都已经迁移使用了androidx库。

androidx迁移参照官网

二、Jetpack架构组件库

1、应用架构指南

官网推荐应用架构：

在项目中运用到的框架的搭建基本基于改图，运用到的jetpack组件库有ViewModel、LiveData、DataBinding;接下来逐一介绍他们的特性和用法。

2、ViewModel & LiveData

ViewModel 类旨在以注重生命周期的方式存储和管理界面相关的数据。ViewModel 类让数据可在发生屏幕旋转等配置更改后继续留存。

LiveData 是一种可观察的数据存储器类。与常规的可观察类不同，LiveData 具有生命周期感知能力，意指它遵循其他应用组件（如 Activity、Fragment 或 Service）的生命周期。这种感知能力可确保 LiveData 仅更新处于活跃生命周期状态的应用组件观察者。

LiveData ， ViewModel 组件都是基于Lifecycle来实现的,LiveData&ViewModel也是结合使用的，接下来具体看下如何使用

声明依赖项

dependencies {
def lifecycle_version = "2.2.0"
// ViewModel
implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-viewmodel:$lifecycle_version"
// LiveData
implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-livedata:$lifecycle_version"
}

实现 ViewModel

架构组件为界面控制器提供了 ViewModel 辅助程序类，该类负责为界面准备数据。在配置更改期间会自动保留 ViewModel 对象，以便它们存储的数据立即可供下一个 Activity 或 Fragment 实例使用。例如，如果您需要在应用中显示用户列表，请确保将获取和保留该用户列表的责任分配给 ViewModel，而不是 Activity 或 Fragment，如以下示例代码所示：

public class MyViewModel extends ViewModel {
private MutableLiveData<List<User>> users;
public LiveData<List<User>> getUsers() {
if (users == null) {
users = new MutableLiveData<List<User>>();
loadUsers();
}
return users;
}
private void loadUsers() {
// Do an asynchronous operation to fetch users.
}
}

然后，您可以从 Activity 访问该列表，如下所示：

public class MyActivity extends AppCompatActivity {
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
// Create a ViewModel the first time the system calls an activity's onCreate() method.
// Re-created activities receive the same MyViewModel instance created by the first activity.
MyViewModel model = new ViewModelProvider(this).get(MyViewModel.class);
model.getUsers().observe(this, users -> {
// update UI
});
}
}

ViewModel在 Fragment 之间共享数据

使用 ViewModel 对象解决这一常见的难点。这两个 Fragment 可以使用其 Activity 范围共享 ViewModel 来处理此类通信

public class SharedViewModel extends ViewModel {
private final MutableLiveData<Item> selected = new MutableLiveData<Item>();
public void select(Item item) {
selected.setValue(item);
}
public LiveData<Item> getSelected() {
return selected;
}
}
//获取 ViewModelProvider 时,会收到相同的 SharedViewModel 实例（其范围限定为该 Activity）
public class MasterFragment extends Fragment {
private SharedViewModel model;
public void onViewCreated(@NonNull View view, Bundle savedInstanceState) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState);
//通过requireActivity() Fragment 会检索包含它们的 Activity
model = new ViewModelProvider(requireActivity()).get(SharedViewModel.class);
itemSelector.setOnClickListener(item -> {
model.select(item);
});
}
}
//获取 ViewModelProvider 时,会收到相同的 SharedViewModel 实例（其范围限定为该 Activity）
public class DetailFragment extends Fragment {
public void onViewCreated(@NonNull View view, Bundle savedInstanceState) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState);
//通过requireActivity() Fragment 会检索包含它们的 Activity
SharedViewModel model = new ViewModelProvider(requireActivity()).get(SharedViewModel.class);
model.getSelected().observe(getViewLifecycleOwner(), { item ->
// Update the UI.
});
}
}

该方法的优势：

• Activity 不需要执行任何操作，也不需要对此通信有任何了解。
• 除了 SharedViewModel 约定之外，Fragment 不需要相互了解。如果其中一个 Fragment 消失，另一个 Fragment 将继续照常工作。
• 每个 Fragment 都有自己的生命周期，而不受另一个 Fragment 的生命周期的影响。如果一个 Fragment 替换另一个 Fragment，界面将继续工作而没有任何问题。

使用 LiveData 对象

官网使用参考

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，如以下示例中所示：

public class NameViewModel extends ViewModel {
// Create a LiveData with a String
private MutableLiveData<String> currentName;
public MutableLiveData<String> getCurrentName() {
if (currentName == null) {
currentName = new MutableLiveData<String>();
}
return currentName;
}
// Rest of the ViewModel...
}

最初，LiveData 对象中的数据并未经过设置。

注意：请确保用于更新界面的 LiveData 对象存储在 ViewModel 对象中，而不是将其存储在 Activity 或 Fragment 中，原因如下：
1、避免 Activity 和 Fragment 过于庞大。现在，这些界面控制器负责显示数据，但不负责存储数据状态。
2、将 LiveData 实例与特定的 Activity 或 Fragment 实例分离开，并使 LiveData 对象在配置更改后继续存在。

2、观察 LiveData 对象

在大多数情况下，在应用组件的 onCreate() 方法是开始观察 LiveData 对象原因如下：

1、确保系统不会从 Activity 或 Fragment 的 onResume() 方法进行冗余调用。

2、确保 Activity 或 Fragment 变为活跃状态后具有可以立即显示的数据。一旦应用组件处于 STARTED 状态，就会从它正在观察的 LiveData 对象接收最新值。只有在设置了要观察的 LiveData 对象时，才会发生这种情况。

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。此行为的一种例外情况是，观察者从非活跃状态更改为活跃状态时也会收到更新。此外，如果观察者第二次从非活跃状态更改为活跃状态，则只有在自上次变为活跃状态以来值发生了更改时，它才会收到更新。

以下示例代码说明了如何开始观察 LiveData 对象：

    public class NameActivity extends AppCompatActivity {
private NameViewModel model;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
// Other code to setup the activity...
// Get the ViewModel.
model = new ViewModelProvider(this).get(NameViewModel.class);
// Create the observer which updates the UI.
final Observer<String> nameObserver = new Observer<String>() {
@Override
public void onChanged(@Nullable final String newName) {
// Update the UI, in this case, a TextView.
nameTextView.setText(newName);
}
};
// Observe the LiveData, passing in this activity as the LifecycleOwner and the observer.
model.getCurrentName().observe(this, nameObserver);
}
}

3、更新 LiveData 对象

LiveData 没有公开可用的方法来更新存储的数据。MutableLiveData 类将公开 setValue(T) 和 postValue(T) 方法，如果您需要修改存储在 LiveData 对象中的值，则必须使用这些方法。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。

设置观察者关系后，您可以更新 LiveData 对象的值（如以下示例中所示），这样当用户点按某个按钮时会触发所有观察者：

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

注意：
您必须调用 setValue(T) 方法以从主线程更新 LiveData 对象。
如果在 worker 线程中执行代码，则您可以改用 postValue(T) 方法来更新 LiveData 对象。

3、Data Binding

Data Binding是一种支持库，借助该库，您可以使用声明性格式（而非程序化地）将布局中的界面组件绑定到应用中的数据源。

布局通常是使用调用界面框架方法的代码在 Activity 中定义的。例如，以下代码调用 findViewById() 来查找 TextView 微件并将其绑定到 viewModel 变量的 userName 属性：

    TextView textView = findViewById(R.id.sample_text);
textView.setText(viewModel.getUserName());

以下示例展示了如何在布局文件中使用Data Binding 将文本直接分配到TextView。这样就无需调用上述任何 Java 代码。请注意赋值表达式中 @{} 语法的使用：

<TextView
android:text="@{viewmodel.userName}" />

Data Binding使用场景：

布局和绑定表达式

数据绑定的布局以根标记 layout 开头，后跟 data 元素和 view 根元素。如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<layout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
<!--data 中的 user 变量描述了可在此布局中使用的属性。    -->
<data>
<variable name="user" type="com.example.User"/>
</data>
<LinearLayout
android:orientation="vertical"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent">
<!--布局中的表达式使用“@{}”语法给控件赋值。-->
<TextView android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="@{user.firstName}"/>
<TextView android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="@{user.lastName}"/>
</LinearLayout>
</layout>

==系统会为每个布局文件生成一个绑定类==。

1、默认情况下，类名称基于布局文件的名称，它会转换为驼峰形式并在末尾添加 Binding 后缀。

2、以上布局文件名为 activity_main.xml，因此生成的对应类为 ActivityMainBinding，==且都是ViewDataBinding的子类，所有布局对应的生成的绑定类都可以是ViewDataBinding类==

3、此类包含从布局属性（例如，user 变量）到布局视图的所有绑定，并且知道如何为绑定表达式指定值。

4、建议的绑定创建方法是在扩充布局时创建，如以下示例所示：

    @Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
ActivityMainBinding binding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.activity_main);
User user = new User("Test", "User");
binding.setUser(user);
}

a、Activity 数据绑定 ( DataBinding ) :

    @Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
//DataBindingUtil类方法
ActivityMainBinding binding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.activity_main);
//生成的布局绑定类的inflate()方法
//ActivityMainBinding binding = ActivityMainBinding.inflate(getLayoutInflater());
User user = new User("Test", "User");
binding.setUser(user);
}

b、 Fragment、ListView 或 RecyclerView 适配器中使用数据绑定 ( DataBinding )

    ListItemBinding binding = ListItemBinding.inflate(layoutInflater, viewGroup, false);
// or
ListItemBinding binding = DataBindingUtil.inflate(layoutInflater, R.layout.list_item, viewGroup, false);

Data Binding绑定表达式：

xml里支持使用以下表达式：

• 算术运算符 + - / * %
• 字符串连接运算符 +
• 逻辑运算符 && ||
• 二元运算符 & | ^
• 一元运算符 + - ! ~
• 移位运算符 >> >>> <<
• 比较运算符 == > < >= <=（请注意，< 需要转义为 <）
• instanceof
• 分组运算符 ()
• 字面量运算符 - 字符、字符串、数字、null
• 类型转换
• 方法调用
• 字段访问
• 数组访问 []
• 三元运算符 ?:

不支持以下表达式：

• this
• super
• new
• 显式泛型调用

a、变量

<!--变量给控件赋值-->
android:text="@{user.name}"
<!--控件给变量赋值（双向绑定）-->
android:text="@={user.name}"

b、Null 合并运算符(空运算符)

android:text="@{user.displayName ?? user.lastName}"
//等效于如下三目表达式
android:text="@{user.displayName != null ? user.displayName : user.lastName}"

c、视图引用

<EditText
android:id="@+id/example_text"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_width="match_parent"/>
<TextView
android:id="@+id/example_output"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="@{exampleText.text}"/>

d、显示隐藏控制

<data>
<import type="android.view.View"/>
</data>
android:visibility="@{student.boy ? View.VISIBLE : View.INVISIBLE}"

e、事件处理

方法引用：

==android:onClick="@{handlers::onClickFriend}"==

绑定表达式可将视图的点击监听器分配给MyHandlers 类的 onClickFriend() 方法，如下所示：

    public class MyHandlers {
public void onClickFriend(View view) { ... }
}

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<layout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
<data>
<variable name="handlers" type="com.example.MyHandlers"/>
<variable name="user" type="com.example.User"/>
</data>
<LinearLayout
android:orientation="vertical"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent">
<TextView android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="@{user.firstName}"
android:onClick="@{handlers::onClickFriend}"/>
</LinearLayout>
</layout>

监听器绑定：

==android:onClick="@{() -> presenter.onSaveClick(task)}"==

绑定表达式可将视图的点击事件绑定打给Presenter 类的 onSaveClick(Task task) 方法，如下所示：

    public class Presenter {
public void onSaveClick(Task task){}
}

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<layout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
<data>
<variable name="task" type="com.android.example.Task" />
<variable name="presenter" type="com.android.example.Presenter" />
</data>
<LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent">
<Button android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content"
android:onClick="@{() -> presenter.onSaveClick(task)}" />
</LinearLayout>
</layout>

android:onClick="@{(view) -> presenter.onSaveClick(task)}"

    public class Presenter {
public void onSaveClick(View view, Task task){}
}

android:onClick="@{(theView) -> presenter.onSaveClick(theView, task)}"

    public class Presenter {
public boolean onLongClick(View view, Task task) { }
}

android:onLongClick="@{(theView) -> presenter.onLongClick(theView, task)}"

< END >

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