Android 官方架构组件（二）——LiveData
上一篇文章讲到了Android架构组件之一Lifecycle（Android 官方架构组件（一）——Lifecycle)，现在我们再来看看另一个成员LiveData。
系列文章
Android 官方架构组件（三）——ViewModel
LiveData是google发布的lifecycle-aware components中的一个组件，除了能实现数据和View的绑定响应之外，它最大的特点就是具备生命周期感知功能
LiveData的优点
- 能够确保数据和UI统一
LiveData采用了观察者模式，当数据发生变化时，主动通知被观察者。 - 解决内存泄露问题
由于LiveData会在Activity/Fragment等具有生命周期的lifecycleOwner组件调用onDestory的时候自动解绑，所以解决了可能存在的内存泄漏问题。之前我们为了避免这个问题，一般有注册绑定的地方都要解绑（即注册跟解绑要成对出现），而LiveData利用生命周期感知功能解决了这一问题，可以实现只需关心注册，而解绑会根据生命周期自动进行的功能。 - 当Activity停止时不会引起崩溃
当Activity组件处于inactive非活动状态时，它不会收到LiveData数据变化的通知。 - 不需要手动处理生命周期的变化
观察者并不需要手动处理生命周期变化对自身的逻辑的影响，只需要关心如何处理获取到的数据。LiveData能够感知Activity/Fragment等组件的生命周期变化，所以就完全不需要在代码中告诉LiveData组件的生命周期状态，当数据发生变化时，只在生命周期处于active下通知观察者，而在inactive下，不会通知观察者。 - 确保总能获取到最新的数据
什么意思呢？第一种情况，当观察者处于active活动状态。LiveData基于观察者模式，所以当数据发生变化，观察者能够马上获取到最新变化；第二种情况，当观察者处于inactive非活动状态。LiveData只能生命周期active下发送数据给观察者。举个例子，当Activity处于后台（inactive）时，LiveData接收到了新的数据，但这时候LiveData并不会通知该Activity，但是当该Activity重新返回前台（active）时会继续接收到最新的数据。一句话概括，LiveData是粘性的。 - configuration changes时，不需要额外的处理来保存数据我们知道，当你把数据存储在组件中时，当configuration
change（比如语言、屏幕方向变化）时，组件会被recreate，然而系统并不能保证你的数据能够被恢复的。当我们采用LiveData保存数据时，因为数据和组件分离了。当组件被recreate，数据还是存在LiveData中，并不会被销毁。 - 资源共享
通过继承LiveData类，然后将该类定义成单例模式，在该类封装监听一些系统属性变化，然后通知LiveData的观察者。
免费获取安卓开发架构的资料（包括Fultter、高级UI、性能优化、架构师课程、 NDK、Kotlin、混合式开发（ReactNative+Weex）和一线互联网公司关于android面试的题目汇总可以加：936332305 / 链接：点击链接加入【安卓开发架构】：https://jq.qq.com/?_wv=1027&k=515xp64
LiveData的简单使用
LiveData注册的观察者的两种方式：
// 这个方法添加的observer会受到owner生命周期的影响，在owner处于active状态时，有数据变化，会通知，
// 当owner处于inactive状态，不会通知，并且当owner的生命周期状态时DESTROYED时，自动removeObserver
public void observe (LifecycleOwner owner, Observer<? super T> observer)
// 这个方法添加的observer不存在生命周期概念，只要有数据变化，LiveData都会通知，并且不会自动remove
public void observeForever (Observer<? super T> observer)
LiveData发布修改的两种方式：
// 这个方法必须在主线程调用
protected void setValue (T value)
// 这个方式主要用于在非主线程调用
protected void postValue (T value) LiveData
官方API文档：https://developer.android.google.cn/reference/androidx/lifecycle/
LiveData举个例子：在Activity页面有一TextView，需要展示用户User的信息，User 类定义：
public class User {
public String name;
public int sex;
public User(String name, int sex) {
this.name = name;
this.sex = sex;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
", name='" + name + '\'' +
", sex='" + sex+ '\'' +
'}';
}
}
常规的做法：
// 获取User的数据后
mTvUser.setText(user.toString());
这样做的一个问题，如果获取或者修改User的来源不止一处，那么需要在多个地方更新TextView，并且如果在多处UI用到了User，那么也需要在多处更新。
怎么优化这个问题呢？使用 LiveData。很多时候，LiveData与ViewModel组合使用（ViewModel后续文章会分析），让LiveData持有User 实体，作为一个被观察者，当User改变时，通知所有使用User的观察者自动change。
首先构建一个UserViewModel如下：
public class UserViewModel extends ViewModel {
//声明userLiveData
private MutableLiveData<User> userLiveData;
//获取userLiveData
public LiveData getUserLiveData() {
if(userLiveData == null) {
userLiveData = new MutableLiveData<>();
}
return userLiveData;
}
}
然后注册观察者：
public class TestActivity extends AppCompatActivity {
private UserViewModel mModel;
private TextView mUserTextView;
@Override
public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState, @Nullable PersistableBundle persistentState) {
super.onCreate(savedInstanceState, persistentState);
mModel = ViewModelProviders.of(this).get(UserViewModel.class);
//创建用来更新ui的观察者，重写onChange方法，该方法会在数据发生变化时
//通过LiveData调用观察者的onChange对数据变化响应
final Observer<User> userObserver = new Observer<User>() {
@Override
public void onChanged(@Nullable User user) {
LogUtil.i(TAG, user.toString());
//当收到LiveData发来的新数据时，更新
mUserTextView.setText(user.toString());
}
};
//获取监听User数据的LiveData
LiveData userLiveData = mModel.getUserLiveData();
//注册User数据观察者
userLiveData.observe(this, userObserver);
}
}
数据源发送改变的时候：
mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
User user = new User("zhang san", 1)
//调用LiveData的setValue方法通知观察者数据变化
mModel.getUserLiveData().setValue(user);
}
});
这样使用到 User 的地方，UI 会自动更新，日志如下：
com.example.cimua I/TestActivity : User{name='zhang san', sex=1}
好了，LiveData的基本使用就是这么简单~~~
LiveData更多用法可以看官方文档https://developer.android.google.cn/topic/libraries/architecture/livedata
LiveData基本使用步骤总结：
- 创建LiveData
- 创建观察者Observer
- 调用LiveData的observe方法将LiveData以及Observer建立起发布-订阅关系
- 在适当的时机调用LiveData的setValue或者postValue发布新数据通知观察者
LiveData源码分析
LiveData 是基于观察者模式构建的，所以，我们分析LiveData的源码主要可以分成两部分：
- 订阅：即调用LiveData的observe方法注册
- 发布：即调用LiveData的setValue或者postValue方法发布数据
LiveData的订阅流程分析
现在我们先看看observe()方法，因为observeForever()方法的实现跟observe()是类似的，我们就不看了，这里只看observe()：
// 我们已经知道，LiveData能够感知生命周期的变化。从传入的第一个参数是LifecycleOwner类型，我们已经
// 可以知道，原来LiveData是基于Lifecycle架构的基础上扩展的，我们在前一篇Lifecyle文章中已经分析过
// Lifecyle组件了，LiveData就是封装了特定的LifecycleObserver并将其注册到LifecycleOwner中，用以感知
// 生命周期
public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<T> observer) {
// 如果LifecycleOwner的生命周期状态已经是DESTROYED，例如Activity已经destroy，
// 那么就没必要添加观察者，直接返回就可以了
if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
// ignore
return;
}
// 创建继承了GenericLifecycleObserver的LifecycleBoundObserver，并且将这个LifecycleBoundObserver
// 存进观察者集合mObservers中统一管理
LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);
ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);
if (existing != null && !existing.isAttachedTo(owner)) {
// 同一个observer对象，只有对应的lifecycleOwner不一样，才可以重新添加，否则直接抛异常
throw new IllegalArgumentException("Cannot add the same observer"
+ " with different lifecycles");
}
if (existing != null) {
return;
}
// 调用observe()这个方法添加的observer，只有Activity/Fragment等生命周期组件可见时
// 才会收到数据更新的通知，为了知道什么时候Activity/Fragment是可见的，这里需要注册到
// Lifecycle中感知生命周期
// 也是因为这个，observe()比observeForever()多了一个参数lifecycleOwner
owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);
}
接着我们在看看observe()方法中最重要的LifecycleBoundObserver：
private abstract class ObserverWrapper {
final Observer<T> mObserver;
boolean mActive;
int mLastVersion = START_VERSION;
ObserverWrapper(Observer<T> observer) {
mObserver = observer;
}
abstract boolean shouldBeActive();
boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {
return false;
}
void detachObserver() {
}
void activeStateChanged(boolean newActive) {
if (newActive == mActive) {
return;
}
// immediately set active state, so we'd never dispatch anything to inactive
// owner
mActive = newActive;
// LiveData.this.mActiveCount表示处于active状态的observer的数量
// 当mActiveCount大于0时，LiveData处于active状态
// 注意区分observer的active状态和 LiveData 的active状态
boolean wasInactive = LiveData.this.mActiveCount == 0;
LiveData.this.mActiveCount += mActive ? 1 : -1;
if (wasInactive && mActive) {
// inactive -> active
onActive();
}
if (LiveData.this.mActiveCount == 0 && !mActive) {
// mActiveCount在我们修改前等于1，也就是说，LiveData从active
// 状态变到了inactive
onInactive();
}
//如果是active状态，通知观察者数据变化（dispatchingValue方法在下一节发布中分析）
if (mActive) {
// observer从inactive到active，此时客户拿到的数据可能不是最新的，这里需要dispatch
// 关于他的实现，我们下一节再看
dispatchingValue(this);
}
}
}
class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements GenericLifecycleObserver {
@NonNull final LifecycleOwner mOwner;
LifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer<T> observer) {
super(observer);
mOwner = owner;
}
// 这个方法返回的是当前是否是active状态
@Override
boolean shouldBeActive() {
// 只有当生命周期状态是STARTED或者RESUMED时返回true，其他情况返回false
return mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED);
}
// 这个方法是由Lifecycle结构中的mLifecycleRegistry所调用，一旦LifecycleOwner的生命周期
// 发生变化，都会调用到onStateChanged这个方法进行生命周期转换的通知
@Override
public void onStateChanged(LifecycleOwner source, Lifecycle.Event event) {
// 上面我们说过，使用LiveData只需要关心注册，不需要关心何时解绑，这里就告诉我们答案：
// 当生命周期状态为DESTROYED，会自动removeObserver实现解绑，不会导致内存泄露。
if (mOwner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
removeObserver(mObserver);
return;
}
// 一开始创建LifecycleBoundObserver实例的时候，mActive默认为false，
// 当注册到Lifecycle后，Lifecycle会同步生命周期状态给我们（也就是回调本方法），
// 不熟悉lifecycle的读者，可以看前一篇讲述Lifecycle的文章
activeStateChanged(shouldBeActive());
}
@Override
boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {
return mOwner == owner;
}
@Override
void detachObserver() {
mOwner.getLifecycle().removeObserver(this);
}
}
到这里，LiveData的订阅流程就基本分析完了。
LiveData的发布流程分析
上面我们已经说了，LiveData发布修改有setValue已经postValue两种方式，其中setValue只能在主线程调用，postValue则没有这个限制。
我们从setValue的分析入手发布流程：
@MainThread
protected void setValue(T value) {
// 判断当前调用线程是否是主线程，如果不是，直接抛IllegalStateException异常
assertMainThread("setValue");
// 每次更新value，都会使mVersion + 1，ObserverWrapper也有一个字段，叫mLastVersion
// 通过比较这两个字段，可以避免重复通知观察者，还可以用于实现LiveData的粘性事件特性（后面会说到）
mVersion++;
// 将这次数据保存在LiveData的mData变量中，mData的值永远是最新的值
mData = value;
// 发布
dispatchingValue(null);
}
接着再看看 dispatchingValue方法：
// 如果参数initiator为null的话，表示要将新数据发布通知给所有observer
// 如果参数不为null的话，表示只通知给传入的观察者initiator
private void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
if (mDispatchingValue) {
mDispatchInvalidated = true;
return;
}
// 在observer的回调里面又触发了数据的修改
// 设置mDispatchInvalidated为true后，可以让下面的循环知道
// 数据被修改了，从而开始一轮新的迭代。
//
// 比方说，dispatchingValue -> observer.onChanged -> setValue -> dispatchingValue
// 这里return的是后面那个dispatchingValue，然后在第一个
// dispatchingValue会重新遍历所有的observer，并调用他们的onChanged。
//
// 如果想避免这种情况，可以在回调里面使用 postValue 来更新数据
mDispatchingValue = true;
do {
mDispatchInvalidated = false;
if (initiator != null) {
// 调用 observer.onChanged()
considerNotify(initiator);
initiator = null;
} else {
// initiator不为空，遍历mObservers集合，试图通知所有观察者
for (Iterator<Map.Entry<Observer<T>, ObserverWrapper>> iterator =
mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
considerNotify(iterator.next().getValue());
if (mDispatchInvalidated) {
// 某个客户在回调里面更新了数据，break后，这个for循环会重新开始
break;
}
}
}
} while (mDispatchInvalidated);
mDispatchingValue = false;
}
看过我那篇 lifecycle 源码分析的读者应该对 dispatchingValue 处理循环调用的方式很熟悉了。以这里为例，为了防止循环调用，我们在调用客户代码前先置位一个标志（mDispatchingValue），结束后再设为 false。如果在回调里面又触发了这个方法，可以通过 mDispatchingValue 来检测。
检测到循环调用后，再设置第二个标志（mDispatchInvalidated），然后返回。返回又会回到之前的调用，前一个调用通过检查 mDispatchInvalidated，知道数据被修改，于是开始一轮新的迭代。
接着继续看considerNotify方法：
private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
// 如果observer的状态不是active，那么不向该observer通知，直接返回
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;
}
// 上面的源码分析，我们知道每一次setValue或者postValue的调用都会是mVersion自增1，
// mLastVersion的作用是为了与mVersion作比较，这个比较作用主要有两点：
// 1.如果说mLastVersion >= mVersion，证明这个观察者已经接受过本次发布事件通知，不需要重复通知了，直接返回
// 2.实现粘性事件。比如有一个数据（LiveData）在A页面setValue()之后，则该数据（LiveData）中的
// 全局mVersion+1,也就标志着数据版本改变，然后再从A页面打开B页面，在B页面中开始订阅该LiveData，
// 由于刚订阅的时候内部的数据版本都是从-1开始，此时内部的数据版本就和该LiveData全局的数据
// 版本mVersion不一致，根据上面的原理图，B页面打开的时候生命周期方法一执行，则会进行notify，
// 此时又同时满足页面是从不可见变为可见、数据版本不一致等条件，所以一进B页面，B页面的订阅就会被响应一次
if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
return;
}
// 设置mLastVersion = mVersion，以免重复通知观察者
observer.mLastVersion = mVersion;
// 这里就最终调用了我们一开始通过observe()方法传入的observer中的onChange()方法
// 即新数据被发布给了observer
observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}
setValue的分析就到此为止了~
在setValue的基础上，分析postValue就比较简单了：
private final Runnable mPostValueRunnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
Object newValue;
synchronized (mDataLock) {
newValue = mPendingData;
mPendingData = NOT_SET;
}
//noinspection unchecked
setValue((T) newValue);
}
};
protected void postValue(T value) {
boolean postTask;
synchronized (mDataLock) {
postTask = mPendingData == NOT_SET;
mPendingData = value;
}
if (!postTask) {
return;
}
// 通过handler将mPostValueRunnable分发到主线程执行，其实最终执行的也是setValue方法
ArchTaskExecutor.getInstance().postToMainThread(mPostValueRunnable);
}
LiveData的源码就分析这么多了，更详细就需要到android源码里面找了。
总结
将LiveData的源码抽象为一张流程图来展示，下面的其他问题都可以在这张图中找到答案：
- LiveData为什么能够感知生命周期？
lifecycle-aware compents的核心就是生命周期感知，要明白LiveData为什么能感知生命周期，就要知道Google的这套生命周期感知背后的原理是什么，下面是我基于之前lifeycycle这套东西刚出来时候对源码进行的一个分析总结（现在的最新代码可能和之前有点出入，但是原理上基本是一样的）：
首先Activity/Fragment是LifecycleOwner（26.1.0以上的support包中Activity已经默认实现了LifecycleOwner接口）,内部都会有一个LifecycleRegistry存放生命周期State、Event等。而真正核心的操作是，每个Activity/Fragment在启动时都会自动添加进来一个Headless Fragment(无界面的Fragment)，由于添加进来的Fragment与Activity的生命周期是同步的，所以当Activity执行相应生命周期方法的时候，同步的也会执行Headless Fragment的生命周期方法，由于这个这个Headless Fragment对我们开发者来说是隐藏的，它会在执行自己生命周期方法的时候更新Activity的LifecycleRegistry里的生命周期State、Event, 并且notifyStateChanged来通知监听Activity生命周期的观察者。这样就到达了生命周期感知的功能，所以其实是一个隐藏的Headless Fragment来实现了监听者能感知到Activity的生命周期。
基于这套原理，只要LiveData注册了对Activity/Fragment的生命周期监听，也就拥有了感知生命周期的能力。
- LiveData为什么可以避免内存泄露？
由于LiveData会在Activity/Fragment等具有生命周期的lifecycleOwner onDestory的时候自动解绑，所以解决了可能存在的内存泄漏问题。之前我们为了避免这个问题，一般有注册绑定的地方都要解绑，而LiveData利用生命周期感知功能解决了这一问题。
我们可以知道，当Activity/Fragment的生命周期发生改变时，LiveData中的监听都会被回调，所以避免内存泄漏就变得十分简单，可以看上图，当LiveData监听到Activity onDestory时则removeObserve,使自己与观察者自动解绑。这样就避免了内存泄漏。
- LiveData为什么可以解决空指针异常？
我们通常在一个异步任务回来后需要更新View，而此时页面可能已经被回收，导致经常会出现View空异常，而LiveData由于具备生命周期感知功能，在界面可见的时候才会进行响应，如界面更新等，如果在界面不可见的时候发起notify，会等到界面可见的时候才进行响应更新。所以就很好的解决了空异常的问题。
- LiveData为什么是粘性的？
所谓粘性，也就是说消息在订阅之前发布了，订阅之后依然可以接受到这个消息，像EventBus实现粘性的原理是，把发布的粘性事件暂时存在全局的集合里，之后当发生订阅的那一刻，遍历集合，将事件拿出来执行。
而LiveData之所以本身就是粘性的，结合上面的原理图我们来分析一下，比如有一个数据（LiveData）在A页面setValue()之后，则该数据（LiveData）中的全局mVersion+1,也就标志着数据版本改变，然后再从A页面打开B页面，在B页面中开始订阅该LiveData,由于刚订阅的时候内部的数据版本都是从-1开始，此时内部的数据版本就和该LiveData全局的数据版本mVersion不一致，根据上面的原理图，B页面打开的时候生命周期方法一执行，则会进行notify，此时又同时满足页面是从不可见变为可见、数据版本不一致等条件，所以一进B页面，B页面的订阅就会被响应一次。这就是所谓的粘性，A页面在发消息的时候B页面是还没创建还没订阅该数据的，但是一进入B页面一订阅，之前在A中发的消息就会被响应。
免费获取安卓开发架构的资料（包括Fultter、高级UI、性能优化、架构师课程、 NDK、Kotlin、混合式开发（ReactNative+Weex）和一线互联网公司关于android面试的题目汇总可以加：936332305 / 链接：点击链接加入【安卓开发架构】：https://jq.qq.com/?_wv=1027&k=515xp64
