Android 转屏那些事儿

在 Android 开发或面试过程中，屏幕旋转是一个容易让人忽视的知识点。在我之前经历的项目中，App 通常是为竖屏状态设置的，所以通常我们会对每个页面都设置竖屏方向，这时候我们不需要考虑旋转屏问题。但是最近项目中，我们的 App 是为平板设计的，而横竖屏旋转是属于客户的一个需求，当然平板上横竖屏的确比较常用。所以就借此机会研究了下 Android 横竖屏问题。

Android 旋转屏幕

横竖屏之所以需要引起开发者的注意，是因为 App 在横竖屏切换的过程中，页面会重绘，那么页面上已有的数据（比如登录页面已经输入的用户名）如何保存成为了一个问题。按照官方的推荐，Activity本身的确有处理旋转屏事件的函数，但是当一个页面中需要保存的数据很多的时候（比如很多 EditText），还是手工处理，就显得有些繁琐了。下面我们将循序渐进地探索 Android 屏幕旋转之最佳实践。

Activity 旋转中的保存与恢复

在解决问题或者探索最佳实践的时候，我们可以从简单的问题入手，慢慢衍生至复杂的情形，最后再抽象出一些比较通用的解决方案。这一步我们单纯的探索一个 Activity（没有 Fragment）的数据保存与恢复。

Activity 的生命周期

Activity 从创建到呈现在用户面前到消亡，有着自己完整的生命周期：

Activity 生命周期

旋转屏幕时，打印相关 Log 如下：

Activity 旋转中的生命周期

从 Log 可以看到，在屏幕旋转时，原来的 Activity 调用了 onDestroy，随后重新实例化了一个 MainActivity。重新实例化的 MainActivity 也会经历 “onCreate -> onStart -> onResume” 的生命周期。

Activity 中窗口保存与恢复

为了进一步探索 Activity 在旋转屏过程中的数据保存及恢复的逻辑，我们构造了一个具有用户名和密码的登录界面。当用户在用户名中输入用户名时，这时候旋转屏幕，此时期望的操作应该是输入的用户名仍然能够保留：

Activity Login 页面

在不添加任何额外代码的情况下，我们可以看到输入框中的数据在旋转屏后仍然能够保留，这些控件基本状态的值是如何被保留的呢？

Activity 中方法 protected void onSaveInstanceState(Bundle outState) {...} 主要做状态保存相关的处理，如果我们有需要特地保存的变量等，我们可以在 onSaveInstanceState 中保存，保存后的 bundle 以 outState Bundle 的格式保存。当 Activity 再次被初始化时，onCreate(Bundle savedInstanceState) 会将保存的 bundle 传递给 Activity 主页面，Activity 主页面接收到这些状态保存的数据后，能够根据保存中的控件的ID信息，状态数据等对页面进行自动的初始化。当我们转屏时，会主动触发 onSaveInstanceState 被调用。Log 打印如下：

Activity Restore Data

根据 Log 很明确看出在旋转屏之后，随着 onPause 的执行，onSaveInstanceState 也被执行。当 Activity 再次初始化时，onCreate(Bundle savedInstanceState) 会传递回一个非空的 savedInstanceState（而当 Activity 第一次初始化时此值为空），同时 onRestoreInstanceState 也会被调用，用来将保存的窗口状态信息重新应用：

生命周期：onCreate -> onStart -> onResume -> Running 转屏 -> onPause -> onSaveInstanceState -> onStop -> onDestroy -> onCreate -> onStart -> onRestoreInstanceState -> onResume;

Android savedInstanceState

通过对 savedInstanceState 的查看，发现 savedInstanceState 中包含有 Key 为 android:viewHierarchyState 的 bundle 数据，此 bundle 数据具体内容如下：

Bundle[{android:views={
        16908290=android.view.AbsSavedState$1@347440f8,         2131492927=android.view.AbsSavedState$1@347440f8,       2131492928=android.view.AbsSavedState$1@347440f8,       2131492929=android.support.v7.widget.Toolbar$SavedState@391b69d1,       2131492930=android.view.AbsSavedState$1@347440f8,       2131492944=TextView.SavedState{138fec36 start=8 end=8 text=gongming},       2131492945=TextView.SavedState{16043737 start=0 end=0 text=},       2131492946=android.view.AbsSavedState$1@347440f8
    },
    android:focusedViewId=2131492944}
]

可以看到 username 的输入框 EditText，其 ID 以及当前的值都已经保存至 savedInstanceState 中。

那么，对于 Activity.java 的而言，最重要的保存数据和恢复数据的源代码如下：

    private static final String WINDOW_HIERARCHY_TAG = "android:viewHierarchyState";

    protected void onSaveInstanceState(Bundle outState) {
        outState.putBundle(WINDOW_HIERARCHY_TAG, mWindow.saveHierarchyState());
        Parcelable p = mFragments.saveAllState();
        if (p != null) {
            outState.putParcelable(FRAGMENTS_TAG, p);
        }
        getApplication().dispatchActivitySaveInstanceState(this, outState);
    }

    protected void onRestoreInstanceState(Bundle savedInstanceState) {
        if (mWindow != null) {
            Bundle windowState = savedInstanceState.getBundle(WINDOW_HIERARCHY_TAG);
            if (windowState != null) {
                mWindow.restoreHierarchyState(windowState);
            }
        }
    }

这就是为什么我们没有做过多的处理却可以让 App 在旋转屏幕时仍然自动保存恢复输入框中的文字。

Activity 中数据保存与恢复

既然 Activity 本身对窗口（控件）的状态信息进行了保存及恢复处理。那么我们在屏幕切换时最应该关心的就是页面数据的保存与恢复。页面数据主要有两种：

• API 请求的数据：在横竖屏切换时对API数据进行保存及恢复能够防止 API 的重复调用；
• 页面中的状态值：在 Activity 运行过程中被改变的状态值，在恢复时需要手动保存及恢复，以便不影响状态值相关的页面逻辑；

在 Activity 中进行变量的存储及读取时，使用 onSaveInstanceState 进行数据的存储，使用 onRestoreInstanceState 进行数据的读取：

    private boolean shouldSaveData = false;

    private static final String KEY_SHOULD_SAVE_DATA = "save_data_key";

    @Override
    protected void onSaveInstanceState(Bundle outState) {
        outState.putBoolean(KEY_SHOULD_SAVE_DATA, shouldSaveData);
        super.onSaveInstanceState(outState);

        Log.i(TAG, "@@Activity onSaveInstanceState@@" + this.toString());
    }

    @Override
    protected void onRestoreInstanceState(Bundle savedInstanceState) {
        super.onRestoreInstanceState(savedInstanceState);
        shouldSaveData = savedInstanceState.getBoolean(KEY_SHOULD_SAVE_DATA);
        Log.i(TAG, "@@Activity onRestoreInstanceState@@" + this.toString());
    }

Activity 中弹框的状态保存及恢复

在 Activity 中经常会遇到 Dialog，甚至像下面具有输入框的 Dialog：

Android Dialog

当用户点击 Login 按钮，弹出弹框需要用户签名，这时如果屏幕不小心进行了一次旋转，那么这个弹出的 Dialog 便消失，随之消失的还有用户输入了一半的输入框文字。Activity 在旋转过程中对于 Dialog 自身的生命周期进行很好的管理，如果为了达到更好的用户体验，转屏时也需要保存输入框状态，那么此处我们强烈推荐用户使用 DialogFragment 代替 Dialog。

由于 Fragment 也具有生命周期，使用 DialogFragment 之后，我们结合 Activity 与 Fragment 的生命周期，查看整个过程经历了哪些流程。

Frgament 生命周期

结合 DialogFragment 在 Activity 中旋转的重新初始化及数据恢复，我们可以看到执行顺序如下：

Android Fragment 执行顺序

在转屏时，Activity 和 Fragment 都会重新实例化，并且都通过 onSaveInstanceState 进行状态保存。值得注意的是不同于 Activity, Fragment 并没有 onRestoreInstanceState 方法，Fragment 的状态恢复在 onActivityCreated 方法中。查看 DialogFragment 源码，我们可以看到如下调用：

    @Override
    public void onActivityCreated(Bundle savedInstanceState) {
        super.onActivityCreated(savedInstanceState);
        ...
        if (savedInstanceState != null) {
            Bundle dialogState = savedInstanceState.getBundle(SAVED_DIALOG_STATE_TAG);
            if (dialogState != null) {
                mDialog.onRestoreInstanceState(dialogState);
            }
        }
    }

    ...

    @Override
    public void onSaveInstanceState(Bundle outState) {
        super.onSaveInstanceState(outState);
        if (mDialog != null) {
            Bundle dialogState = mDialog.onSaveInstanceState();
            if (dialogState != null) {
                outState.putBundle(SAVED_DIALOG_STATE_TAG, dialogState);
            }
        }
        ...
    }

由于 DialogFragment 其实就是展示一个 Dialog，而 DialogFragment 对 Dialog 的状态保存及恢复使得 Dialog 的状态得以保存。

Fragment 状态的保存及恢复

有了上面对 DialogFragment 转屏时状态保存及恢复的研究，那么在一个普通的 Fragment(DialogFragment 是一种特殊的 Fragment) 中状态保存及恢复又是怎样的呢？

实际上通过 DialogFragment 我们可以知道保存状态值还是通过 onSaveInstanceState 方法，而 onActivityCreated 中则可以获取状态值。

在转屏时，我们会有很多特殊的考虑。所以如果你的 App 需要支持横竖屏切换，你可以留意如下几点：

1. Dialog 转屏消失问题

Dialog 转屏消失在现实中是一个很常见的情形，对应的解决方案就是利用 DialogFragment 来替代 Dialog。这样旋转屏幕时弹起的 Dialog 就不会消失。

2. Fragment 保存组件信息的坑

最近在项目中发现，有时候放置在 Fragment 中的 ListView 转屏后不能自动回到转屏之前的位置。后来发现导致原因是 Activity 的 Layout 在添加 Fragment 时候没有指定 id 或 tag。于是该 Fragment 在 Activity 重绘时不能被系统当作 “同一个” Fragment，所以旋转时控件的一些基本状态信息没办法恢复。

其中的 android:id="@+id/home_fragment" 是重点。一旦 Fragment 的状态保存出现问题，可先确认 Fragment 是不是设置了 id 或 tag。

3. 使用 setRetainInstance

关于 Fragment，我们发现 setRetainInstance 方法经常被用到，那么这个方法的作用是什么呢？我们看看官方的解释：

    /**
     * Control whether a fragment instance is retained across Activity
     * re-creation (such as from a configuration change).  This can only
     * be used with fragments not in the back stack.  If set, the fragment
     * lifecycle will be slightly different when an activity is recreated:
     * 

     * 
 {@link #onDestroy()} will not be called (but {@link #onDetach()} still
     * will be, because the fragment is being detached from its current activity).
     * 
 {@link #onCreate(Bundle)} will not be called since the fragment
     * is not being re-created.
     * 
 {@link #onAttach(Activity)} and {@link #onActivityCreated(Bundle)} will
     * still be called.
     * 
     */

结合方法名以及方法的解释，可以知道一旦我们设置 setRetainInstance(true)，意味着在 Activity 重绘时，我们的 Fragment 不会被重复绘制，也就是它会被“保留”。为了验证其作用，我们发现在设置为 true 状态时，旋转屏幕，Fragment 依然是之前的 Fragment。而如果将它设置为默认的 false，那么旋转屏幕时 Fragment 会被销毁，然后重新创建出另外一个 fragment 实例。并且如官方所说，如果 Fragment 不重复创建，意味着 Fragment 的 onCreate 和 onDestroy 方法不会被重复调用。所以在旋转屏 Fragment 中，我们经常会设置 setRetainInstance(true)，这样旋转时 Fragment 不需要重新创建。

如果你的 App 恰好可以不做转屏，那么你可以很省事的在 Manifest 文件中添加标注，强制所有页面使用竖屏/横屏。如果你的页面不幸的需要支持横竖屏切换，那么你在预估工作量或者给客户报价时一定要考虑到。虽然加入转屏支持不会导致工作量翻倍，但是却有可能引起许多问题。尤其当页面有很多业务逻辑，有状态值的时候。所以我们在项目开发过程中，应该知道什么时候需要考虑状态保存，当状态保存出现问题时，应该怎么解决之。

补充：关于 getChildFragmentManager()

最近开发过程中，遇到了一个 ViewPager 嵌套的问题。可以描述为, 首页 A Activity 通过 ViewPager 展现出 3个Fragment(Fragment A, Fragment B, Fragment C)。然后 Fragment A 又通过 TabLayout 嵌套另外 Fragment (Fragment A1, Fragment A2)。

我期望能够正确展现各个 Fragment, 然后奇怪的是，当我在 A1, A2 以及 B，C 之前切换时。A1或者A2的布局页面会随机丢失。百思不得其解，最后发现是 FragmentManager 的锅。

对于 Fragment 中嵌套 ViewPager 展现另外的子 Fragment 时候，一定要使用 getChildFragmentManager。例子中，我在 Activity A 中使用 getFragmentManager() 获取 FragmentManager 的实例，但是在 Fragment A 中必须通过 getChildFragmentManager() 的实例，从而避免了子 Fragment 布局丢失问题。有兴趣的可以看看官方对于 Fragment.getChildFragmentManager 的解释：

    /**
     * Return a private FragmentManager for placing and managing Fragments
     * inside of this Fragment.
     */
    final public FragmentManager getChildFragmentManager() {
        ...
        return mChildFragmentManager;
    }