Android基础：Fragment，看这篇就够了

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作者简介：damonxia(夏正冬)，天天P图Android工程师

下文中Demo的源代码地址：https://github.com/xiazdong/F...。

基本概念

Fragment，简称碎片，是Android 3.0（API 11）提出的，为了兼容低版本，support-v4库中也开发了一套Fragment API，最低兼容Android 1.6。
过去support-v4库是一个jar包，24.2.0版本开始，将support-v4库模块化为多个jar包，包含：support-fragment, support-ui, support-media-compat等，这么做是为了减少APK包大小，你需要用哪个模块就引入哪个模块。
如果想引入整个support-v4库，则compile 'com.android.support:support-v4:24.2.1'，如果只想引入support-fragment库，则com.android.support:support-fragment:24.2.1。

因为support库是不断更新的，因此建议使用support库中的android.support.v4.app.Fragment，而不要用系统自带的android.app.Fragment。而如果要使用support库的Fragment，Activity必须要继承FragmentActivity（AppCompatActivity是FragmentActivity的子类）。

Fragment官方的定义是：

Fragment represents a behavior or a portion of user interface in an Activity. You can combine multiple fragments in a single activity to build a multi-pane UI and reuse a fragment in multiple activities. You can think of a fragment as a modular section of an activity, which has its own lifecycle, receives its own input events, and which you can add or remove while the activity is running.

根据上面的定义可知：

Fragment是依赖于Activity的，不能独立存在的。
一个Activity里可以有多个Fragment。
一个Fragment可以被多个Activity重用。
Fragment有自己的生命周期，并能接收输入事件。
我们能在Activity运行时动态地添加或删除Fragment。

Android 3.0系统只针对平板电脑，且闭源，那时候针对手机和针对平板是两套源代码，后来Android
4.0时整合了手机和平板的源码，因此市面上很难看到Android 3.0系统。

Fragment的优势有以下几点：

模块化（Modularity）：我们不必把所有代码全部写在Activity中，而是把代码写在各自的Fragment中。
可重用（Reusability）：多个Activity可以重用一个Fragment。
可适配（Adaptability）：根据硬件的屏幕尺寸、屏幕方向，能够方便地实现不同的布局，这样用户体验更好。

Fragment核心的类有：

Fragment：Fragment的基类，任何创建的Fragment都需要继承该类。
FragmentManager：管理和维护Fragment。他是抽象类，具体的实现类是- FragmentManagerImpl。
FragmentTransaction：对Fragment的添加、删除等操作都需要通过事务方式进行。他是抽象类，具体的实现类是BackStackRecord。

Nested Fragment（Fragment内部嵌套Fragment的能力）是Android 4.2提出的，support-fragment库可以兼容到1.6。通过getChildFragmentManager()能够获得管理子Fragment的FragmentManager，在子Fragment中可以通过getParentFragment()获得父Fragment。

基本使用

这里给出Fragment最基本的使用方式。首先，创建继承Fragment的类，名为Fragment1：

Fragment有很多可以复写的方法，其中最常用的就是onCreateView()，该方法返回Fragment的UI布局，需要注意的是inflate()的第三个参数是false，因为在Fragment内部实现中，会把该布局添加到container中，如果设为true，那么就会重复做两次添加，则会抛如下异常：

如果在创建Fragment时要传入参数，必须要通过setArguments(Bundle bundle)方式添加，而不建议通过为Fragment添加带参数的构造函数，因为通过setArguments()方式添加，在由于内存紧张导致Fragment被系统杀掉并恢复（re-instantiate）时能保留这些数据。官方建议如下：

It is strongly recommended that subclasses do not have other
constructors with parameters, since these constructors will not be
called when the fragment is re-instantiated.

我们可以在Fragment的onAttach()中通过getArguments()获得传进来的参数，并在之后使用这些参数。如果要获取Activity对象，不建议调用getActivity()，而是在onAttach()中将Context对象强转为Activity对象。
创建完Fragment后，接下来就是把Fragment添加到Activity中。在Activity中添加Fragment的方式有两种：

静态添加：在xml中通过的方式添加，缺点是一旦添加就不能在运行时删除。
动态添加：运行时添加，这种方式比较灵活，因此建议使用这种方式。

虽然Fragment能在XML中添加，但是这只是一个语法糖而已，Fragment并不是一个View，而是和Activity同一层次的。
这里只给出动态添加的方式。首先Activity需要有一个容器存放Fragment，一般是FrameLayout，因此在Activity的布局文件中加入FrameLayout：

然后在onCreate()中，通过以下代码将Fragment添加进Activity中。

这里需要注意几点：

因为我们使用了support库的Fragment，因此需要使用getSupportFragmentManager()获取FragmentManager。
add()是对Fragment众多操作中的一种，还有remove(), replace()等，第一个参数是根容器的id（FrameLayout的id，即”@id/container”），第二个参数是Fragment对象，第三个参数是fragment的tag名，指定tag的好处是后续我们可以通过Fragment1 frag = getSupportFragmentManager().findFragmentByTag("f1")从FragmentManager中查找Fragment对象。
在一次事务中，可以做多个操作，比如同时做add().remove().replace()。
commit()操作是异步的，内部通过mManager.enqueueAction()加入处理队列。对应的同步方法为commitNow()，commit()内部会有checkStateLoss()操作，如果开发人员使用不当（比如commit()操作在onSaveInstanceState()之后），可能会抛出异常，而commitAllowingStateLoss()方法则是不会抛出异常版本的commit()方法，但是尽量使用commit()，而不要使用commitAllowingStateLoss()。
addToBackStack("fname")是可选的。FragmentManager拥有回退栈（BackStack），类似于Activity的任务栈，如果添加了该语句，就把该事务加入回退栈，当用户点击返回按钮，会回退该事务（回退指的是如果事务是add(frag1)，那么回退操作就是remove(frag1)）；如果没添加该语句，用户点击返回按钮会直接销毁Activity。
Fragment有一个常见的问题，即Fragment重叠问题，这是由于Fragment被系统杀掉，并重新初始化时再次将fragment加入activity，因此通过在外围加if语句能判断此时是否是被系统杀掉并重新初始化的情况。

Fragment有个常见的异常：

该异常出现的原因是：commit()在onSaveInstanceState()后调用。首先，onSaveInstanceState()在onPause()之后，onStop()之前调用。onRestoreInstanceState()在onStart()之后，onResume()之前。
因此避免出现该异常的方案有：

不要把Fragment事务放在异步线程的回调中，比如不要把Fragment事务放在AsyncTask的onPostExecute()，因此onPostExecute()可能会在onSaveInstanceState()之后执行。
逼不得已时使用commitAllowingStateLoss()。

生命周期

Fragment的生命周期和Activity类似，但比Activity的生命周期复杂一些，基本的生命周期方法如下图：

解释如下：

onAttach()：Fragment和Activity相关联时调用。可以通过该方法获取 Activity引用，还可以通过getArguments()获取参数。
onCreate()：Fragment被创建时调用。
onCreateView()：创建Fragment的布局。
onActivityCreated()：当Activity完成onCreate()时调用。
onStart()：当Fragment可见时调用。
onResume()：当Fragment可见且可交互时调用。
onPause()：当Fragment不可交互但可见时调用。
onStop()：当Fragment不可见时调用。
onDestroyView()：当Fragment的UI从视图结构中移除时调用。
onDestroy()：销毁Fragment时调用。
onDetach()：当Fragment和Activity解除关联时调用。

上面的方法中，只有onCreateView()在重写时不用写super方法，其他都需要。
因为Fragment是依赖Activity的，因此为了讲解Fragment的生命周期，需要和Activity的生命周期方法一起讲，即Fragment的各个生命周期方法和Activity的各个生命周期方法的关系和顺序，如图：

我们这里举个例子来理解Fragment生命周期方法。功能如下：共有两个Fragment：F1和F2，F1在初始化时就加入Activity，点击F1中的按钮调用replace替换为F2。
当F1在Activity的onCreate()中被添加时，日志如下：

可以看出：

Fragment的onAttach()->onCreate()->onCreateView()->onActivityCreated()->onStart()都是在Activity的onStart()中调用的。
Fragment的onResume()在Activity的onResume()之后调用。

接下去分两种情况，分别是不加addToBackStack()和加addToBackStack()。
1、当点击F1的按钮，调用replace()替换为F2，且不加addToBackStack()时，日志如下：

可以看到，F1最后调用了onDestroy()和onDetach()。
2、当点击F1的按钮，调用replace()替换为F2，且加addToBackStack()时，日志如下：

可以看到，F1被替换时，最后只调到了onDestroyView()，并没有调用onDestroy()和onDetach()。当用户点返回按钮回退事务时，F1会调onCreateView()->onStart()->onResume()，因此在Fragment事务中加不加addToBackStack()会影响Fragment的生命周期。
FragmentTransaction有一些基本方法，下面给出调用这些方法时，Fragment生命周期的变化：

add(): onAttach()->…->onResume()。
remove(): onPause()->…->onDetach()。
replace(): 相当于旧Fragment调用remove()，新Fragment调用add()。
show(): 不调用任何生命周期方法，调用该方法的前提是要显示的Fragment已经被添加到容器，只是纯粹把Fragment UI的setVisibility为true。
hide(): 不调用任何生命周期方法，调用该方法的前提是要显示的Fragment已经被添加到容器，只是纯粹把Fragment UI的setVisibility为false。
detach(): onPause()->onStop()->onDestroyView()。UI从布局中移除，但是仍然被FragmentManager管理。
attach(): onCreateView()->onStart()->onResume()。

Fragment实现原理和Back Stack

我们知道Activity有任务栈，用户通过startActivity将Activity加入栈，点击返回按钮将Activity出栈。Fragment也有类似的栈，称为回退栈（Back Stack），回退栈是由FragmentManager管理的。默认情况下，Fragment事务是不会加入回退栈的，如果想将Fragment事务加入回退栈，则可以加入addToBackStack("")。如果没有加入回退栈，则用户点击返回按钮会直接将Activity出栈；如果加入了回退栈，则用户点击返回按钮会回滚Fragment事务。
我们将通过最常见的Fragment用法，讲解Back Stack的实现原理：

上面这个代码的功能就是将Fragment加入Activity中，内部实现为：创建一个BackStackRecord对象，该对象记录了这个事务的全部操作轨迹（这里只做了一次add操作，并且加入回退栈），随后将该对象提交到FragmentManager的执行队列中，等待执行。
BackStackRecord类的定义如下：

从定义可以看出，BackStackRecord有三重含义：

继承了FragmentTransaction，即是事务，保存了整个事务的全部操作轨迹。
实现了BackStackEntry，作为回退栈的元素，正是因为该类拥有事务全部的操作轨迹，因此在popBackStack()时能回退整个事务。
继承了Runnable，即被放入FragmentManager执行队列，等待被执行。

先看第一层含义，getSupportFragmentManager.beginTransaction()返回的就是BackStackRecord对象，代码如下：

BackStackRecord类包含了一次事务的整个操作轨迹，是以链表形式存在的，链表的元素是Op类，表示其中某个操作，定义如下：

我们来看下具体场景下这些类是怎么被使用的，比如我们的事务做add操作。add函数的定义：

doAddOp()方法就是创建Op对象，并加入链表，定义如下：

addOp()是将创建好的Op对象加入链表，定义如下：

addToBackStack(“”)是将mAddToBackStack变量记为true，在commit()中会用到该变量。commit()是异步的，即不是立即生效的，但是后面会看到整个过程还是在主线程完成，只是把事务的执行扔给主线程的Handler，commit()内部是commitInternal()，实现如下：

如果mAddToBackStack为true，则调用allocBackStackIndex(this)将事务添加进回退栈，FragmentManager类的变量ArrayList mBackStackIndices;就是回退栈。实现如下：

在commitInternal()中，mManager.enqueueAction(this, allowStateLoss);是将BackStackRecord加入待执行队列中，定义如下：

mPendingActions就是前面说的待执行队列，mHost.getHandler()就是主线程的Handler，因此Runnable是在主线程执行的，mExecCommit的内部就是调用了execPendingActions()，即把mPendingActions中所有积压的没被执行的事务全部执行。执行队列中的事务会怎样被执行呢？就是调用BackStackRecord的run()方法，run()方法就是执行Fragment的生命周期函数，还有将视图添加进container中。
与addToBackStack()对应的是popBackStack()，有以下几种变种：

popBackStack()：将回退栈的栈顶弹出，并回退该事务。
popBackStack(String name, int flag)：name为addToBackStack(String name)的参数，通过name能找到回退栈的特定元素，flag可以为0或者FragmentManager.POP_BACK_STACK_INCLUSIVE，0表示只弹出该元素以上的所有元素，POP_BACK_STACK_INCLUSIVE表示弹出包含该元素及以上的所有元素。这里说的弹出所有元素包含回退这些事务。
popBackStack()是异步执行的，是丢到主线程的MessageQueue执行，popBackStackImmediate()是同步版本。

我们通过讲解Demo1来更清晰地了解回退栈的使用。功能如下：共有三个Fragment：F1, F2, F3，F1在初始化时就加入Activity，点击F1中的按钮跳转到F2，点击F2的按钮跳转到F3，点击F3的按钮回退到F1。
在Activity的onCreate()中，将F1加入Activity中：

F1按钮的onClick()内容如下：

F2按钮的onClick()如下：

F3按钮的onClick()如下：

这样就完成了整个界面的跳转逻辑。
这里补充一个点，getSupportFragmentManager().findFragmentByTag()是经常用到的方法，他是FragmentManager的方法，FragmentManager是抽象类，FragmentManagerImpl是继承FragmentManager的实现类，他的内部实现是：

从上面看到，先从mAdded中查找是否有该Fragment，如果没找到，再从mActive中查找是否有该Fragment。mAdded是已经添加到Activity的Fragment的集合，mActive不仅包含mAdded，还包含虽然不在Activity中，但还在回退栈中的Fragment。

Fragment通信

Fragment向Activity传递数据

首先，在Fragment中定义接口，并让Activity实现该接口（具体实现省略）：

在Fragment的onAttach()中，将参数Context强转为OnFragmentInteractionListener对象：

并在Fragment合适的地方调用mListener.onItemClick("hello")将”hello”从Fragment传递给Activity。

FABridge

由于通过接口的方式从Fragment向Activity进行数据传递比较麻烦，需要在Fragment中定义interface，并让Activity实现该interface，FABridge通过注解的形式免去了这些定义。
在build.gradle中添加依赖：

首先定义方法ID，这里为FAB_ITEM_CLICK，接着在Activity中定义接口：

最后，在Fragment中，通过以下形式调用”ID=FAB_ITEM_CLICK”的方法（该方法可能在Activity中，也可能在任何类中）：

Activity向Fragment传递数据

Activity向Fragment传递数据比较简单，获取Fragment对象，并调用Fragment的方法即可，比如要将一个字符串传递给Fragment，则在Fragment中定义方法：

并在Activity中调用fragment.setString("hello")即可。

Fragment之间通信

由于Fragment之间是没有任何依赖关系的，因此如果要进行Fragment之间的通信，建议通过Activity作为中介，不要Fragment之间直接通信。

DialogFragment

DialogFragment是Android 3.0提出的，代替了Dialog，用于实现对话框。他的优点是：即使旋转屏幕，也能保留对话框状态。
如果要自定义对话框样式，只需要继承DialogFragment，并重写onCreateView()，该方法返回对话框UI。这里我们举个例子，实现进度条样式的圆角对话框。

进度条动画我们使用Lottie实现，Lottie动画从这里找到。使用非常方便，只需要下载JSON动画文件，然后在XML中写入：

然后通过下面代码显示对话框：

为了实现圆角，除了在onCreateView()中把背景设为透明，还需要对UI加入背景：

ViewPager+Fragment相关

基本使用

ViewPager是support v4库中提供界面滑动的类，继承自ViewGroup。PagerAdapter是ViewPager的适配器类，为ViewPager提供界面。但是一般来说，通常都会使用PagerAdapter的两个子类：FragmentPagerAdapter和FragmentStatePagerAdapter作为ViewPager的适配器，他们的特点是界面是Fragment。

在support v13和support v4中都提供了FragmentPagerAdapter和FragmentStatePagerAdapter，区别在于：support v13中使用android.app.Fragment，而support v4使用android.support.v4.app.Fragment。一般都使用support v4中的FragmentPagerAdapter和FragmentStatePagerAdapter。

默认，ViewPager会缓存当前页相邻的界面，比如当滑动到第2页时，会初始化第1页和第3页的界面（即Fragment对象，且生命周期函数运行到onResume()），可以通过setOffscreenPageLimit(count)设置离线缓存的界面个数。
FragmentPagerAdapter和FragmentStatePagerAdapter需要重写的方法都一样，常见的重写方法如下：

public FragmentPagerAdapter(FragmentManager fm): 构造函数，参数为FragmentManager。如果是嵌套Fragment场景，子PagerAdapter的参数传入getChildFragmentManager()。
Fragment getItem(int position): 返回第position位置的Fragment，必须重写。
int getCount(): 返回ViewPager的页数，必须重写。
Object instantiateItem(ViewGroup container, int position): container是ViewPager对象，返回第position位置的Fragment。
void destroyItem(ViewGroup container, int position, Object object): container是ViewPager对象，object是Fragment对象。
getItemPosition(Object object): object是Fragment对象，如果返回POSITION_UNCHANGED，则表示当前Fragment不刷新，如果返回POSITION_NONE，则表示当前Fragment需要调用destroyItem()和instantiateItem()进行销毁和重建。默认情况下返回POSITION_UNCHANGED。

懒加载

懒加载主要用于ViewPager且每页是Fragment的情况，场景为微信主界面，底部有4个tab，当滑到另一个tab时，先显示”正在加载”，过一会才会显示正常界面。
默认情况，ViewPager会缓存当前页和左右相邻的界面。实现懒加载的主要原因是：用户没进入的界面需要有一系列的网络、数据库等耗资源、耗时的操作，预先做这些数据加载是不必要的。
这里懒加载的实现思路是：用户不可见的界面，只初始化UI，但是不会做任何数据加载。等滑到该页，才会异步做数据加载并更新UI。
这里就实现类似微信那种效果，整个UI布局为：底部用PagerBottomTabStrip项目实现，上面是ViewPager，使用FragmentPagerAdapter。逻辑为：当用户滑到另一个界面，首先会显示正在加载，等数据加载完毕后（这里用睡眠1秒钟代替）显示正常界面。
ViewPager默认缓存左右相邻界面，为了避免不必要的重新数据加载（重复调用onCreateView()），因为有4个tab，因此将离线缓存的半径设置为3，即setOffscreenPageLimit(3)。
懒加载主要依赖Fragment的setUserVisibleHint(boolean isVisible)方法，当Fragment变为可见时，会调用setUserVisibleHint(true)；当Fragment变为不可见时，会调用setUserVisibleHint(false)，且该方法调用时机：

onAttach()之前，调用setUserVisibleHint(false)。
onCreateView()之前，如果该界面为当前页，则调用setUserVisibleHint(true)，否则调用setUserVisibleHint(false)。
界面变为可见时，调用setUserVisibleHint(true)。
界面变为不可见时，调用setUserVisibleHint(false)。

懒加载Fragment的实现：

注意点：

在Fragment中有两个变量控制是否需要做数据加载：
- mIsPrepared：表示UI是否准备好，因为数据加载后需要更新UI，如果UI还没有inflate，就不需要做数据加载，因为setUserVisibleHint()会在onCreateView()之前调用一次，如果此时调用，UI还没有inflate，因此不能加载数据。
- mIsInited：表示是否已经做过数据加载，如果做过了就不需要做了。因为setUserVisibleHint(true)在界面可见时都会调用，如果滑到该界面做过数据加载后，滑走，再滑回来，还是会调用setUserVisibleHint(true)，此时由于mIsInited=true，因此不会再做一遍数据加载。
lazyLoad()：懒加载的核心类，在该方法中，只有界面可见（getUserVisibleHint()==true）、UI准备好（mIsPrepared==true）、过去没做过数据加载（mIsInited==false）时，才需要调loadData()做数据加载，数据加载做完后把mIsInited置为true。

布局XML主要分两个container，一个是初始显示的状态，即R.id.container_empty，当数据加载完成，就显示R.id.container：

Android基础：Fragment，看这篇就够了

基本概念

基本使用

生命周期

Fragment实现原理和Back Stack

Fragment通信

Fragment向Activity传递数据

FABridge

Activity向Fragment传递数据

Fragment之间通信

DialogFragment

ViewPager+Fragment相关

基本使用

懒加载

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