LiveData 源码解析

LiveData 是什么

基于观察者模式

LiveData 是一种数据持有类，并且可以在给定的生命周期中对数据进行观察。意味着观察者可以和生命周期持有者成对添加。

感知生命周期

和其他可被观察的类不同的是，LiveData 是有生命周期感知能力的，这意味着它可以在 activities, fragments, 或者 services 生命周期是活跃状态（STARTED 或 RESUMED）时更新这些组件。

自动解除数据订阅

要想使用 LiveData（或者这种有可被观察数据能力的类）就必须配合实现了 LifecycleOwner 的对象使用。在这种情况下，当对应的生命周期对象 DESTORY 时，才能移除观察者。这对 Activity 或者 Fragment 来说显得尤为重要，因为他们可以在生命周期结束的时候立刻解除对数据的订阅，从而避免内存泄漏等问题。

源码解析

observe 订阅

observe(LifecycleOwner, Observer) 方法

方法的关键逻辑放在了注释中。

/**
 * 在 owner 生命周期内添加 observer。事件在主线程上调度。
 * 如果 LiveData 已经有了数据，将会被发送到 observer 上。
 * 

 * observer 只会在 owner 状态为 {@link Lifecycle.State#STARTED} 
 * 或 {@link Lifecycle.State#RESUMED} 的活跃状态时接收事件。
 * 

 * 如果在 owner 到达 {@link Lifecycle.State#DESTROYED} 状态，observer 会自动被移除。
 * 

 * 在 owner 非活跃状态时发生数据变化，它将不会接收任何更新。
 * 当它重新回到活跃状态，它将自动获取最后一次有效的数据。
 * 

 * LiveData 在 LifecyclerOwner 未销毁期间会一直强引用着 observer 和 owner。
 * 在 LifecyclerOwner 被销毁后会移除对 observer 和 owner 的引用。
 * 

 * 如果 owner 已经处于 {@link Lifecycle.State#DESTROYED} 状态，LiveData 会忽略这次操作。
 * 

 * 如果 wrapper(owner、observer) 在映射已经存在，LiveData 会忽略这次操作。
 * 如果 observer 已经绑定了其他的 owner，LiveData 抛出 {@link IllegalArgumentException}。
 */
@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);
}

LifecycleBoundObserver

ObserverWrapper 是 LiveData 内部的 Observer 包装类，而 LifecycleBoundObserver 继承了它并且实现了 LifecycleEventObserver 接口，使其能监听到生命周期的变化。

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);
    }
}

private abstract class ObserverWrapper {
    final Observer<? super T> mObserver;
    boolean mActive;
    int mLastVersion = START_VERSION;
    
    ObserverWrapper(Observer<? super T> observer) {
        mObserver = observer;
    }
    
    /**
     * 是否将当前生命周期状态视为活跃状态
     */
    abstract boolean shouldBeActive();
    
    /**
     * 是否已经依附了 LifecycleOwner
     */
    boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {
        return false;
    }
    
    /**
     * 解绑 observer
     */
    void detachObserver() {
    }
    
    void activeStateChanged(boolean newActive) {
        if (newActive == mActive) {
            return;
        }
        // 立即改变活跃状态，这样就不会分发事件给非活跃 owner
        mActive = newActive;
        // mActiveCount 是 LiveData 全局变量，用于判断多少个 observer 处于活跃状态。
        // wasInactive 用于判断了上次 LiveData 是否处于非活跃状态
        boolean wasInactive = LiveData.this.mActiveCount == 0;
        LiveData.this.mActiveCount += mActive ? 1 : -1;
        if (wasInactive && mActive) {
            // 活跃 observer 数量从 0 到 1 时回调
            onActive();
        }
        if (LiveData.this.mActiveCount == 0 && !mActive) {
            // 活跃 observer 数量从 1 到 0 时回调
            onInactive();
        }
        if (mActive) {
            dispatchingValue(this);
        }
    }
}

有关dispatchingValue(ObserverWrapper)方法的源码放在 setValue(Object) 分析。

mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper)

在 observe(LifecycleOwner, Observer) 方法中有一句 ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);，mObservers 是一个 SafeIterableMap 类型的映射，来看看它的部分源码：

public V putIfAbsent(@NonNull K key, @NonNull V v) {
    Entry<K, V> entry = get(key);
    if (entry != null) {
        return entry.mValue;
    }
    put(key, v);
    return null;
}

protected Entry<K, V> put(@NonNull K key, @NonNull V v) {
    Entry<K, V> newEntry = new Entry<>(key, v);
    mSize++;
    if (mEnd == null) {
        mStart = newEntry;
        mEnd = mStart;
        return newEntry;
    }
    
    mEnd.mNext = newEntry;
    newEntry.mPrevious = mEnd;
    mEnd = newEntry;
    return newEntry;
}

可以看到内部是一个非线程安全的链表存储键值对，putIfAbsent(K, V)通过 key 去查找映射内是否有对应的 value，如果存在则直接返回，不存在就放入新的数据并返回空。

observeForever(Observer)

/**
 * 和 {@link LiveData#observe(LifecycleOwner, Observer)} 类似，
 * 但是一直保持 active，意味着它会接收所有事件并且不会被自动移除。
 * 可以手动调用 {@link #removeObserver(Observer)} 来停止对 LiveData 的监听。
 * 当 LiveData 有这种 observer，将被视为 active。
 * 

 * 当 observer 已经和 owner 绑定，LiveData 会抛出 {@link IllegalArgumentException} 异常。
 */
@MainThread
public void observeForever(@NonNull Observer<? super T> observer) {
    assertMainThread("observeForever");
    AlwaysActiveObserver wrapper = new AlwaysActiveObserver(observer);
    ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);
    if (existing instanceof LiveData.LifecycleBoundObserver) {
        throw new IllegalArgumentException("Cannot add the same observer"
                + " with different lifecycles");
    }
    if (existing != null) {
        return;
    }
    wrapper.activeStateChanged(true);
}

setValue 发送

setValue(Object) 方法

/**
 * 设置值。如果有活跃的 observer 则将值分发给它们。
 * 

 * 该方法必须在主线程执行。如果需要后台执行，使用 {@link #postValue(Object)}
 */
@MainThread
protected void setValue(T value) {
    assertMainThread("setValue");
    mVersion++;
    mData = value;
    dispatchingValue(null);
}

mVersion 变量初始值为 -1，每次 setValue(Object) 都会自增 1，相当于记录最新数据的版本。

dispatchingValue(ObserverWrapper) 方法

void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
    // mDispatchingValue 是为了解决并发调用 dispatchingValue 的情况
    if (mDispatchingValue) {
        // mDispatchInvalidated == true 时会让下面的 while 循环再执行一次
        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;
}

该方法出现在两个地方，一个是 LifecycleOwner 生命周期发生变化时，另一个是 setValue(Object) 时。

considerNotify(ObserverWrapper) 方法

private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
    if (!observer.mActive) {
        return;
    }
    // 在分发之前检查最后的状态。因为有可能状态已经改变但我们还没有接收到事件。
    //
    // 我们仍然先检查 observer.active 来让它作为一个事件的入口。 
    // 所以即使 observer 变为活跃状态，如果我们还没有接收到事件，
    // 我们最好不要去通知，以便保持一个可预测的通知顺序。
    if (!observer.shouldBeActive()) {
        observer.activeStateChanged(false);
        return;
    }
    if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
        return;
    }
    observer.mLastVersion = mVersion;
    //noinspection unchecked
    observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}

observer 的 mLastVersion 初始值也为 -1，用于判断当前监听的数据是 LiveData 数据的哪个版本，当 mLastVersion 小于 mVersion 说明当前监听的数据不是最新，才会去回调 onChanged(Object)。

通知流程

从上面的源码可以看出注册 observer 后有两种情况：

1. 生命周期发生变化：
   1. observe(LifecycleOwner, Observer) 方法中 owner 注册了 observer
   2. owner 生命周期发生变化时调用 onStateChanged(LifecycleOwner, Lifecycle.Event)
   3. observer.activeStateChanged(boolean)
   4. dispatchingValue(ObserverWrapper)，这里只传当前 observer
   5. considerNotify(ObserverWrapper)，内部调用了 observer.onChanged(Object)
2. 设置 LiveData 的数据（setValue(Object)、postValue(Object)）：
   1. observe(LifecycleOwner, Observer) 方法中 mObservers 映射添加了 observer
   2. setValue(Object) 时调用了 dispatchingValue(null)
   3. 对 mObservers 做循环，对每个 observer 调用 considerNotify(ObserverWrapper)，内部调用了 observer.onChanged(Object)