感知生命周期的数据 -- LiveData
零. 前言
上篇文章《万物基于Lifecycle》 介绍了整个Lifecycle体系的基石，今天这篇文章咱们来看看Jetpack给我们带来的活着的数据——LiveData。
大纲
- LiveData 是什么？
- 为什么要用LiveData?
- How to use LiveData?
- LiveData的生命感知能力从何而来，是如何与Lifecycle结合的？
一. LiveData 是什么？
LiveData 简单来说，就是普通数据对象的一个包装类，这个包装类中帮助你主动管理了数据的版本号，基于观察者模式，让普通的数据对象能够感知所属宿主（Activity、Fragment）的生命周期。这种感知能力就能够保证只有宿主活跃（Resumed、Started）时，数据的观察者才能受到数据变化的消息。
上面这短短的一段话，却有着重大的意义，举一个case:
有一个页面需要加载一个列表，我们需要在后台线程去服务器请求对应的数据，请求数据成功并经过解析后post消息通知UI，UI再渲染请求来的数据。等等！假若此时的网络很慢，而刚好用户此时按home键退出了应用，那么在此时UI是不应该被渲染的，而是应该等用户重新进入应用时才开始渲染。
从下面的演示代码就诠释了上面的说所的case
class MainActivity extends AppcompactActivity{
public void onCreate(Bundle bundle){
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
//无论页面可见不可见，都会去执行页面刷新,IO。更有甚者弹出对话框
}
};
//1.无论当前页面是否可见,这条消息都会被分发。----消耗资源
//2.无论当前宿主是否还存活,这条消息都会被分发。---内存泄漏
handler.sendMessage(msg)
liveData.observer(this,new Observer){
void onChanged(User user){
}
}
//1.减少资源占用--- 页面不可见时不会派发消息
//2.确保页面始终保持最新状态---页面可见时,会立刻派发最新的一条消息给所有观察者--保证页面最新状态
//3.不再需要手动处理生命周期---避免NPE
//4.可以打造一款不用反注册,不会内存泄漏的消息总线---取代eventbus
liveData.postValue(data);
}
}
有人说，我可以在处理消息时，根据当前页面时是否可见来具体处理对应逻辑。是的，没错，确实可以这样,就像下面这样。
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
if (isActivityValid()) {
// updateUI...
} else {
// dosomething...
}
}
};
我再拿上面的例子说一下这种问题：
- 需要自行判断宿主活跃状态，防止生命周期越界。
- 如果Activity不可见，此时不更新UI，那么就需要复写onResume方法去更新UI，手工管理生命周期，增加了代码的复杂性。
二. 为什么要使用LiveData?
上面的例子已经很好地诠释了LiveData的强大，当然不仅限于此，它的优势如下：
-
确保界面符合数据状态
LiveData 遵循观察者模式。当生命周期状态发生变化时，LiveData 会通知
Observer对象。观察者可以在onChanged事件时更新界面，而不是在每次数据发生更改时立即更新界面。 -
不会发生内存泄漏
观察者会绑定到
Lifecycle对象，并在其关联的生命周期遭到销毁后进行自我清理。 -
不会因 Activity 停止而导致崩溃
如果观察者的生命周期处于非活跃状态（如返回栈中的 Activity），则它不会接收任何 LiveData 事件。
-
不再需要手动处理生命周期
界面组件只是观察相关数据，不会停止或恢复观察。LiveData 将自动管理所有这些操作，因为它在观察时可以感知相关的生命周期状态变化。
-
数据始终保持最新状态
如果生命周期变为非活跃状态，它会在再次变为活跃状态时接收最新的数据。例如，曾经在后台的 Activity 会在返回前台后立即接收最新的数据。
-
适当的配置更改
如果由于配置更改（如设备旋转）而重新创建了 Activity 或 Fragment，它会立即接收最新的可用数据。
-
共享资源
可以使用单一实例模式扩展
LiveData对象以封装系统服务，以便在应用中共享它们。LiveData对象连接到系统服务一次，然后需要相应资源的任何观察者只需观察LiveData对象 -
支持黏性事件的分发
即先发送一条数据，后注册一个观察者，默认是能够收到之前发送的那条数据的
三. How to use LiveData ?
step1: 添加依赖：
step2: 在ViewModel中创建 LiveData 实例 （ViewModel组件会在下期讲到，将LiveData存储至viewModel中，是为了符合MVVM架构思想，V层仅负责展示，而VM层负责数据逻辑）
public class ViewModelTest extends AndroidViewModel {
public final MutableLiveData name = new MutableLiveData<>();
...
}
step3: 在Activity或Fragment中对LiveData进行添加观察者进行监听
public class ActivityTest extends AppCompatActivity {
...
@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
...
viewModel.name.observe(this, new Observer() {
@Override
public void onChanged(@Nullable String name) {
// dosomething...
}
});
}
}
我们可以根据LiveData值的变化来做对应的事情，且不用担心生命周期越界的问题。
LiveData核心方法
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| observe(LifecycleOwner owner,Observer observer) | 注册和宿主生命周期关联的观察者 |
| observeForever(Observer observer) | 注册观察者,不会反注册,需自行维护 |
| setValue(T data) | 发送数据,没有活跃的观察者时不分发。只能在主线程。 |
| postValue(T data) | 和setValue一样。不受线程环境限制, |
| onActive | 当且仅当有一个活跃的观察者时会触发 |
| inActive | 不存在活跃的观察者时会触发 |
LiveData的衍生类及功能
-
MutableLiveData
该类十分简单，主要开放了LiveData的发消息接口
public class MutableLiveDataextends LiveData { @Override public void postValue(T value) { super.postValue(value); } @Override public void setValue(T value) { super.setValue(value); } } 设计初衷：考虑单一开闭原则，LiveData只能接受消息，避免拿到LiveData对象既能发消息也能收消息的混乱使用。
-
MediatorLiveData
合并多个LiveData, 即一对多统一观察，一个经典的场景是：在向服务器请求数据时，优先展示本地数据库的数据，然后由请求的响应决定是否要更新数据库，如下图所示：
// ResultType: Type for the Resource data. // RequestType: Type for the API response. public abstract class NetworkBoundResourcedbSource = loadFromDb(); // 数据组合者监听数据库中的数据 result.addSource(dbSource, data -> { // dbSource第一次回调，用来判断数据有效期，此时取消监听 result.removeSource(dbSource); // 业务自行定义是否需要fetch最新的数据 if (shouldFetch(data)) { fetchFromNetwork(dbSource); } else { // 数据有效，重新观察一次，观察者会立马收到一次回调(LiveData粘性事件机制) result.addSource(dbSource, newData -> result.setValue(Resource.success(newData))); } }); } private void fetchFromNetwork(final LiveData dbSource) { LiveData 上面的例子MediatorLiveData同时监听了数据库中的LiveData和服务端的LiveData
-
Transformations
这是一个数据转化工具类，共两个主要方法：
-
静态转化 -- map(@NonNull LiveData source, @NonNull final Function
MutableLiveDatadata = new MutableLiveData<>(); //数据转换 LiveData transformData = Transformations.map(data, input -> String.valueOf(input)); //使用转换后生成的transformData去观察数据 transformData.observe( this, output -> { }); //使用原始的livedata发送数据 data.setValue(10); -
动态转化 -- LiveData switchMap(
@NonNull LiveData source,
@NonNull final Function
MutableLiveData userIdLiveData = ...; // 用户数据和用户id紧密相关，当我们改变userId的liveData的同时还会主动通知userLiveData更新 LiveData userLiveData = Transformations.switchMap(userIdLiveData, id -> repository.getUserById(id)); void setUserId(String userId) { this.userIdLiveData.setValue(userId); } // 不要像下面这么做 private LiveData getUserLiveData(String userId) { // DON'T DO THIS return repository.getUserById(userId); } -
四. LiveData的实现机制
LiveData注册观察者触发消息分发流程：
- observe 注册时，可以主动跟宿主生命周期绑定，不用反注册：
public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer observer) {
//1. 首先来个断言，这个方法只能在主线程调用，observeForever也是。
assertMainThread("observe");
//2.其次把注册进来的observer包装成 一个具有生命周边边界的观察者
//它能监听宿主被销毁的事件，从而主动的把自己反注册，避免内存泄漏
//此时观察者是否处于活跃状态就等于宿主是否可见
LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);
//3.接着会判断该观察是否已经注册过了，如果是则抛异常,所以要注意，不允许重复注册
ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);
if (existing != null && !existing.isAttachedTo(owner)) {
throw new IllegalArgumentException("Cannot add the same observer"
+ " with different lifecycles");
}
//4.这一步才是关键
//利用Lifecycle，把观察者注册到进去，才能监听到宿主生命周期状态的变化，对不对？
//根据Lifecycle文章中的分析，一旦一个新的观察者被添加，Lifecycle也会同步它的状态和宿主一致对不对？此时会触发观察者的onStateChanged方法
owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);
}
- LifecycleBoundObserver 监听宿主的生命周期(这里我们还记得之前在Lifecycle解析中提到addObserver时也会对observer进行包装，这时一样的)，并且宿主不可见时不分发任何数据：
class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements LifecycleEventObserver {
LifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer observer) {
super(observer);
}
@Override
boolean shouldBeActive() {
//使用observer方法注册的观察者都会被包装成LifecycleBoundObserver
//观察者是否活跃就等于宿主 的状态是否大于等于STARTED，
//如果页面当前不可见，你发送了一条消息，此时是不会被分发的，可以避免后台任务抢占资源,当页面恢复可见才会分发。
//注意：如果使用observerForever注册的观察者，
//会被包装成AlwaysActiveObserver,它的shouldBeActive一致返回true.即便在页面不可见也能收到数据
return mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED);
}
@Override
public void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source,
@NonNull Lifecycle.Event event) {
//在这里如果监听到宿主被销毁了，则主动地把自己从livedata的观察者中移除掉
if (mOwner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
removeObserver(mObserver);
return;
}
//否则说明宿主的状态发生了变化，此时会判断宿主是否处于活跃状态
activeStateChanged(shouldBeActive());
}
}
- ObserverWrapper 状态变更后，如果观察者处于活跃状态会触发数据的分发流程：
abstract class ObserverWrapper{
final Observer mObserver;
boolean mActive;
int mLastVersion = START_VERSION//这里就等于-1,没有主动和LiveData的mVersion对齐，为黏性事件埋下了伏笔
void activeStateChanged(boolean newActive) {
if (newActive == mActive) {
return;
}
//更改观察者的状态
mActive = newActive;
boolean wasInactive = LiveData.this.mActiveCount == 0;
//如果此时有且只有一个活跃的观察者则触发onActive
LiveData.this.mActiveCount += mActive ? 1 : -1;
if (wasInactive && mActive) {
onActive();
}
//没有任何一个活跃的观察者则触发onInactive
//利用这个方法被触发的时机，可以做很多事，比如懒加载，资源释放等
if (LiveData.this.mActiveCount == 0 && !mActive) {
onInactive();
}
//如果此时观察者处于活跃状态,下面就开始分发数据了
//请注意，这里传递了this = observer
if (mActive) {
dispatchingValue(this);
}
}
}
- dispatchingValue 数据分发流程控制：
void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
if (mDispatchingValue) {
mDispatchInvalidated = true;
return;
}
mDispatchingValue = true;
do {
mDispatchInvalidated = false;
if (initiator != null) {
//如果传递的观察者不为空，则把数据分发给他自己。这个流程是新注册观察者的时候会被触发
considerNotify(initiator);
initiator = null;
} else {
//否则遍历集合中所有已注册的的观察者，逐个调用considerNotify，分发数据
for (Iterator, ObserverWrapper>> iterator =
mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
considerNotify(iterator.next().getValue());
if (mDispatchInvalidated) {
break;
}
}
}
} while (mDispatchInvalidated);
mDispatchingValue = false;
}
- considerNotify 数据真正分发的地方，需要满足三个套件：
private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
//观察者当前状态不活跃不分发
if (!observer.mActive) {
return;
}
//观察者所在宿主是否处于活跃状态,否则不分发，并且更改观察者的状态为false
if (!observer.shouldBeActive()) {
observer.activeStateChanged(false);
return;
}
//此处判断观察者接收消息的次数是否大于等于 发送消息的次数
//但是observer被创建之初verison=-1
//如果此时LiveData已经发送过数据了。这里就不满足了，就出现黏性事件了，后注册的观察者收到了前面发送的消息。
if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
return;
}
//每分发一次消息，则把观察者和LiveData的version对齐，防止重复发送
observer.mLastVersion = mVersion;
//最后的数据传递
observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}
普通消息分发流程。即调用 postValue，setValue 才会触发消息的分发：
五. 总结
Android开发大部分主要的工作就是从服务器获取数据，将其转为渲染为UI展示给用户。本质上我们所做的逻辑都是“数据驱动”，所有的View都是数据的一种状态，数据映射的过程中我们需要去考虑生命周期的限制--即数据的活跃性。LiveData结合Lifecycle帮我们规范了这个流程，完美诠释了observer、lifecycle-aware、data holder 这个铁三角，开发者在遵循这个开发流程的过程中，便完成了UI -> ViewModel -> Data的单项依赖。