Android Jetpack之ViewModel源码分析
ViewModel 简介
在Android开发的时候，使用Activity、Fragment的生命周期的变动有时候是不受开发人员控制的（比如横竖屏切换，导致Activity销毁并重新创建），各种因素导致Android界面或被系统重新创建。当Activity需要重新创建的时候，之前与之绑定的数据也会丢失（比如EditText上输入的数据或者网络请求而没有本地化存储的数据等），导致用户体验极差。
但是在实际开发中，我们可以使用Android中提供的onSaveInstanceState()方法来保存临时数据从而可以恢复用户现场，然后重新执行OnCreate的时候，通过Bundle参数来再次获取保存的数据。这种实现方式有较大的局限性：只能保存数据量较小的情况（比如较大的图片就不适合），并且数据需要被序列化(Parcelable)。
ViewMode的出现解决了onSaveInstanceState的不足，ViewMode将UI控制器和数据业务进行分离，UI控制器只负责UI展示相关的工作，ViewMode用来管理和存储与UI绑定的数据，同时ViewMode还与UI的生命周期相关联。比如在横竖屏切换时，与ViewMode相关联的UI界面需要重新绘制创建时即执行onCreate方法时，就可以使用ViewMode存储并恢复之前的用户现场的数据，而不会因为Activity的销毁而丢失，从而恢复用户现场。ViewModel的还有一个好处就是可以实现Activity和Fragment之间的数据共享。
官方网址介绍：ViewModel介绍
ViewMode的使用
2.1 Gradle引入
implementation "android.arch.lifecycle:extensions:2.0.0"
2.2 创建自定义ViewModel
创建自定义ViewModel有两种方式代码如下。其中最大的区别是ViewMode中不能引用Activity、Fragment的实例。主要原因是：为了防止内存泄漏。如果在某种场景下需要用到上下文Context，在继承ViewMode的时候，可以选择继承AndroidViewMode。由于AndroidViewMode持有的是Application，Application在单进程的应用中是单例模式，而且生命周期是最长的所以不在内存泄漏的问题。
open class MyCustomViewModel : ViewModel(){
var name: String = "demo "
}
class MyCustomAndroidViewModel(application: Application): AndroidViewModel(application){
var lastName = "demo"
}
2.3 在Activity中的使用
（1）代码块1 ：通过ViewModelProviders的of方法绑定activity的实例进行初始化，然后通过get方法来获取到MyViewMode的实例。
（2）代码块2：使用了lambda表达式，主要是对ViewModel里面的lastName变量进行重新赋值。
（3）代码块3：使用了Kotlin的拓展包可以不用findViewById。如果旋转屏幕，重新执行onCreate方法，获取到的还是之前的ViewModel实例。所以这个时候屏幕显示的是“configChanged”文字。
class ViewModelActivity : AppCompatActivity(){
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_view_model)
//代码块1
val viewModel = ViewModelProviders.of(this).get(MyCustomViewModel::class.java)
val androidViewModel = ViewModelProviders.of(this).get(MyCustomAndroidViewModel::class.java)
//代码块3
txt_view_model.text = androidViewModel.lastName
//代码快2
txt_view_model.setOnClickListener { androidViewModel.lastName = "configChanged" }
}
}
open class MyCustomViewModel : ViewModel(){
var name: String = "demo "
}
class MyCustomAndroidViewModel(application: Application): AndroidViewModel(application){
var lastName = "demo"
}
2.4 ViewMode的生命周期
ViewMode在Activity被finish后才会销毁，否则在Activity的生命周期范围内会一直保存在内存中，或者当依附的Fragment detached后进行销毁。
使用官网的一张图来标注Activity的生命周期与ViewMode的生命周期关联，如下图所示：
源码分析
3.1 Activity是如何实现状态保留
在分析源码之前我们先来学习Activity是如何实现状态保留。Activity中的retainNonConfigurationInstances和getLastNonConfigurationInstance方法。在Android横竖屏切换时会触发onSaveInstanceState，而还原时会产生onRestoreInstanceState，但是Android的Activity类还有一个方法名为onRetainNonConfigurationInstance和getLastNonConfigurationInstance这两个方法。 当发生屏幕切换时，将伴随Destroying被系统调用。通过这个方法可以像onSaveInstanceState()的方法一样保留变化前的Activity数据和状态，最大的不同在于这个方法可以返回一个包含有状态信息的Object对象，其中甚至可以包含Activity Instance本身。用这个方法保存Activity State后，通过getLastNonConfigurationInstance()在新的Activity Instance中恢复原有状态。比如: 在恢复窗口时，我们可以不使用onRestoreInstanceState，而代替的是 getLastNonConfigurationInstance 方法。下面的例子效果和ViewModel实现的一致的，都可以实现用户现场的数据恢复。
（1）看一下Activity中NonConfigurationInstances的定义 。子类通过复写onRetainNonConfigurationInstance返回的对象，其实被赋值给了NonConfigurationInstances.activity属性。
static final class NonConfigurationInstances {
Object activity;
HashMap children;
FragmentManagerNonConfig fragments;
ArrayMap loaders;
VoiceInteractor voiceInteractor;
}
（2）getLastNonConfigurationInstance方法返回的数据就是NonConfigurationInstances.activity属性。
@Nullable
public Object getLastNonConfigurationInstance() {
return mLastNonConfigurationInstances != null
? mLastNonConfigurationInstances.activity : null;
}
（3）下面来看一个具体的例子。继承自Activity
- 代码块1复写Activity的onRetainNonConfigurationInstance方法，给MyCustomViewModel的name赋值，并返回该对象，其实该对象被赋值给了NonConfigurationInstances.activity属性
- 代码块2通过getLastNonConfigurationInstance方法获取NonConfigurationInstances.activity属性即MyCustomViewModel对象，然后取出name属性赋值给TextView。
class ViewModelActivity : Activity(){
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_view_model)
//代码块2
lastNonConfigurationInstance?.let {
var data = it as MyCustomViewModel
txt_view_model.text = data.name
}
}
//代码块1
override fun onRetainNonConfigurationInstance(): Any {
val model = MyCustomViewModel()
model.name = "configChanged"
return model
}
}
（4）下面来看另一种具体的实例。但是是继承自AppCompatActivity
代码的效果和上诉一致，只不过复写的是onRetainCustomNonConfigurationInstance方法，获取用的是getLastCustomNonConfigurationInstance方法。
class ViewModelActivity : AppCompatActivity(){
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_view_model)
lastCustomNonConfigurationInstance?.let {
var data = it as MyCustomViewModel
txt_view_model.text = data.name
}
Log.e("activity","class :"+this.toString())
}
override fun onRetainCustomNonConfigurationInstance(): Any {
val model = MyCustomViewModel()
model.name = "configChanged"
return model
}
}
为什么会有上面的区别呢？我们来看一下原因：
在FragmentActivity中把onRetainNonConfigurationInstance写成final了，不允许子类复写。但是我们在其中看到了onRetainCustomNonConfigurationInstance方法，并把onRetainCustomNonConfigurationInstance的返回值赋值给NonConfigurationInstances.custom属性，然后返回FragmentActivity中的NonConfigurationInstances赋值给Activity中的NonConfigurationInstances.activity属性。注意这两个NonConfigurationInstances要区分开来。
public final Object onRetainNonConfigurationInstance() {
Object custom = onRetainCustomNonConfigurationInstance();
FragmentManagerNonConfig fragments = mFragments.retainNestedNonConfig();
if (fragments == null && mViewModelStore == null && custom == null) {
return null;
}
NonConfigurationInstances nci = new NonConfigurationInstances();
nci.custom = custom;
nci.viewModelStore = mViewModelStore;
nci.fragments = fragments;
return nci;
}
NonConfigurationInstances类定义。这里的NonConfigurationInstances是定义在FragmentActivity里面的一个类。
static final class NonConfigurationInstances {
Object custom;
ViewModelStore viewModelStore;
FragmentManagerNonConfig fragments;
}
在来看一下getLastCustomNonConfigurationInstance方法：
（1）调用Activity中getLastNonConfigurationInstance获取FragmentActivity中的NonConfigurationInstances对象。
（2）获取到FragmentActivity中的NonConfigurationInstances对象后在获取custom属性，custom属性就是我们复写的onRetainCustomNonConfigurationInstance返回对象。
/**
* Return the value previously returned from
* {@link #onRetainCustomNonConfigurationInstance()}.
*/
@SuppressWarnings("deprecation")
public Object getLastCustomNonConfigurationInstance() {
NonConfigurationInstances nc = (NonConfigurationInstances)
getLastNonConfigurationInstance();
return nc != null ? nc.custom : null;
}
特别注意的点：
1. onRetainNonConfigurationInstance()在onSaveInstanceState()之后被调用。
2. 调用顺序同样在onStop() 和 onDestroy()之间。
3.2 ViewModelProviders类
- ViewModelProviders.of方法
在Activity中我们会调用如下代码来获取ViewModel实例
ViewModelProviders.of(this).get(MyCustomViewModel::class.java)
那么我们就看看在ViewModelProviders.of(this)都做了些什么？
在ViewModelProviders中有四个构造方法，都是创建ViewModelProvider对象，只不过参数不同而已。
（1）ViewModelProviders里面的of()函数为我们构建一个ViewModelProvider对象。而ViewModelProvider构造方法接两个变量ViewModelStore和Factory
（2）ViewModelStore顾名思义就是存储ViewMoel的容器
（3）在代码块2：如果没有传入Factory，则内部创建了默认的Factory，Factory是ViewModelProvider的一个内部接口，里面有一个create方法。Factory实现类是用来构建ViewModel实例的。
public static ViewModelProvider of(@NonNull Fragment fragment) {
return of(fragment, null);
}
public static ViewModelProvider of(@NonNull FragmentActivity activity) {
return of(activity, null);
}
public static ViewModelProvider of(@NonNull Fragment fragment, @Nullable Factory factory) {
Application application = checkApplication(checkActivity(fragment));
if (factory == null) {
factory = ViewModelProvider.AndroidViewModelFactory.getInstance(application);
}
return new ViewModelProvider(fragment.getViewModelStore(), factory);
}
public static ViewModelProvider of(@NonNull FragmentActivity activity,
@Nullable Factory factory) {
//代码块1
Application application = checkApplication(activity);
if (factory == null) {
//代码块2
factory = ViewModelProvider.AndroidViewModelFactory.getInstance(application);
}
return new ViewModelProvider(activity.getViewModelStore(), factory);
}
在构建ViewModelProvider的时候需要用到ViewModelStore和Factory，下面我们来分别介绍一下他们。
3.3 ViewModelStore类
ViewModelStore顾名思义就是存储ViewMoel的容器
（1）在ViewModelStore中通过HashMap存储ViewModel
（2）在Activity和Fragment的onDestroy方法中，会执行clear方法，清空Map集合里面的ViewModel。并且会执行ViewModel的onCleared方法。
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
if (mViewModelStore != null && !isChangingConfigurations()) {
mViewModelStore.clear();
}
}
在new ViewModelProvider(activity.getViewModelStore(), factory)的时候，会通过调用androidx.fragment.app.FragmentActivity的getViewModelStore()方法获取ViewModelStore对象。这里就用到了我们在3.1说的知识点了。
（1）如果mViewModelStore不是null，直接返回该对象
（2）如果是null，通过getLastNonConfigurationInstance获屏幕旋转等操作是保存的对象。注意返回的NonConfigurationInstances是FragmentActivity的。
（3）如果NonConfigurationInstances不为空，则获取NonConfigurationInstances中的viewModelStore属性。
（3）如果NonConfigurationInstances中的viewModelStore属性为null，则创建一个ViewModelStore对象。
public ViewModelStore getViewModelStore() {
if (getApplication() == null) {
throw new IllegalStateException("Your activity is not yet attached to the "
+ "Application instance. You can't request ViewModel before onCreate call.");
}
if (mViewModelStore == null) {
//代码块1
NonConfigurationInstances nc =
(NonConfigurationInstances) getLastNonConfigurationInstance();
if (nc != null) {
// Restore the ViewModelStore from NonConfigurationInstances
mViewModelStore = nc.viewModelStore;
}
if (mViewModelStore == null) {
mViewModelStore = new ViewModelStore();
}
}
return mViewModelStore;
}
我们再来看看在Activity在横竖屏切换时是如何保存viewModelStore对象的，在onRetainNonConfigurationInstance方法中将mViewModelStore赋值给了NonConfigurationInstances.viewModelStore属性。这样在横竖屏切换时相当于ViewModel实例被恢复了。
public final Object onRetainNonConfigurationInstance() {
Object custom = onRetainCustomNonConfigurationInstance();
FragmentManagerNonConfig fragments = mFragments.retainNestedNonConfig();
if (fragments == null && mViewModelStore == null && custom == null) {
return null;
}
NonConfigurationInstances nci = new NonConfigurationInstances();
nci.custom = custom;
nci.viewModelStore = mViewModelStore;
nci.fragments = fragments;
return nci;
}
通过上面的分析，我们知道在横竖屏旋转的时候，其实恢复的是ViewModelStore对象，而ViewModelStore里面通过键值对的形式存储着ViewModel，所以相当于ViewModel被恢复了。
下面附上ViewModelStore的代码
public class ViewModelStore {
private final HashMap mMap = new HashMap<>();
final void put(String key, ViewModel viewModel) {
ViewModel oldViewModel = mMap.put(key, viewModel);
if (oldViewModel != null) {
oldViewModel.onCleared();
}
}
final ViewModel get(String key) {
return mMap.get(key);
}
/**
* Clears internal storage and notifies ViewModels that they are no longer used.
*/
public final void clear() {
for (ViewModel vm : mMap.values()) {
vm.onCleared();
}
mMap.clear();
}
}
3.4 Factory类
在new ViewModelProvider(activity.getViewModelStore(), factory)的时候第二个参数是Factory的子类，Factory有2个实现类：是NewInstanceFactory, AndroidViewModelFactory 。通过ViewModelProvider.AndroidViewModelFactory.getInstance获取单例的Factory对象。
NewInstanceFactory源代码：
public static class NewInstanceFactory implements Factory {
@SuppressWarnings("ClassNewInstance")
@NonNull
@Override
public T create(@NonNull Class modelClass) {
//noinspection TryWithIdenticalCatches
try {
return modelClass.newInstance();
} catch (InstantiationException e) {
throw new RuntimeException("Cannot create an instance of " + modelClass, e);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new RuntimeException("Cannot create an instance of " + modelClass, e);
}
}
}
AndroidViewModelFactory 源代码
public static class AndroidViewModelFactory extends ViewModelProvider.NewInstanceFactory {
private static AndroidViewModelFactory sInstance;
/**
* Retrieve a singleton instance of AndroidViewModelFactory.
*
* @param application an application to pass in {@link AndroidViewModel}
* @return A valid {@link AndroidViewModelFactory}
*/
@NonNull
public static AndroidViewModelFactory getInstance(@NonNull Application application) {
if (sInstance == null) {
sInstance = new AndroidViewModelFactory(application);
}
return sInstance;
}
private Application mApplication;
/**
* Creates a {@code AndroidViewModelFactory}
*
* @param application an application to pass in {@link AndroidViewModel}
*/
public AndroidViewModelFactory(@NonNull Application application) {
mApplication = application;
}
@NonNull
@Override
public T create(@NonNull Class modelClass) {
if (AndroidViewModel.class.isAssignableFrom(modelClass)) {
//noinspection TryWithIdenticalCatches
try {
return modelClass.getConstructor(Application.class).newInstance(mApplication);
} catch (NoSuchMethodException e) {
throw new RuntimeException("Cannot create an instance of " + modelClass, e);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new RuntimeException("Cannot create an instance of " + modelClass, e);
} catch (InstantiationException e) {
throw new RuntimeException("Cannot create an instance of " + modelClass, e);
} catch (InvocationTargetException e) {
throw new RuntimeException("Cannot create an instance of " + modelClass, e);
}
}
return super.create(modelClass);
}
}
（1）AndroidViewModelFactory实例化构造方法里面有参数的class，可以引用Context，其实是Appplication实例。
（2）如果是有application参数，则通过newInstance(application)实例化。否则调用父类的create方法然后通过newInstance()实例化。
（3）如果通过newInstance(application)实例化。就可以在ViewModel里面拿到Context，由于Application是APP全局的生命周期最长，所以就不存在内存泄露的问题了。
Factory类的定义非常简单，只有一个create方法，返回ViewModel实例。
public interface Factory {
/**
* Creates a new instance of the given {@code Class}.
*
*
* @param modelClass a {@code Class} whose instance is requested
* @param The type parameter for the ViewModel.
* @return a newly created ViewModel
*/
@NonNull
T create(@NonNull Class modelClass);
}
3.5 ViewModelProvider类
通过上面的步骤，我们已经构建出了ViewModelProvider对象，那么接下来就是使用它了。还记得在Activity里面的ViewModelProviders.of(this).get(MyCustomViewModel::class.java)代码吗？通过ViewModelProvider的get方法，就可以获取ViewModel的实例了。而这个实例是通过上面的Factory创建的。
下面我们来看一下get方法，里面生成了一个KEY，这个KEY就是ViewModelStore的HashMap的Key了。然后调用重载的get方法 get(@NonNull String key, @NonNull Class
public T get(@NonNull Class modelClass) {
String canonicalName = modelClass.getCanonicalName();
if (canonicalName == null) {
throw new IllegalArgumentException("Local and anonymous classes can not be ViewModels");
}
return get(DEFAULT_KEY + ":" + canonicalName, modelClass);
}
（1）根据之前的从FragmentActivity中获取的ViewModelStore对象中获取key对应的ViewModel。如果获取的ViewModel是传入的Class 的对象，则直接返回该ViewModel。
（2）通过of函数创建的Factory生产一个ViewModel实例，可能是带有Application实例的。
（3）将Factory实例put进ViewModelStore的HashMap里面。
public T get(@NonNull String key, @NonNull Class modelClass) {
ViewModel viewModel = mViewModelStore.get(key);
if (modelClass.isInstance(viewModel)) {
//noinspection unchecked
return (T) viewModel;
} else {
//noinspection StatementWithEmptyBody
if (viewModel != null) {
// TODO: log a warning.
}
}
viewModel = mFactory.create(modelClass);
mViewModelStore.put(key, viewModel);
//noinspection unchecked
return (T) viewModel;
}
3.6 ViewModel类
ViewModel是一个抽象类，里面有一个onCleared方法，有一个实现类AndroidViewModel，唯一的不同点是AndroidViewModel里面有一个Application的属性。
onCleared在Fragment和Activity的onDestory方法中通过ViewModelStore的clear调用。
public abstract class ViewModel {
/**
* This method will be called when this ViewModel is no longer used and will be destroyed.
*
* It is useful when ViewModel observes some data and you need to clear this subscription to
* prevent a leak of this ViewModel.
*/
@SuppressWarnings("WeakerAccess")
protected void onCleared() {
}
}
public class AndroidViewModel extends ViewModel {
@SuppressLint("StaticFieldLeak")
private Application mApplication;
public AndroidViewModel(@NonNull Application application) {
mApplication = application;
}
/**
* Return the application.
*/
@SuppressWarnings("TypeParameterUnusedInFormals")
@NonNull
public T getApplication() {
//noinspection unchecked
return (T) mApplication;
}
}