Android开发：Jetpack Compose编程知识全汇总 （含详细实例讲解）

一、简述

​ Jetpack Compose是Google I/O 2019 发布的Andorid UI框架，它不同于Andorid常见的Xml+命令式Coding的UI开发范式，而是基于Kotlin的DSL实现了一套类似React的声明式UI框架。Jetpack Compose目前仍然处于Alpha版本目标是2020年能够发布稳定的Beta版本。伴随React Native、Flutter等大前端框架的兴起以及Jetpack Compose、SwiftUI等native框架的出现，声明式UI正逐渐成为客户端UI开发的新趋势。

特点：

1. 声明式编程模型，界面随应用状态自动更新
2. 组合 vs 继承
3. 关注点分离（SOC），减少耦合，增加内聚
4. 更少的代码，Kotlin简洁且易维护
5. 快速的开发，支持实时预览界面，并支持互动式预览
6. 向后兼容，与现有视图共同使用，无缝链接，并支持Material Design和动画

二、环境配置

由于Jetpack Compose还未正式发布，需要下载最新Canary版的Android Studio 预览版

以下三种方式可初步体验：

1. 尝试使用Jetpack Compose 示例应用
2. 创建支持Jetpack Compose 的新应用
3. 现有项目中支持Jetpack Compose

基于现状，我主要介绍第三种方式：

• 配置Kotlin

  plugins {  
    id 'org.jetbrains.kotlin.android' 
    version '1.4.0' 
  }
  
  

• 配置Gradle

  android {    
    defaultConfig {        
      ...        
        minSdkVersion 21    
    }     
    buildFeatures {        
      // Enables Jetpack Compose for this module        
      compose true    
    }    ...     
      // Set both the Java and Kotlin compilers to target Java 8.     
      compileOptions {        
        sourceCompatibility 
        JavaVersion.VERSION_1_8        
        targetCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8    
      }     
    kotlinOptions {        
      jvmTarget = "1.8"        
      useIR = true    
    }     
    composeOptions {        
      kotlinCompilerVersion '1.4.0'        
      kotlinCompilerExtensionVersion '1.0.0-alpha05'    
    } 
  }
  
  

• 添加工具包依赖项

  dependencies {    
    implementation 'androidx.compose.ui:ui:1.0.0-alpha05'    
    // Tooling support (Previews, etc.)    
    implementation 'androidx.ui:ui-tooling:1.0.0-alpha05'    
    // Foundation (Border, Background, Box, Image, Scroll, shapes, animations, etc.)    
    implementation 'androidx.compose.foundation:foundation:1.0.0-alpha05'    
    // Material Design    
    implementation 'androidx.compose.material:material:1.0.0-alpha05'    
    // Material design icons    
    implementation 'androidx.compose.material:material-icons-core:1.0.0-alpha05'    
    implementation 'androidx.compose.material:material-icons-extended:1.0.0-alpha05'    
    // Integration with observables    
    implementation 'androidx.compose.runtime:runtime-livedata:1.0.0-alpha05'    
    implementation 'androidx.compose.runtime:runtime-rxjava2:1.0.0-alpha05'     
    // UI Tests    androidTestImplementation 'androidx.ui:ui-test:1.0.0-alpha05' }
  
  

三、基础使用

​ Jetpack Compose包含了基本组件compose.ui、Material Design 组件、动画组件等众多UI组件，在此我就不赘述了，在对应的文档中大家都可以参阅，此处我重点讲解一下关于Compose的关键点

@Compose

所有关于构建View的方法都必须添加@Compose的注解才可以。并且@Compose跟协程的Suspend的使用方法比较类似,被@Compose的注解的方法只能在同样被@Comopse注解的方法中才能被调用。

@Composable 
fun Greeting(name: String) {    
  Text(text = "Hello $name!") 
}

@Preview

常用用参数如下：

1. name: String: 为该Preview命名，该名字会在布局预览中显示。
2. showBackground: Boolean: 是否显示背景，true为显示。
3. backgroundColor: Long: 设置背景的颜色。
4. showDecoration: Boolean: 是否显示Statusbar和Toolbar，true为显示。
5. group: String: 为该Preview设置group名字，可以在UI中以group为单位显示。
6. fontScale: Float: 可以在预览中对字体放大，范围是从0.01。
7. widthDp: Int: 在Compose中渲染的最大宽度，单位为dp。
8. heightDp: Int: 在Compose中渲染的最大高度，单位为dp。

上面的参数都是可选参数，还有像背景设置等的参数并不是对实际的App进行设置，只是对Preview中的背景进行设置，为了更容易看清布局。

@Preview(showBackground = true) 
@Composable fun DefaultPreview() {    
  ComposeDemoTheme {        
    Greeting("Android")    
  } 
}

当更改跟UI相关的代码时，会显示如下图的一个横条通知，点击Build&Refresh即可更新显示所更改代码的UI。

setContent

该方法作用是和zaiLayout/View中的setContentView是一样的。setContent的方法也是有@Compose注解的方法。所以，在setContent中写入关于UI的@Compopse方法，即可在Activity中显示。

class MainActivity : AppCompatActivity() {    
  override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {        
  super.onCreate(savedInstanceState)        
    setContent {            
      Text("Hello world!")        
    } 
}

Modifier

该类是各个Compose的UI组件一定会用到的一个类。它是被用于设置UI的摆放位置，padding等修饰信息的类。关于Modifier相关的设置较多，在这里只介绍会经常用到的。

Modifier.padding(10.dp) // 给上下左右设置成同一个值 
Modifier.padding(10.dp, 11.dp, 12.dp, 13.dp) // 分别为上下左右设值 
Modifier.padding(10.dp, 11.dp) // 分别为上下和左右设值 
Modifier.padding(InnerPadding(10.dp, 11.dp, 12.dp, 13.dp))// 分别为上下左右设值 
Modifier.fillMaxHeight() // 填充整个宽度 
Modifier.fillMaxHeight() // 填充整个高度 
Modifier.fillMaxSize() // 填充整个宽度和高度 
Modifier.width(2.dp) // 设置宽度 
Modifier.height(3.dp)  // 设置高度 
Modifier.size(4.dp, 5.dp) // 设置高度和宽度 
Modifier.widthIn(2.dp) // 设置最大宽度 
Modifier.heightIn(3.dp) // 设置最大高度 
Modifier.sizeIn(4.dp, 5.dp, 6.dp, 7.dp) // 设置最大最小的宽度和高度
Modifier.gravity(Alignment.CenterHorizontally) // 横向居中 
Modifier.gravity(Alignment.Start) // 横向居左 
Modifier.gravity(Alignment.End) // 横向居右 
Modifier.rtl  // 从右到左 Modifier.ltr  // 从左到右 
Modifier.plus(otherModifier) // 把otherModifier的信息加入到现有的modifier中 
// Modifier的方法都返回Modifier的实例的链式调用，所以只要连续调用想要使用的方法即可。 
@Composable fun Greeting(name: String) {    
  Text(text = "Hello $name!", modifier = Modifier.padding(20.dp).fillMaxWidth()) 
}

Column，Row

Column和Row可以理解为在View/Layout体系中的纵向和横向的ViewGroup

Column( 
  verticalArrangement:Arrangement // 控制纵向布局关系 
  horizontalAlignment:Alignment // 控制横向对齐关系 
) 

Row( 
  horizontalArrangement:Alignment // 控制横向布局关系  
  verticalAlignment:Arrangement // 控制纵向对齐关系
)  

@Composable 
fun TestColumnRow() {    
  Column(        
    modifier = Modifier.fillMaxHeight().background(Color.Yellow),              
    verticalArrangement = Arrangement.SpaceBetween,        
    horizontalAlignment = Alignment.Start    
  ) {        
    Text(text = "java")        
    Text(text = "android")        
    Text(text = "python")    
  }     
  Row(        
    modifier = Modifier.fillMaxWidth().background(Color.LightGray),        
    verticalAlignment = Alignment.Top,        
    horizontalArrangement = Arrangement.SpaceBetween    
  ) {        
    Text(text = "java")        
    Text(text = "android")        
    Text(text = "python")    
  } 
} 

四、进阶使用

状态管理

所有 Android 应用都有核心界面更新循环，如下所示：

Compose 专为单向数据流而打造。这是一种状态向下流动而事件向上流动的设计。

使用单向数据流的应用的界面更新循环如下所示：

事件：事件由界面的一部分生成并且向上传递。

更新状态：事件处理脚本可以更改状态。

显示状态：状态会向下传递，界面会观察新状态并显示该状态。

举两个例子展示：

//内部状态管理 
@Composable 
fun CounterInner() {    
  val count = remember { mutableStateOf(0) }    
  Button(onClick = { count.value += 1 }) 
  {        
    Text(text = "Count: ${count.value}")    
  } 
}

解释一下上图的数据流情况

事件：当点击发生时候，会触发count.value

更新状态：mutableStateOf会进行处理，然后设置count的状态

显示状态：系统会调用count的观察器，并且界面会显示新状态

//支持其他可观察类型的状态管理 
class CountViewModel : ViewModel() {    
  // LiveData holds state which is observed by the UI    
  // (state flows down from ViewModel)    
  private val _count = MutableLiveData(0)   
  val count: LiveData = _count     
  // onNameChanged is an event we're defining that the UI can invoke    
  // (events flow up from UI)    
  fun onCountChanged(newCount: Int) {        
    _count.value = newCount    
  } 
} 

@Composable 
fun Counter(countViewModel: CountViewModel = viewModel()) {     
  val observeAsState = countViewModel.count.observeAsState(0)    
  val count = observeAsState.value     
  Button(        
    colors = ButtonConstants.defaultButtonColors(backgroundColor = if (count > 5) Color.Green else Color.White),        
    onClick = { countViewModel.onCountChanged(count + 1) },    
  ) {        
    Text(text = "I've been clicked $count times")    
  } 
}

解释一下上图的数据流情况

事件：当点击发生时候，会触发onCountChanged

更新状态：onCountChanged会进行处理，然后设置_count的状态

显示状态：系统会调用count的观察器，并且界面会显示新状态

状态提升

• 无状态可组合项是指本身无法改变任何状态的可组合项。无状态组件更容易测试、发生的错误往往更少，并且更有可能重复使用。
• 如果您的可组合项有状态，您可以通过使用状态提升使其变为无状态。
• 状态提升是一种编程模式，在这种模式下，通过将可组合项中的内部状态替换为参数和事件，将状态移至可组合项的调用方。
• 状态提升的过程可让您将单向数据流扩展到无状态可组合项。在这些可组合项的单向数据流示意图中，随着更多可组合项与状态交互，状态仍向下流动，而事件向上流动。

@Composable 
fun Counter(countViewModel: CountViewModel = viewModel()) {     
  val observeAsState = countViewModel.count.observeAsState(0)    
  val count = observeAsState.value        
  ButtonCount(count = count, onCountChanged = { countViewModel.onCountChanged(it) }) 
} 

@Composable 
fun ButtonCount(    
  /* state */ count: Int,    
  /* event */ onCountChanged: (Int) -> Unit ) {    
  Button(        
    colors = ButtonConstants.defaultButtonColors(backgroundColor = if (count > 5) Color.Green else Color.White),        
    onClick = { onCountChanged(count + 1) },    
  ) {        
    Text(text = "I've been clicked $count times")    
  } 
}

互操作

Android View中的Compose

如果想使用Compose的情况下，又不想迁移整个应用，可以在xml里面增加ComposeView，类似于占位符，然后在Actviity/fragment中寻找该控件并调用setContent方法即可，在该方法中即可使用compose相关属性

class AndroidViewComposeActivity : AppCompatActivity() {    
  override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {        
    super.onCreate(savedInstanceState)        
    setContentView(R.layout.activity_android_view_compose)         
    findViewById(R.id.compose_view_text).setContent {            
      MaterialTheme {                
        Text("Hello Compose!")            
      }        
    }         
    findViewById(R.id.compose_view_img).setContent {            
      val imageResource = imageResource(id = R.drawable.header)            
      val imageModifier = Modifier.preferredHeight(180.dp)
      .fillMaxWidth()
      .padding(16.dp)
      .clip(RoundedCornerShape(4.dp))
      
      MaterialTheme {
        Image(                    
          bitmap = imageResource,                    
          modifier = imageModifier,                    
          contentScale = ContentScale.Crop                
        )            
      }        
    }    
  } 
}

Compose中的Android View

如果碰到在Compose环境中，想要使用Android的View视图的情况，只需要使用AndroidView函数即可

@Composable 
fun CustomView() {    
  val selectedItem = remember { mutableStateOf(0) }     
  val context = AmbientContext.current     
  val customView = remember {        
    // Creates custom view        
    Button(context).apply {            
      // Sets up listeners for View -> Compose communication            
      setOnClickListener {                
        selectedItem.value += 1            
      }        
    }   
  }     
  // Adds view to Compose    
  AndroidView({ customView }) { 
    view ->
    // View's been inflated - add logic here if necessary 
    // As selectedItem is read here, AndroidView will recompose        
    // whenever the state changes        
    // Example of Compose -> View communication        
    view.text = selectedItem.value.toString()    
  } 
}

如果是需要使用xml的配置情况，也使用AndroidView函数即可

@Composable 
fun CustomView2() {    
  val context = AmbientContext.current     
  val customView = remember {        
    // Creates custom view        
    View.inflate(context, R.layout.layout_custom_view, null)    
  }     
  AndroidView({ customView }) 
}

与通用库集成

ViewModel

从源码可看出，viewmodel函数底层也是通过ViewModelProvider进行获取的

@Composable 
fun  viewModel(    
  modelClass: Class,    
  key: String? = null,    
  factory: ViewModelProvider.Factory? = null )
: VM = AmbientViewModelStoreOwner.current.get(modelClass, key, factory)

数据流

Compose也是适配Android主流的基于流的方案，如

• LiveData.observeAsState()
• Flow.collectAsState()
• Observable.subscribeAsState()

在Compose中，LiveData.observeAsState()获取的State对象赋值给Text

@Composable 
fun HelloScreen(helloViewModel: HelloViewModel = viewModel()) {    
  // by default, viewModel() follows the Lifecycle as the Activity or Fragment    
  // that calls HelloScreen(). This lifecycle can be modified by callers of HelloScreen.     
  // name is the _current_ value of [helloViewModel.name]    
  // with an initial value of ""    
  val observeAsState = helloViewModel.name.observeAsState("")     
  Column {        
    Text(text = observeAsState.value)        
    TextField(            
      value = observeAsState.value,            
      onValueChange = { helloViewModel.onNameChanged(it) },            
      label = { Text("Name") }        
    )    
  } 
}

异步操作

此处需要补充说明的是Compose的生命周期

Compose通过一系列Effect方法，实现生命周期函数

Compose生命周期	说明	对应React
onActive	compose函数第一次被渲染到画面	componentWillMount componentDidMount
onDispose	compose函数从画面上移除	componentWillUnmount
onCommit	compose函数每次执行，画面重新渲染	componentDidUpdate

所以onCommit函数的使用类似于React的useEffect，支持可观察函数

@Suppress("ComposableNaming") 
@Composable 
/*inline*/ 
fun  onCommit(    
  v1: V1,    
  /*noinline*/    
  callback: CommitScope.() -> Unit ) {    
  remember(v1) { PreCommitScopeImpl(callback) } 
}

仅当v1发生变化时onCommit才会执行

举个例子使用异步操作

@Composable fun fetchImage(url: String): ImageAsset? {    
  // Holds our current image, and will be updated by the onCommit lambda below    
  var image by remember(url) { mutableStateOf(null) }     
  onCommit(url) {        
    // This onCommit lambda will be invoked every time url changes         
    val listener = object : ExampleImageLoader.Listener() {            
      override fun onSuccess(bitmap: Bitmap) {                
        // When the image successfully loads, update our image state                
        image = bitmap.asImageAsset()            
      }        
    }         
    // Now execute the image loader        
    val imageLoader = ExampleImageLoader.get()        
    imageLoader.load(url).into(listener)         
    onDispose {            
      // If we leave composition, cancel any pending requests            
      imageLoader.cancel(listener)        
    }    
  }     
  // Return the state-backed image property. Any callers of this function    
  // will be recomposed once the image finishes loading    
  return image 
}

五、原理解析

因为代码是基于Kotlin注解动态生成的，查看方法可以先build一个apk，然后查看其中的classess.dex文件，使用dex2jar转为jar包，然后使用jd-gui进行查看，下图是反编译得到的源码

//CountActivityKt.class->CountActivity->CounterInner(Composer,int):void 
public static final void CounterInner(Composer paramComposer, int paramInt) {
 paramComposer.startRestartGroup(-908461591,"C(CounterInner)47@2322L30,48@2374L20,48@2357L91:CountActivity.kt#ffoge4");    
  if (paramInt != 0 || !paramComposer.getSkipping()) {      
    paramComposer.startReplaceableGroup(-3687207, "C(remember):Remember.kt#9igjgp");      
    Object object = paramComposer.nextSlot();      
    if (object == SlotTableKt.getEMPTY()) {        
      object = MutableStateKt.mutableStateOf$default(Integer.valueOf(LiveLiterals$CountActivityKt.INSTANCE.Int$arg-0$call-mutableStateOf$fun-$anonymous$$arg-0$call-remember$val-count$fun-CounterInner()), null, 2, null);        paramComposer.updateValue(object);      
    }       
    paramComposer.endReplaceableGroup();      
    MutableState mutableState = (MutableState)object;   paramComposer.startReplaceableGroup(-3686846, "C(remember)P(1):Remember.kt#9igjgp");      
    boolean bool = paramComposer.changed(mutableState);      
    object = paramComposer.nextSlot();      
    if (object == SlotTableKt.getEMPTY() || bool) {        
      object = new CountActivityKt$CounterInner$1$1(mutableState);        
      paramComposer.updateValue(object);      
    }       
    paramComposer.endReplaceableGroup();      
    ButtonKt
      .Button((Function0)object, null, false, null, null, null, null, null, null,(Function3)ComposableLambdaKt.composableLambda(paramComposer, -819892270, true, "C49@2406L36:CountActivity.kt#ffoge4",                                                                                                                         new CountActivityKt$CounterInner$2(mutableState)), paramComposer, 805306368, 510);    
  	} else {      
    paramComposer.skipToGroupEnd();    
  	}     
  	ScopeUpdateScope scopeUpdateScope = paramComposer.endRestartGroup();    
  if (scopeUpdateScope == null)      
    return;     
  scopeUpdateScope.updateScope(new CountActivityKt$CounterInner$3(paramInt));  
}

仔细查看源码可知

1. Composeable Annotation：
   1. 当编译器看到Composeable注解时，会插入额外的参数和函数调用等模板代码，
   2. 其中头部会加入startRestartGroup，尾部会加入endRestartGroup，中部函数部分会加入分组信息（startReplaceableGroup，endReplaceableGroup）
   3. 底层是通过Gap Buffer的方式进行Layoutnode的复用和管理
2. 位置记忆化：
   1. 执行时候会记忆代码执行顺序及缓存每个节点
   2. 打下分组信息（startReplaceableGroup，endReplaceableGroup），以组别进行更新
3. 重组：
   1. 获取到可组合函数（State）,并与当前方法的Composer对象进行绑定
   2. 将状态保管到Composer内部的槽表中进行管理
   3. 内部的layoutnode复用和管理通过Gap Buffer方式进行

六、其他

客观地讲，Compose 确实是一套比较难学的东西，因为它毕竟太新也太大了，它是一个完整的、全新的框架，确实让很多人感觉学不动，这也是个事实。那怎么办呢？学不动怎么办呢？

如果你是因为缺少学习资料，而我正好薅到这本谷歌内部大佬根据实战编写的《Jetpack Compose最全上手指南》，从入门到精通，教程通俗易懂，实例丰富，既有基础知识，也有进阶技能，能够帮助读者快速入门，是你学习Jetpack Compose的葵花宝典，快收藏起来！！！

第一章 初识 Jetpack Compose

1. 为什么我们需要一个新的UI 工具？

2. Jetpack Compose的着重点

• 加速开发
• 强大的UI工具
• 直观的Kotlin API
  
  3. API 设计
  
  4. Compose API 的原则

• 一切都是函数
• 顶层函数（Top-level function）
• 组合优于继承
• 信任单一来源
  
  5. 深入了解Compose

• Core
• Foundation
• Material
  
  6. 插槽API

第二章 Jetpack Compose构建Android UI

=
1. Android Jetpack Compose 最全上手指南

• Jetpack Compose 环境准备和Hello World

• 使用Material design 设计
• Compose 布局实时预览
• ……
  
  2. 深入详解 Jetpack Compose | 优化 UI 构建
• Compose 所解决的问题
• Composable 函数剖析
• 声明式 UI
• 组合 vs 继承
• 封装
• 重组
• ……
  
  3. 深入详解 Jetpack Compose | 实现原理

• @Composable 注解意味着什么？
• 执行模式
• Positional Memoization (位置记忆化)
• 存储参数
• 重组
• ……
  

第三章 Jetpack Compose 项目实战演练（附Demo）

1. Jetpack Compose应用1

• 开始前的准备
• 创建DEMO
• 遇到的问题
  
  2. Jetpack Compose应用2

3. Jetpack Compose应用做一个倒计时器

• 数据结构
• 倒计时功能
• 状态模式
• Compose 布局
• 绘制时钟
  
  4. 用Jetpack Compose写一个玩安卓App

• 准备工作
• 引入依赖
• 新建 Activity
• 创建 Compose
• PlayTheme

• 画页面
• 底部导航栏
• 管理状态
• 添加页面
  
  5. 用Compose Android 写一个天气应用

• 开篇
• 画页面
• 画背景
• 画内容
• ……
  
  6. 用Compose快速打造一个“电影App”

• 成品
• 实现方案
• 实战
• 不足
• ……
  

文末

今天的文章就到这里，感谢您的阅读，有问题可以在评论区留言探讨，期待与大家共同进步。喜欢的话不要忘了三连。大家的支持和认可，是我分享的最大动力。