Android Fragment 要你何用?2.0版本

作者:小鱼人爱编程

1. 老生常谈:为什么需要Fragment?

先看Activity、Fragment、View三者的关系:

Android Fragment 要你何用?2.0版本_第1张图片

Activity 拥有生命周期,但是需要和AMS通信(跨进程),比较臃肿。
View 不需要和AMS通信,但没有生命周期,不好处理复杂的逻辑(如网络请求数据渲染到View上)。
而Fragment介于两者之间,它拥有生命周期(借助于Activity),无需与AMS通信,速度快。

Fragment更多时候充当着中介的作用:

将Activity里复杂的UI逻辑分离出来放到Fragment里,将对View复杂的操作分离到Fragment里。

一言蔽之,使用Fragment的理由:

  1. 无需跨进程,轻量级
  2. 拥有生命周期

2. Fragment 的生命周期与重建流程

与Activity生命周期对比

Fragment创建分为动态和静态,以动态创建Fragment为例分析:

Android Fragment 要你何用?2.0版本_第2张图片

这么看Fragment生命周期的回调方法比Activity更多,还好大部分是成对出现有迹可循。
通常情况下,我们只需要重写onCreateView(),提供自定义界面就好。

Fragment 重建流程

现象

先看简单Demo:在Activity的onCreate里添加Fragment:

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.layout_fragment )
        val fragment = FishPureFragment()
        fragment.arguments = Bundle().apply {
            putString("hello", "fragment:${count++}")
        }
        supportFragmentManager.beginTransaction().add(R.id.root, fragment).commitNow()
    }

Activity 显示的同时Fragment也显示了,一切看起来很正常,此时我们将手机横竖屏切换一下:

Android Fragment 要你何用?2.0版本_第3张图片

可以看出,随着横竖屏的切换,创建的Fragment越来越多。
此种重建现象在很多场景下并不符合需求,比如进入Activity后拉取接口并显示弹窗,若使用DialogFragment展示弹窗,则Activity重建后会出现多个弹窗。

原理

我们知道,Fragment的生命周期依赖于Activity,当横竖屏切换时候Activity进行了重建,同时会查看关联该Activity的所有Fragment是否需要重建,若是则进行重建。
第一次显示Fragment后,横竖屏切换导致Activity重建,此时也会重建Fragment,而在Activity.onCreate()里又新建了Fragment,因此此时Activity里关联了2个Fragment。

Android Fragment 要你何用?2.0版本_第4张图片

核心点在于红色部分:

  1. Activity 销毁时保存Fragment状态
  2. Activity 重建时根据状态恢复并展示Fragment

除了横竖屏会导致Activity重建,其它配置项变更、系统内存紧张kill掉Activity等也会引起Activity重建

Fragment重建引发的Crash

和Activity等四大组件不一样的是:我们可以直接创建Fragment实例。
若是我们重写了Fragment默认构造函数:

class FishPureFragment(val str:String):Fragment() 

在Fragment重建的时候会Crash:

    java.lang.RuntimeException: Unable to start activity ComponentInfo{com.fish.kotlindemo/com.fish.kotlindemo.fragment.dialogFragment.FishFragmentActivity}: androidx.fragment.app.Fragment$InstantiationException: Unable to instantiate fragment com.fish.kotlindemo.fragment.dialogFragment.FishPureFragment: could not find Fragment constructor

原因是Fragment重建时会去寻找默认构造函数构造新的实例,而我们重写了构造函数,此时已经不存在默认的无参构造函数,当然会Crash。
因此,通常来说无需重写Fragment构造函数,若是想要传递参数给Fragment,可使用Fragment.setArguments()。

如何禁止Fragment重建

有以下几种方式:
第一种:
既然是Activity重建引发的Fragment重建,那么釜底抽薪,禁止Activity重建。
比如禁止屏幕旋转时重建Activity,可以在AndroidManifest.xml里配置:

android:configChanges="orientation|screenSize"

第二种:
不想改配置,也可以从Activity保存的状态入手,Frament重建依赖于恢复状态:

    //FragmentActivity.java
    private void init() {
        addOnContextAvailableListener(new OnContextAvailableListener() {
            @Override
            public void onContextAvailable(@NonNull Context context) {
                //Activity.onCreate里会调用此方法
                mFragments.attachHost(null /*parent*/);
                //找到需要恢复的Fragment状态
                Bundle savedInstanceState = getSavedStateRegistry()
                        .consumeRestoredStateForKey(FRAGMENTS_TAG);

                if (savedInstanceState != null) {
                    //不为空则进行Fragment恢复,重建
                    Parcelable p = savedInstanceState.getParcelable(FRAGMENTS_TAG);
                    mFragments.restoreSaveState(p);
                }
            }
        });
    }

也就是说只要恢复状态为空,那么Fragment就不会进行重建,而该状态是从Activity.onCreate(Bundle)里传递过来的,因此只需要在Activity里进行如下设置:

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
//        super.onCreate(savedInstanceState)
        //状态置空
        super.onCreate(null)
        setContentView(R.layout.layout_fragment )
        val fragment = FishPureFragment()
        fragment.arguments = Bundle().apply {
            putString("hello", "fragment:${count++}")
        }
        supportFragmentManager.beginTransaction().add(R.id.root, fragment).commitNow()
    }

第三种:
将Activity下的所有恢复状态置空有点粗暴了,会影响到其它组件如View的恢复,而我们仅仅只需要禁止Fragment重建,使用如下方式:

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        savedInstanceState?.let {
            it.getBundle("androidx.lifecycle.BundleSavedStateRegistry.key")?.remove("android:support:fragments");
        }
    }

注:此种方式与系统实现版本有关,有些版本取不到value

3. Fragment add/remove/replace/hide/show的快速理解

add

添加一个Fragment实例到Fragment管理栈里,此间Fragment生命周期经历了从onAttach()逐渐到onActivityCreated()。
此时Fragment所绑定的布局(View)已经添加到指定的父布局里了。

当管理栈里已有一个Fragment实例:Fragment1,此时再往里面添加Fragment2,Fragment2入栈并将其绑定的布局添加到父布局里。
依据父布局属性不同,有不同的展示方式:

  1. 若父布局是FrameLayout,则Fragment2绑定的布局将会覆盖Fragment1绑定的布局。
  2. 若父布局是LinearLayout,则Fragment2绑定的布局将会添加到Fragment1绑定的布局左边/右边。

remove

将一个Fragment实例从Fragment管理栈里移除,此间Fragment生命周期经历了从onDestroyView()逐渐到onDetach()。
此时Fragment所绑定的布局(View)已经从指定的父布局里移除了。

replace

当Fragment管理栈里没有Fragment实例时,replace与add效果一致。
当Fragment管理栈里有Fragment1实例时,replace(Fragment2)将触发Fragment1的生命周期从onDestroyView()逐渐到onDetach(),而Fragment2生命周期从onAttach()逐渐到onActivityCreated(),最终展示Fragment2。
replace 可简单理解为remove+add。

hide

不会触发Fragment生命周期,仅仅只是把Fragment绑定的布局隐藏(GONE)。

show

hide的反向操作,不会触发Fragment生命周期,仅仅只是把Fragment绑定的布局显示(VISIBLE)。

4. Fragment与ViewModel的结合

Activity ViewModel与FragmentManagerViewModel

Android Fragment 要你何用?2.0版本_第5张图片

如上图,Activity ViewModelStore里存储着不同的ViewModel实例,其中FragmentManagerViewModel是与Fragment有关的。
当Activity销毁重建时,在Activity销毁阶段ViewModelStore并没有被释放,而是被保留下来,等到Activity重建时继续使用,而ViewModelStore实例不变,其内部的ViewModel也不变,这就是ViewModel的原理。

那么FragmentManagerViewModel 是什么时候添加到ViewModelStore里的呢?
入口在这:

    #FragmentActivity.java
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        //绑定FragmentManager
        mFragments.attachHost(null /*parent*/);
    }

最终调用到:

    #FragmentManager.java
    void attachController(@NonNull FragmentHostCallback host,
                          @NonNull FragmentContainer container, @Nullable final Fragment parent) {
        //...
        if (parent != null) {
            mNonConfig = parent.mFragmentManager.getChildNonConfig(parent);
        } else if (host instanceof ViewModelStoreOwner) {
            //host 即为承载的Activity
            //取出Activity ViewModelStore
            ViewModelStore viewModelStore = ((ViewModelStoreOwner) host).getViewModelStore();
            mNonConfig = FragmentManagerViewModel.getInstance(viewModelStore);
        } else {
            mNonConfig = new FragmentManagerViewModel(false);
        }
    }

    #FragmentManagerViewModel.java
    static FragmentManagerViewModel getInstance(ViewModelStore viewModelStore) {
        ViewModelProvider viewModelProvider = new ViewModelProvider(viewModelStore,
                FACTORY);
        //从Activity的ViewModelStore 取出FragmentManagerViewModel
        //若没有,则创建FragmentManagerViewModel实例
        return viewModelProvider.get(FragmentManagerViewModel.class);
    }

答案是:Activity.onCreate()将FragmentManagerViewModel添加到Activity ViewModelStore里。

FragmentManagerViewModel与Fragment的ViewModel

现在FragmentManagerViewModel可以在Activity重建时恢复,那么它和Fragment里的ViewModel又是如何关联的呢?

FragmentManagerViewModel 里有个成员变量:

private final HashMap mViewModelStores = new HashMap<>();

在Fragment里声明ViewModel:

private val vm by viewModels()

查看viewModels调用链,关键要找到对应的ViewModelStore,而Fragment的ViewModelStore获取方式如下:

#Fragment.java
    public ViewModelStore getViewModelStore() {
        if (mFragmentManager == null) {
            throw new IllegalStateException("Can't access ViewModels from detached fragment");
        }
        return mFragmentManager.getViewModelStore(this);
    }

    #FragmentManagerViewModel.java
    ViewModelStore getViewModelStore(@NonNull Fragment f) {
        //mViewModelStores 是Map,key 是Fragment唯一标识符 value 为Fragment对应的ViewModelStore
        ViewModelStore viewModelStore = mViewModelStores.get(f.mWho);
        if (viewModelStore == null) {
            //不存在则创建
            viewModelStore = new ViewModelStore();
            //放入map
            mViewModelStores.put(f.mWho, viewModelStore);
        }
        return viewModelStore;
    }

到此,流程就比较清晰了:

FragmentManagerViewModel里的mViewModelStores里存储着所有Fragment的ViewModelStore。也即是Fragment的ViewModel实际上是存储在FragmentManagerViewModel里的。

接着来整体捋一下Fragment的ViewModel是如何在重建时保持的。

Android Fragment 要你何用?2.0版本_第6张图片

显而易见,Fragment ViewModel实际上是间接依赖Activity ViewModeStore。

Fragment 关联的lifecycleScope

lifecycleScope 监听着Fragment生命周期,若是Fragment被销毁,则lifecycleScope也会被取消。

Fragment ViewModel关联的viewModelScope

viewModelScope 与ViewModel 生命周期保持一致,若是ViewModel被销毁(Fragment被销毁而非重建),则viewModelScope也会被取消。

5. DialogFragment(Dialog和Fragment的结晶)

DialogFragment 使用

普通的Dialog并没有生命周期,而不关联生命周期的Dialog处理异步请求比较麻烦,此时DialogFragment出现了。

class MyDialogFragment : DialogFragment() { 
    override fun onCreateView(
        inflater: LayoutInflater,
        container: ViewGroup?,
        savedInstanceState: Bundle?
    ): View? {
        val tv = TextView(context).apply {
            text = "hello world"
            setTextColor(Color.RED)
            textSize = 30f
        }
        return tv
    }
}

显示DialogFragment:

MyDialogFragment().show(supportFragmentManager, "dd")

我们只需要定义Fragment所绑定的布局,最终布局将会显示在Dialog里。

DialogFragment 原理

Dialog 显示Fragment绑定的布局

你也许比较好奇:之前添加的Fragment都是指定父布局,将Fragment所绑定的布局添加到父布局里,那此时的DialogFragment所指定的父布局在哪呢?
从show方法入手:

    public void show(@NonNull FragmentManager manager, @Nullable String tag) {
        //就是添加普通的Fragment流程
        FragmentTransaction ft = manager.beginTransaction();
        ft.add(this, tag);
        ft.commit();
    }

    #FragmentTransaction.java
    public FragmentTransaction add(@NonNull Fragment fragment, @Nullable String tag)  {
        //没有指定父布局
        doAddOp(0, fragment, tag, OP_ADD);
        return this;
    }

与添加普通Fragment不同的是此时并没有指定Fragment的父布局。

Dialog会监听Fragment生命周期:

    #DialogFragment.java
    private Observer mObserver = new Observer() {
        public void onChanged(LifecycleOwner lifecycleOwner) {
            if (lifecycleOwner != null && mShowsDialog) {
                //拿到Fragment绑定的View
                View view = requireView();
                if (mDialog != null) {
                    //将View添加到Dialog里
                    mDialog.setContentView(view);
                }
            }
        }
    };

当生命周期回调后拿到Fragment绑定的View添加到Dialog里。
如此一来,Fragment就完成了和Dialog的配合显示界面。

Dialog的创建时机

    public Dialog onCreateDialog(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        return super.onCreateDialog(savedInstanceState);
    }

重写该方法可以自定义Dialog或是监听默认Dialog的创建。
值得注意的是:在onAttach()/onCreate()里是拿不到Dialog对象的,因为那时候还没有创建Dialog,它在onCreateView()之前创建的。

6. ViewPager2(Fragment与RecyclerView的结晶)

ViewPager2使用

除了DialogFragment,Fragment也与RecyclerView配合,形成了ViewPager2。
创建Adapter:

public class VPAdapter extends FragmentStateAdapter {

    private List list = new ArrayList<>();

    public VPAdapter(@NonNull FragmentActivity fragmentActivity, List list) {
        super(fragmentActivity);
        this.list = list;
    }

    @NonNull
    @Override
    public Fragment createFragment(int position) {
        return list.get(position);
    }

    @Override
    public int getItemCount() {
        return list.size();
    }
}

ViewPager2绑定Adapter:

        VPAdapter vpAdapter = new VPAdapter(this, list);
        viewPager2.setAdapter(vpAdapter);

可以看出,使用起来很简洁,ViewPager2的显示依靠着Fragment。

ViewPager2原理

RecyclerView缓存

在此之前先简单介绍一下RecyclerView(简称RV)的缓存设计。
RV缓存的是什么呢?
缓存的是ViewHolder(简称VH),VH里持有待显示的子布局(View)。

RecyclerView里有个内部类:Recycler,里面有5个缓存变量,归为3种缓存,分别为:
一级缓存(默认2个+1个预拉取)、二级缓存、三级缓存(默认5个,区分itemType)。
当RecyclerView渲染布局显示item时,先分别从一、二、三级缓存寻找可用的VH,若没有找到则重新创建子布局及其所属的VH,最终渲染。

VH有两种状态:

  1. VH保持着当前的数据状态,此种状态下当VH复用时可直接使用,对应一级缓存。
  2. VH仅仅保持着View,没有绑定数据,此种状态下当VH复用时需要重新绑定数据,也就是走onBindViewHolder()方法,对应三级缓存。

二级缓存是暴露给调用者设置自定义缓存的,此处先忽略。
先看看一、三级缓存是如何填充数据的。

Android Fragment 要你何用?2.0版本_第7张图片

再看RV是如何从缓存取数据的:

Android Fragment 要你何用?2.0版本_第8张图片

RecyclerView与Fragment联动

核心代码在FragmentStateAdapter.java里。
RecyclerView关键动作与Fragment的联动:

Android Fragment 要你何用?2.0版本_第9张图片

本质上还是将Fragment的View添加到RV提前构造的ItemView内。

我们来梳理一下ViewPager2(简称VP2)的滑动场景。

  1. VP2展示第一个元素,实际展示的是RV的第一个元素,此时RV回调了onCreateViewHolder、onBindViewHolder等回调,Fragment也走了生命周期,最终Fragment绑定的View添加到了RV的子Item里
  2. 当滑动VP2到第二个元素(下标为1)时,RV的第一个元素被放到一级缓存,此时RV触发移除子Item,注意这个时候并没有销毁Fragment
  3. 当滑动VP2回到第一个元素时,RV仅仅只需要addView即可,不会触发Fragment生命周期
  4. 当滑动VP2到后面几个元素时,此时一级缓存已满,将放到三级缓存里,然后触发子Item的回收,这个时候会移除对应的Fragment,Frament走生命周期里的销毁流程
  5. RV的预取元素时,会走onCreateViewHolder、onBindViewHolder回调,但不会触发addView,也就是不会触发Fragment的生命周期

VP2的缓存

public void setOffscreenPageLimit(@OffscreenPageLimit int limit)

设置VP2左右缓存的数量,默认是没有缓存的,也不能将缓存设置为0,只能是>=1。

VP2的缓存和RV的缓存是什么关系呢?
假设VP2缓存limit=1,再来梳理一下ViewPager2(简称VP2)的滑动场景。

  1. VP2展示第一个元素,实际展示的是RV的第一个元素,此时RV回调了onCreateViewHolder、onBindViewHolder等回调,Fragment也走了生命周期,最终Fragment绑定的View添加到了RV的子Item里。与此同时,VP2继续渲染第二个元素,与第一个元素步骤一致
  2. 当VP2滑动到第二个元素时,由于之前已经渲染过,此时是直接展示(RV无需addView)。于此同时会继续提前缓存第三个元素。
  3. 当VP2滑动到第一个元素时,,由于之前已经渲染过,此时是直接展示。

可以看出VP2的缓存实际上是提前将RV的元素渲染了,若设置了limit=1,那么此时RV活跃的Item有三个:当前1个+左右各一个。
当设置了VP2的缓存后,意味着多缓存了Fragment实例。

以上是Fragment实际应用与原理的相关内容。

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