Android Jetpack 之 LiveData

概述

• LiveData 是一个持有数据的类，它持有的数据是可以被观察者订阅的，当数据被修改时就会通知观察者。观察者可以是 Activity、Fragment、Service 等。
• LiveData 能够感知观察者的生命周期，只有当观察者处于激活状态（STARTED、RESUMED）才会接收到数据更新的通知，在未激活时会自动解注册观察者，以减少内存泄漏。
• 使用 LiveData 保存数据时，由于数据和组件是分离的，当组件重建时可以保证数据不会丢失。

优点

• 确保 UI 界面始终和数据状态保持一致。
• 没有内存泄漏，观察者绑定到 Lifecycle 对象并在其相关生命周期 destroyed 后自行解除绑定。
• 不会因为 Activity 停止了而奔溃，如 Activity finish 了，它就不会收到任何 LiveData 事件了。
• UI 组件只需观察相关数据，不需要停止或恢复观察，LiveData 会自动管理这些操作，因为 LiveData 可以感知生命周期状态的更改。
• 在生命周期从非激活状态变为激活状态，始终保持最新数据，如后台 Activity 在返回到前台后可以立即收到最新数据。
• 当配置发生更改（如屏幕旋转）而重建 Activity / Fragment，它会立即收到最新的可用数据。
• LiveData 很适合用于组件（Activity / Fragment）之间的通信。

使用

添加相关依赖

LiveData 有两种使用方式，结合 ViewModel 使用以及直接继承 LiveData 类。

结合 ViewModel 使用

以下代码场景：点击按钮提示一个名字。

class MyViewModel : ViewModel() {

    // 创建一个 String 类型的 LiveData
    // MutableLiveData 是抽象类 LiveData 的子类，我们一般使用的是 MutableLiveData
    private lateinit var name: MutableLiveData<String>

    fun getName(): MutableLiveData<String> {
        if (!::name.isInitialized) {
            name = MutableLiveData()
        }
        return name
    }
}

class LiveDataActivity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var myViewModel: MyViewModel

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_live_data)

        // 创建并注册观察者
        myViewModel = ViewModelProviders.of(this).get(MyViewModel::class.java)
        myViewModel.getName().observe(this, Observer {
            // LiveData 数据更新回调，it 代表被观察对象的数据，此处为 name
            Toast.makeText(baseContext, it, Toast.LENGTH_SHORT).show()
        })

        btnSetName.setOnClickListener {
            // 使用 setValue 的方式更新 LiveData 数据
            myViewModel.getName().value = "张三"
        }
    }
}

让数据（name）和组件（LiveDataActivity）分离，当 Activity 重建时，数据（name）不会丢失。

直接继承 LiveData 类

以下代码场景：在 Activity 中监听 Wifi 信号强度。

class WifiLiveData private constructor(context: Context) : LiveData<Int>() {

    private var mContext: WeakReference<Context> = WeakReference(context)

    companion object {

        private var instance: WifiLiveData? = null

        fun getInstance(context: Context): WifiLiveData {
            if (instance == null) {
                instance = WifiLiveData(context)
            }
            return instance!!
        }
    }

    override fun onActive() {
        super.onActive()
        registerReceiver()
    }

    override fun onInactive() {
        super.onInactive()
        unregisterReceiver()
    }

    /**
     * 注册广播，监听 Wifi 信号强度
     */
    private fun registerReceiver() {
        val intentFilter = IntentFilter()
        intentFilter.addAction(WifiManager.RSSI_CHANGED_ACTION)
        mContext.get()!!.registerReceiver(mReceiver, intentFilter)
    }

    /**
     * 注销广播
     */
    private fun unregisterReceiver() {
        mContext.get()!!.unregisterReceiver(mReceiver)
    }

    private val mReceiver = object : BroadcastReceiver() {

        override fun onReceive(context: Context?, intent: Intent) {
            when (intent.action) {
                WifiManager.RSSI_CHANGED_ACTION -> getWifiLevel()
            }
        }
    }

    private fun getWifiLevel() {
        val wifiManager = mContext.get()!!.applicationContext.getSystemService(android.content.Context.WIFI_SERVICE) as WifiManager
        val wifiInfo = wifiManager.connectionInfo
        val level = wifiInfo.rssi

        instance!!.value = level // 发送 Wifi 的信号强度给观察者
    }
}

class LiveDataActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_live_data)

        withExtendsLiveDataTest()
    }

    /**
     * 直接继承 LiveData 类
     */
    private fun withExtendsLiveDataTest() {
        WifiLiveData.getInstance(this).observe(this, Observer {
            Log.e("LiveDataActivity", it.toString()) // 观察者收到数据更新的通知，打印 Wifi 信号强度
        })
    }
}

当组件（Activity）处于激活状态（onActive）时注册广播，处于非激活状态（onInactive）时注销广播。

源码解析

observe 注册流程

LiveData 通过 observe() 方法将被观察者 LifecycleOwner (Activity / Fragment) 和观察者 Observer 关联起来。

LiveData.observe(LifecycleOwner owner , Observer<T> observer)

进入 LiveData 的 observe() 方法中

public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<T> observer) {
    if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
        // 若 LifecycleOwner 处于 DESTROYED 状态，则返回
        return;
    }

    // LifecycleBoundObserver 把 LifecycleOwner 对象和 Observer 对象包装在一起
    LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);

    // mObservers（类似 Map 的容器）的 putIfAbsent() 方法用于判断容器中的 observer（key）
    // 是否已有 wrapper（value）与之关联
    // 若已关联则直接返回关联值，否则关联后再返回 wrapper
    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;
    }

    // 由于 LifecycleBoundObserver 实现了 GenericLifecycleObserver 接口，而 GenericLifecycleObserver 又
    // 继承了 LifecycleObserver，所以 LifecycleBoundObserver 本质是一个 LifecycleObserver
    // 此处属于注册过程， Lifecycle 添加观察者 LifecycleObserver
    owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);
}

从上面的代码可知，observe() 方法最终是会调用：

LifecycleOwner.getLifecycle().addObserver(LifecycleObserver)

因此 LiveData 是能够感知观察者的生命周期变化的。

感知生命周期变化

通过以上的分析，我们知道 LifecycleBoundObserver（LiveData 的内部类）是观察者，以下具体分析 LifecycleBoundObserver 的实现过程。

class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements GenericLifecycleObserver {
    @NonNull final LifecycleOwner mOwner;

    LifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer<T> observer) {
        super(observer); // 保存 Observer
        mOwner = owner;  // 保存 LifecycleOwner
    }

    @Override
    boolean shouldBeActive() {
        // 判断是否处于激活状态
        return mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED);
    }


    @Override
    public void onStateChanged(LifecycleOwner source, Lifecycle.Event event) {
        // 若 Lifecycle 处于 DESTROYED 状态，则移除 Observer 对象
        if (mOwner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
            // 移除观察者，在这个方法中会移除生命周期监听并且回调 activeStateChanged() 方法
            removeObserver(mObserver);
            return;
        }
        // 若处于激活状态，则调用 activeStateChanged() 方法
        activeStateChanged(shouldBeActive());
    }

    @Override
    boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {
        return mOwner == owner;
    }

    @Override
    void detachObserver() {
        mOwner.getLifecycle().removeObserver(this);
    }
}

当组件（Activity / Fragment）的生命周期发生改变时，onStateChanged() 方法将会被调用。若当前处于 DESTROYED 状态，则会移除观察者；若当前处于激活状态，则会调用 activeStateChanged() 方法。activeStateChanged() 方法位于父类 ObserverWrapper 中。

void activeStateChanged(boolean newActive) {
    // 若新旧状态一致，则返回
    if (newActive == mActive) {
        return;
    }
    // immediately set active state, so we'd never dispatch anything to inactive owner
    mActive = newActive;
    boolean wasInactive = LiveData.this.mActiveCount == 0;
    LiveData.this.mActiveCount += mActive ? 1 : -1;
    if (wasInactive && mActive) { // 激活状态的 observer 个数从 0 到 1
        onActive(); // 空实现，一般让子类去重写
    }
    if (LiveData.this.mActiveCount == 0 && !mActive) { // 激活状态的 observer 个数从 1 到 0
        onInactive();  // 空实现，一般让子类去重写
    }
    if (mActive) { // 激活状态，向观察者发送 LiveData 的值
        dispatchingValue(this);
    }
}

再看看最终调用的 dispatchingValue() 方法。

private void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
    // ...
    do {
        mDispatchInvalidated = false;
        if (initiator != null) {
            considerNotify(initiator);
            initiator = null;
        } else {
            // 循环遍历 mObservers 这个 map , 向每一个观察者都发送新的数据
            for (Iterator<Map.Entry<Observer<T>, ObserverWrapper>> iterator =
                    mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
                considerNotify(iterator.next().getValue());
                if (mDispatchInvalidated) {
                    break;
                }
            }
        }
    } while (mDispatchInvalidated);
    // ...
}

可以看到 dispatchingValue() 方法里面再通过 considerNotify() 方法将消息通知下去。

private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
    // ...
    observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}

上面的 mObserver 正是我们调用 observe() 方法时传入的观察者。

总结上面的分析就是：调用 LiveData.observe(LifecycleOwner owner , Observer observer) 进行注册后，当 LiveData 数据发生变化后，最终就会调用 Observer 对象的 onChanged() 方法，并把变化的数据作为参数回传。

通知观察者更新数据的方式

LiveData 为我们提供了两种改变数据后，通知观察者更新数据的方式，一个是 setValue() 方法（必须在主线程调用），另一个是 postValue() 方法（必须在子线程调用）。

setValue() 方法

@MainThread
protected void setValue(T value) {
    assertMainThread("setValue");
    mVersion++;
    mData = value;
    dispatchingValue(null);
}

dispatchingValue() 方法会跑我们上面分析的流程，最终把改变的数据 value（对应上面的 mData）作为 onChanged() 方法的参数传给观察者。

postValue() 方法

protected void postValue(T value) {
    boolean postTask;
    synchronized (mDataLock) {
        postTask = mPendingData == NOT_SET;
        mPendingData = value;
    }
    if (!postTask) {
        return;
    }
    ArchTaskExecutor.getInstance().postToMainThread(mPostValueRunnable);
}

private final Runnable mPostValueRunnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        Object newValue;
        synchronized (mDataLock) {
            newValue = mPendingData;
            mPendingData = NOT_SET;
        }
        //noinspection unchecked
        setValue((T) newValue);
    }
};

可以看出 postValue() 方法最终也会在主线程中调用 setValue() 方法。

文中 Demo GitHub 地址

参考资料：

• Android开发——架构组件LiveData源码解析
• Android Developers