【Android】LiveData 用法及源码解析

本文讲解 LiveData 用法，以及 LiveData 源码解析。

官方文档：https://developer.android.google.cn/topic/libraries/architecture/livedata

一句话介绍 LiveData ：LiveData 是一种可观察的数据存储器类。

与常规的可观察类不同，LiveData 具有生命周期感知能力，意指它遵循其他应用组件（如 Activity、Fragment 或 Service）的生命周期。这种感知能力可确保 LiveData 仅更新处于活跃生命周期状态的应用组件观察者。

为什么需要 LiveData：

能够保证数据和 UI 统一（跟 LiveData 采用观察者模式有关，LiveData 是被观察的，当数据有变化时它会通知 UI 界面来更新数据。）
减少内存泄漏（在 LiveData 中，能够感知到组件的生命周期，当组件的生命周期处于未激活状态或已经处于 Destroy 状态的时候，观察者就会被清理掉。）
当 Activity 停止时不会引起崩溃（因为 Stop 时就已经变成非激活状态，在 LiveData 分发数据的过程中此时这个组件是非激活状态，LiveData 就不会给它分发数据，其实在组件处于 Pause 时就已经不给他分发数据了，只有它再次 Resume 的时候会重新灌入数据。）
不需要额外的手动处理来响应生命周期的变化（因为它内部有观察生命周期 Lifecycle 的组件）
组件和数据相关的内容能实时更新（当组件从后台来到前台时，LiveData 能够将最新的数据通知组件，灌入到组件里面，保证了组件和数据相关的内容能够实时的更新。）
针对 Configuration Change 时，不需要额外的处理来保存数据（因为在屏幕发生改变时，ViewModel 不会变，当它重建的时候会取得上一次的 ViewModel ，ViewModel 对应的也是之前的 LiveData 。LiveData 中的数据没有变，自然的它在重建过程中 LiveData 数据会时时的再次通知到已经重建的新组件中。）
资源共享（通过继承 LiveData ，将类定义成单例模式，在该类封装一些监听系统属性变化，然后通知 LiveData 的观察者。）

注：本文使用 Kotlin 编写。

导入 LiveData 库：implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-livedata-ktx:2.2.0"

一、用法

1. 自定义布局，一个 TextView ，两个 Button

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context=".MainActivity">

    <TextView
        android:id="@+id/tv_content"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
        app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        tools:text="@string/app_name" />

    <Button
        android:id="@+id/btn_start"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Start"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent" />

    <Button
        android:id="@+id/btn_stop"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Stop"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent" />

</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

2. 自定义 ViewModel 类，在 ViewModel 中改变 LiveData 数据的值。

class MainViewModel : ViewModel() {

    val TAG = "MainViewModel"

    val liveData = MutableLiveData<Int>()
    var stop = false

    fun start() {
        liveData.postValue(0)
        object : Thread() {
            override fun run() {
                while (!stop) {
                    sleep(1000)
                    val value = liveData.value
                    liveData.postValue(value?.plus(1))
                    Log.d(TAG, "run: " + liveData.value.toString())
                }
            }
        }.start()
    }

    fun stop() {
        stop = true
    }
}

3. 在 Activity 里观察 LiveData

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    lateinit var mainViewModel: MainViewModel

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

        mainViewModel = ViewModelProvider(this).get<MainViewModel>(MainViewModel::class.java)

        mainViewModel.liveData.observe(this, Observer {
            tv_content.text = it.toString()
        })

        btn_start.setOnClickListener {
            mainViewModel.start()
        }

        btn_stop.setOnClickListener {
            mainViewModel.stop()
        }
    }
}

4. 执行程序，点击 Start Button ，每隔1s，数据会发生改变；点击 Stop Button ，线程关闭，数据不再发生改变。

二、源码解析

1. MutableLiveData 源码：

public class MutableLiveData<T> extends LiveData<T> {

    public MutableLiveData(T value) {
        super(value);
    }

    public MutableLiveData() {
        super();
    }

    @Override
    public void postValue(T value) {
        super.postValue(value);
    }

    @Override
    public void setValue(T value) {
        super.setValue(value);
    }
}

MutableLiveData 是对 LiveData 的拓展。因为 LiveData 是一个 abstract 的 class ，并不能直接使用。

2. LiveData 类图：

观察上面的类图，它有两个实现类，一个是 MutableLiveData ，另一个是 MediatorLiveData 。内部包含了一个 LifecycleBoundObsOvserver ，它实现了 Lifecycle 的 Observer ，它里面的 Observer 进行了对组件生命周期的观察。所以 LiveData 才有了观察组件生命周期的能力。

LiveData 函数说明：

observe() 观察函数
setValue() 设置值，必须在主线程调用，直接去改变 UI 界面
postValue() 设置值，主线程或子线程都可以使用，不需要手动切换线程
getValue() 取值
hasActiveObservers() 是否有激活状态下的组件
hasObservers() 是否有观察者
observeForever() 不管 Lifecycle 是不是激活状态，永远都去观察
removeObserver() 移除观察者
onActive() 激活回调
onInactive() 解除激活回调，也就是非激活状态

实现了 LifecycleEventObserver 接口，用来观察组件生命周期。

<<interface>> Observer 用来观察 LiveData 内部 value 的一个观察者。

大体流程：LiveData post 或 set value 的时候，首先通过 hasObservers 判断是否有观察者，如果没有就不进行分发，如果有就通过 onActive 遍历是否是激活状态，如果是激活状态就会去调用 <<interface>> Observer 的回调方式，通知它去更新 UI 界面。

3. LiveData.observe() 源码

public void observe(LifecycleOwner owner, Observer < ?super T > observer) {
    assertMainThread("observe");
    if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
        // ignore
        return;
    }
    LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);
    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;
    }
    owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);
}

传进来的 owner 是 Activity 或 Fragment ，然后把 observer 观察者也传进来。

首先判断是否是 DESTROYED 状态，如果是就 return 。

然后会 new 一个 LifecycleBoundObserver ，用来处理生命周期。

把 wrapper put 到 mObservers 容器里面，这个容器是用来遍历用的。

owner 获取 getLifecycle ，添加生命周期观察者 addObserver 。

4. LiveData.postValue() 源码

protected void postValue(T value) {
    ...
    ArchTaskExecutor.getInstance().postToMainThread(mPostValueRunnable);
}

因为它可以在子线程进行分发，所以它要 postToMainThread 到主线程去：

private final Runnable mPostValueRunnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        ...
        setValue((T) newValue);
    }
};

它最终调的还是 setValue() 。所以说 setValue() 是在主线程进行调用。

5. LiveData.setValue() 源码

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

在 set 或 post 时，它的 mVersion 会更新一下，内部的 mData 会被赋值新的 value 。

6. LiveData.dispatchingValue() 源码

void dispatchingValue(ObserverWrapper initiator) {
    // 判断是否正在进行分发动作，如果正在进行就直接 return 。
    if (mDispatchingValue) {
        mDispatchInvalidated = true;
        return;
    }
    mDispatchingValue = true;

    // 执行 do while 循环
    do {
        mDispatchInvalidated = false;
        if (initiator != null) {
            considerNotify(initiator);
            initiator = null;
        } else {
            // 遍历，通过 Map 进行存储
            for (Iterator < Map.Entry < Observer < ?super T > , ObserverWrapper >> iterator = mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext();) {
                // 这里的 iterator.next() 对应的是 ObserverWrapper 。
                considerNotify(iterator.next().getValue());
                if (mDispatchInvalidated) {
                    break;
                }
            }
        }
    } while ( mDispatchInvalidated );
    mDispatchingValue = false;
}

7. LiveData.considerNotify() 源码

private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
    
    // 判断是否是激活状态，如果是非激活状态直接 return 。
    if (!observer.mActive) {
        return;
    }

    // 判断是否是激活状态，如果是非激活状态直接 return 。
    if (!observer.shouldBeActive()) {
        observer.activeStateChanged(false);
        return;
    }

    // 判断 当前版本 大于等于 LiveData 总的版本号，就不会继续分发。
    if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
        return;
    }

    // 把当前的 Version 赋值给 observer 。
    observer.mLastVersion = mVersion;

    observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}

这个函数解释了 Activity 不会被重复回调的原因。

把 mData 传给当前的 observer 。比如我们的 MainActivity 里面的代码：

mainViewModel.liveData.observe(this, Observer {
    ...
})

public interface Observer<T> {
    void onChanged(T t);
}

最终会回调到 Observer {} 里去执行 tv_content.text = it.toString() 。

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【Android】LiveData 用法及源码解析

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