Android mvvm 之 LiveData 的原理

// 通知派发流程

void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {

//…省略非关键代码

// 遍历观察者列表

for (Iterator<Map.Entry<Observer<? super T>, ObserverWrapper>> iterator =

mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {

// 尝试通知观察者

considerNotify(iterator.next().getValue());

//…省略非关键代码

}

}

其中 LiveData.considerNotify() 在 2.1 节中已有说明。

[](()4 LifecycleOwner 的事件变化

对于 LifecycleOwner 来说,其变化的事件即为生命周期状态的变化。在 LifecycleOwner 的事件委托者 Lifecycle 看来,无论是发生了 ON_CREATE 事件还是 ON_START 事件,或是任何其它的事件,其事件的切换流程都是通用的。

换言之,只要 Lifecycle 接口的实现者实现这一通用切换流程,便只需给 LifecycleOwner 暴露一个切换入口,就能在 LifecycleOwner 的各个生命周期回调函数中调用这个入口就可以了。这样我们在 LifecycleOwner 中应该可以看到形如这样的流程(伪代码表示):

public class Activity/Fragment implements LifecycleOwner {

@Override

public onCrate() {

//…省略非关键代码

// 在 Jetpack 框架中,LifecycleImpl 被命名为 LifecycleRegistry

LifecycleImpl.handleLifecycleEvent(ON_CREATE);

}

@Override

public onStart() {

//…省略非关键代码

LifecycleImpl.handleLifecycleEvent(ON_START);

}

@Override

public onResume() {

//…省略非关键代码

LifecycleImpl.handleLifecycleEvent(ON_RESUME);

}

@Override

public onPause() {

//…省略非关键代码

LifecycleImpl.handleLifecycleEvent(ON_PAUSE);

}

@Override

public onDestroy() {

//…省略非关键代码

LifecycleImpl.handleLifecycleEvent(ON_DESTROY);

}

}

当然,在具体的源代码中,与上述伪代码会有一些出入,但是大体的结构是一致的。在 Jetpack 框架中,这个 Lifecycle 的实现者叫做 LifecycleRegistry。所以我们这里重点需要关注的就是 LifecycleRegistry 这个 Lifecycle 的代理接口的实现类是如何通知生命周期事件变化的。

[](()4.1 Lifecycle 接口的实现——LifecycleRegistry

[](()4.1.1 LifecycleRegistry 的订阅实现

如 2.2 节所述,通过 LiveData.observe(owner, user-defined observer),LifecycleOwner 的业务层向 LiveData 订阅数据变化,而在 LiveData.observe() 方法内,同时会自动通过 Lifecycle.addObserver(LiveData-defined observer) 向 LifecycleOwner 订阅生命周期变化:

// LiveData.observe()

@MainThread

public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<? super T> observer) {

//…省略非关键代码

LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);

//…省略非关键代码

// 向 LifecycleOwner 发起订阅

owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);

}

以上方法内的 owner.getLifecycle() 的实际对象即为 LifecycleRegistry,我们来看一下 LifecycleRegistry.addObserver() 的基本订阅流程:

lifecycleregistry_addobserver.png

从整个流程来看,总体可以分为三步:

  • 第一步是初始化观察者对象的状态,并将观察者缓存入队;

  • 第二步是以模拟派发生命周期事件的形式,将新加入的观察者的状态提升到目前为止可提升的最大状态;

  • 第三步是同步所有观察者的状态到全局状态。

我们可以看到,最后所有的观察者的状态都要同步到全局状态,全局状态即为 LifecyclerOwner 最新的状态。那么为什么需要进行这么繁琐的逐步模拟派发事件来进行同步呢?直接一步到位不行么?

我们可以考虑一个生命周期感知组件 LifeLocation,其功能是用于进行定位,它订阅了 LifecycleOwner,我们假设 LifeLocation 需要在 CREATED 的时候进行一些必要的初始化,而在 STARTED 的时候开始执行定位操作。假如在 LifecycleRegistry 中的状态同步可以一步同步到全局状态,那么有可能当前的全局状态已经是 RESUMED 的了,这样 LifeLocation 既得不到初始化,也无从启用定位功能了。

所以,以上这种看似繁琐的模拟派发状态事件的步骤是完全必要的,它让用户自定义的生命周期感知组件的状态切换流程是可预测的。

[](()4.1.2 LifecycleRegistry 中的事件流

我们在 4.1.1 节中的流程图的第 6 步中提到,要根据 observer.state 来计算下一个状态事件,也就是说按照事件的流向,根据当前的状态,下一个要发生的事件是什么。我们修改一下 1.2 节的时序图如下:

lifecycleregistry_event_flow

观察到图中左边的蓝色箭头,举个例子,假如当前的状态是 CREATED,那么接下来要发生的事件应该是 ON_START。蓝色箭头指示的事件流方向是生命周期由无到生的过程,我们称为 upEvent 流;与此对应,右边的红色箭头指示的事件流方向是生命周期由生到死的过程,我们称之为 downEvent。

4.1.1 节中的流程图的第 6 步中正好需要进行 upEvent 流操作。除此以外,我们在第 7 步同步到全局状态时,还需要用到 upEvent 和 downEven 《Android学习笔记总结+最新移动架构视频+大厂安卓面试真题+项目实战源码讲义》开源 t 流操作,且在 LifecycleOwner 的每一次生命周期的变化中,都需要进行上述第 7 步的状态同步操作。接下来我们就看一看,当 LifecycleOwner 生命周期变化后,发生了什么。

[](()4.1.3 处理生命周期的变化

在 4 节开头我们描述了 LifecycleImpl.handleLifecycleEvent() 方法,在 LifecycleRegistry 中也有一个同名的方法,其功能就是处理 LifecycleOwner 生命周期的变化。handleLifecycleEvent() 的处理过程是这样的:

handlelifecycleevent

如图所示:

  • Sync 标记的部分是进行状态同步的核心流程,同时也是 4.1.1 节流程图中的第 7 步的具体实现;

  • 每一次生命周期的变化有可能是从无到生的 up 变化,也有可能是从生到死的 down 变化;

  • 如果是 up 变化,则需要进行 upEvent 流处理,如果是 down 变化,则需要进行 downEvent 流处理;

  • 根据 4.1.1 节的描述,我们可以得出,在观察者队列中的所有观察者,从最老(最开始)到最新(最末),必定维持一个不变性质:非降序排列;

  • 所以当 STATE < eldestState 时,说明观察者队列中的所有观察者状态都大于全局状态,这时候说明生命周期变化顺序是 down 方向的,需要进行 downEvent 流处理;

  • 而当 STATE > newestState 时,说明观察者队列中的所有观察者状态都小于全局状态,这时候说明生命周期变化顺序是 up Android开源项目《ali1024.coding.net/public/P7/Android/git》 方向的,需要进行 upEvent 流处理;

  • 无论是 downEvent 流还是 upEvent 流,都会逐步派发生命周期事件给各个观察者。

关于 downEvent 流和 upEvent 流,我画了一张更加形象的图用以加深理解:

downevent_and_upevent

至此,整个 LiveData 和 Lifecycle 的原理就介绍完成了。

[](()5. 关于观察者模式的一点思考

不难看出,LiveData 和 Lifecycle 的核心是观察者模式。无论是 LiveData 还是 Lifecycle,它们的共同点就是都需要维护一个稳定的状态机:

  • LiveData 的状态机就是数据值的变化,每个值就是一个状态,理论上可以是一个无限状态机;

  • Lifecycle 的状态机就是生命周期的变化,每个生命周期阶段就是一个状态,它是一个有限状态机。

在涉及到状态机模型时,如果我们需要感知状态机当前的状态,一般有两种方式:主动询问和被动通知。在复杂的业务中,主动询问状态机往往是不好的实践;而被动通知,可以让我们的业务按照状态进行清晰的分段,更易于模块化和测试。观察者模式就是一种很好的被动通知模式。

所以,当我们的对象维护了一个状态机的时候,可以考虑是否可以采用观察者模式来读取状态。但是需要注意的是,观察者模式内部是维护了一个观察者引用的列表的,当状态发生变化的时候,是采用顺序遍历的方式逐个进行通知的,可以想到,当一个被观察者中维护的观察者数量很多,其中又有很多观察者对状态的响应处理都比较耗时的话,会出现性能瓶颈。尤其是在基于单线程的 UI 环境下,更加需要引起注意,我们通常应该有一个机制来移除不再需要的观察者,以减轻通知负载。

说明:

最后

今天关于面试的分享就到这里,还是那句话,有些东西你不仅要懂,而且要能够很好地表达出来,能够让面试官认可你的理解,例如Handler机制,这个是面试必问之题。有些晦涩的点,或许它只活在面试当中,实际工作当中你压根不会用到它,但是你要知道它是什么东西。

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