Android Jetpack 技术内幕探索之 LiveData

Posted 2021-05-23 冬天的毛毛雨

​背景

LiveData 是 Jetpack 的一个成员库，从名字可以看出，这个库想要构建一个实时数据。而其实现确实也是朝着这方向去做的，当 LiveData 中的数据有变化时，会有一个机制通知外部数据变化。

不仅如此，LiveData 还是一个生命周期感知的组件，接下来会带着几个问题，结合源码对其进行分析。

LiveData 为了解决什么问题？

应用开发时，当需要异步加载数据，大多是通过回调的方式，来通知更新 UI 。而更新 UI 前需要判断当前 Activity 或 Fragment 的生命周期，如果界面已销毁，就没有必要再去执行 UI 更新。

在使用 LiveData 前，这些生命周期的判断处理逻辑，都是需要我们去写的，很麻烦。而使用 LiveData 后，在更新 UI 前，就不用再去判断 Activity 或 Fragment 的生命周期状态了，LiveData 内部已经做了生命周期的判断逻辑。

有什么优点？

LiveData 是生命周期感知的，当有数据更新时，其内部会判断数据观察者的生命周期状态，只有处于 active 状态的观察者，才会被通知；

其定义实现时，有一个类型参数。如下，

public abstract class LiveData<T> {}

可以使用 LiveData 封装各种类型的数据，很灵活。看看其 setValue 的实现源码，

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

当往 LiveData 对象里更新数据时，就使用了这个类型参数 T，这是一个 protected 的方法，在外部无法直接调用，可以通过使用 MutableLiveData 来更新数据，后面会讲到。

实时数据特性如何体现？

• 观察 LiveData 数据变化

通过调用 LiveData 的 observe 方法，开启数据的监测，当 LiveData 封装的数据有变化时，处于 active 状态的观察者就会收到数据变化通知。observe 方法的定义如下，

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

可以看到，这个方法接收两个参数，第一个参数类型为 LifecycleOwner，从其继承关系可知，常用的AppCompatActivity 和 Fragment 对象都可以作为第一个参数传递过来，这个参数的作用就是让 LiveData 感知观察者的生命周期。

• 数据变化时，通知观察者 LiveData 的 setValue 和 postValue 是受保护的，无法直接调用。MutableLiveData 继承自 LiveData，并且开放了 setValue 和 postValue 方法。

可以创建 MutableLiveData 对象，然后调用它的 setValue 和 postValue 方法，将最新的数据更新进去。
当 LiveData 内部封装的 mData 数据发生变化时，其内部会调用分发数据的方法，将 LiveData 内部最新的数据，通知数据观察者。数据分发方法如下，

void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
    ...
    do {
        ...
        if (initiator != null) {
            considerNotify(initiator);
            initiator = null;
        } else {
            for (Iterator<Map.Entry<Observer<? super T>, ObserverWrapper>> iterator =
                    mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
                considerNotify(iterator.next().getValue());
                ...
            }
        }
    } while (mDispatchInvalidated);
    ...
}

该方法会先做一些状态判断，最终调用 considerNotify 来通知观察者数据的变化，如下，

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

观察者收到数据的变化通知后，即可进行 UI 的更新。

怎样做到生命周期感知？

• 通过前面的介绍，可以知道在调用 LiveData 的 observe 方法时，传递了一个 LifecycleOwner 对象，通过这个对象，即可感知观察者的生命周期。

在调用 observe 方法时，首先会将 owner 和 observer 封装在一个 LifecycleBoundObserver 对象里。并将 LifecycleBoundObserver 对象设置为 owner 的 Lifecycle 的观察者，这样 LifecycleBoundObserver 就可以及时的监测到 owner 的生命周期变化。如下，

public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<? super T> observer) {    
	...    
	LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);    
	...    
	owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);
}

• LifecycleBoundObserver 实现了 LifecycleEventObserver 接口，而 LifecycleEventObserver 又实现了 LifecycleObserver。当 owner 的生命周期有变化时，LifecycleBoundObserver 实现的方法 onStateChanged 会被调用，进而更新 LifecycleBoundObserver 其内部维护的生命周期状态 mActive。onStateChanged 方法的实现如下，

@Override
public void onStateChanged(LifecycleOwner source, Lifecycle.Event event) {
    if (mOwner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
        removeObserver(mObserver);
        return;
    }
    activeStateChanged(shouldBeActive());
}

onStateChanged 里首先会判断当前 owner 的生命周期状态，若为 DESTROYED 状态，即会删除 Observer，这样后面当 LiveData 的数据有变化时，也不会通知 Observer。

通过这样 LiveData 就做到了生命周期感知，当有数据更新时，会通过 mActive 的值，来决定是否需要通知观察者数据有变化。只有 mActive 为 true 时，才会向观察者进行数据通知。

LiveData 和 MutableLiveData

在阅读 LiveData 组件源码时，发现其内部有两个类，一个是 LiveData，另一个是 MutableLiveData。MutableLiveData 继承自 LiveData，内部开放了 setValue 和 postValue 方法。如下，

public class MutableLiveData<T> extends LiveData<T> {
...
    @Override
    public void postValue(T value) {
        super.postValue(value);
    }
    @Override
    public void setValue(T value) {
        super.setValue(value);
    }
}

LiveData 的这两个方法是受保护的，外部无法直接调用。而 MutableLiveData 则将这两个方法开放了出来。可以认为 LiveData 里面的数据是不可变的，MutableLiveData 里封装的数据是可变的。另外，setValue 方法必须在主线程中调用，postValue 方法可在任意线程中调用。

LiveData 和 MutableLiveData 的选择？ 当向 View 层提供获取 LiveData 方法时，返回 LiveData，这样在 View 层，Activity/Fragment 无法修改 LiveData 对象中的数据（除非将返回的 LiveData 强转为 MutableLiveData）， 如，

LiveData<User> getUser() {
    if (userLiveData == null) {
        userLiveData = new MutableLiveData<>();
    }
    return userLiveData
}

而在 ViewModel 层时，保存的是 MutableLiveData 类型对象，可直接对其数据进行操作，定义如下，

private MutableLiveData<User> userLiveData = null;

LiveData 组件中的设计模式

LiveData 中的设计模式，给我印象最深的是观察者模式。无论是LiveData 的数据变化监控和通知，还是生命周期状态变化的监控和通知，都使用的是观察者模式。LiveData 数据监控场景，LiveData 是被观察者，Activity/Fragment 是观察者。生命周期监控场景，Activity/Fragment 的生命周期是被观察者，LiveData 是观察者。限于篇幅，本文不再对观察者模式做继续拓展。

小结

LiveData 仅仅是 Jetpack 的一个成员，Jetpack 大家族还有很多方便应用开发的库，后续会持续更新其他库的研究结果。

最后

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