Android源码进阶之LiveData工作原理详解

前言

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。

LiveData本身是观察者，观察组件的Lifecycle，也是被观察者，数据变化时要通知数据的观察者。

前面我们讲解了Lifecycle实现原理，今天我们来看LiveData

源码进阶之lifecycle组件原理分析

一、livedata的在app中的应用

1、使用livedata的步骤

• 创建一个实例LiveData来保存某种类型的数据。这通常在你的ViewModel类内完成;
• 创建一个Observer 定义onChanged()方法的对象，该对象 控制LiveData对象保存的数据更改时发生的情况。您通常Observer在UI控制器中创建对象，例如activity或fragment;
• 使用该 方法将Observer对象附加到对象。该方法需要一个对象。这将对象订阅到对象，以便通知其更改。您通常将该对象附加到UI控制器中，例如活动或片段;

2、livedata的简单例子

在viewModel中之定义live data

public class NameViewModel extends ViewModel { 
// Create a LiveData with a String 
private MutableLiveData mCurrentName; 
    public MutableLiveData getCurrentName() { 
        if (mCurrentName == null) { 
            mCurrentName = new MutableLiveData(); 
        } 
        return mCurrentName; 
    } 
// Rest of the ViewModel... 
} 

在activity或者Fragment中实施监听来更新ui

public class NameActivity extends AppCompatActivity { 
    private NameViewModel mModel; 
    @Override 
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
        super.onCreate(savedInstanceState); 
        // Other code to setup the activity... 
        // Get the ViewModel. 
        mModel = ViewModelProviders.of(this).get(NameViewModel.class); 
        // Create the observer which updates the UI. 
        final Observer nameObserver = new Observer() { 
            @Override 
            public void onChanged(@Nullable final String newName) { 
                // Update the UI, in this case, a TextView. 
                mNameTextView.setText(newName);    
                 //注意这里 在MVVM 中不是这样写的 这里只是单行绑定 
            } 
        }; 
        // Observe the LiveData, passing in this activity as the LifecycleOwner and the observer. 
        mModel.getCurrentName().observe(this, nameObserver);      
        //注意这个地方用没有用Java8的lambda表达式，可以写的更加简练， 
    } 
} 

更新livedata对象

调用setValue(T)示例会导致观察者onChanged()使用该值调用其ui进行刷新。该示例示出了按钮按下，但setValue()还是postValue()可以被调用以更新mName为各种各样的原因，包括响应于网络请求或数据库负荷完成; 在所有情况下，呼叫setValue()或postValue()触发观察员并更新UI;

mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() { 
    @Override 
    public void onClick(View v) { 
        String anotherName = "John Doe"; 
        mModel.getCurrentName().setValue(anotherName); 
    } 
}); 
mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() { 
    @Override 
    public void onClick(View v) { 
        String anotherName = "John Doe"; 
        mModel.getCurrentName().setValue(anotherName); 
    } 
}); 

二、livedata原理详细分析

1、observe 方法

• 首先这个方法只能在主线程注册观察;
• 官方文档说LiveData仅处于活跃生命周期才有效，所以一开始就开始判断是否为 Lifecycle.Stete.DESTROYED，是的话就没有然后了，直接return;
• 接下来就是 创建 LifecycleBoundObserver ，生命周期变化逻辑在这里面;
• 然后就是最后一行注册观察，如果想了解 Lifecycle.addObserver 做了什么可以看 Android Lifecycle实现原理;

//map 的 key 为LiveData数据观察者，value为组件的Lifecycle观察者 
    private SafeIterableMap, ObserverWrapper> mObservers = 
            new SafeIterableMap<>(); 
    @MainThread 
    public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer observer) { 
        assertMainThread("observe"); 
        //判断当前生命周期的状态 
        if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) { 
            // ignore 
            return; 
        } 
        //Lifecycle的生命周期变化逻辑在这里 
        LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer); 
        //mObservers 保存 
        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; 
        } 
        //感知lifecycle的生命周期变化 
        owner.getLifecycle().addObserver(wrapper); 
    } 

2、LifecycleBoundObserver

• LifecycleBoundObserver 继承 ObserverWrapper ，实现 LifecycleEventObserver 接口。
• ObserverWrapper 用于判断组件当前是否活跃;
• LifecycleEventObserver 就是 Lifecycle 的观察者了，重写了 onStateChanged 方法，当Lifecycle 生命周期发生变化时，就会在此方法接收到，LiveData 也就能感知到，如果组件的生命周期是 DESTROYED ，那也就移除观察;
• 到这里 LiveData 对组件的生命周期感知就注册完成了，可以开始发送数据;

class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements LifecycleEventObserver { 
        @NonNull 
        //一般组件，比如Activity、fragment可以会实现LifecycleOwner ，可以拿到lifecycle 
        final LifecycleOwner mOwner; 
        LifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer observer) { 
            super(observer); 
            mOwner = owner; 
        } 
         
        @Override 
        boolean shouldBeActive() { 
            return mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED); 
        } 
        @Override 
        public void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source, 
                @NonNull Lifecycle.Event event) { 
            //获取当前生命周期状态 
            Lifecycle.State currentState = mOwner.getLifecycle().getCurrentState(); 
            //如果组件已销毁了，就移除观察 
            if (currentState == DESTROYED) { 
                removeObserver(mObserver); 
                return; 
            } 
            Lifecycle.State prevState = null; 
            while (prevState != currentState) { 
                prevState = currentState; 
                activeStateChanged(shouldBeActive()); 
                currentState = mOwner.getLifecycle().getCurrentState(); 
            } 
        } 
         
        @Override 
        boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) { 
            return mOwner == owner; 
        } 
         
        @Override 
        void detachObserver() { 
            mOwner.getLifecycle().removeObserver(this); 
        } 
    } 

3、activeStateChanged

ObserverWrapper 这个类里面有个方法，后面的粘性事件会用到;

void activeStateChanged(boolean newActive) { 
            //组件状态如果不变返回 
            if (newActive == mActive) { 
                return; 
            } 
            // immediately set active state, so we'd never dispatch anything to inactive 
            // owner 
            mActive = newActive; 
            changeActiveCounter(mActive ? 1 : -1); 
            //如果是活动的就发送数据 
            if (mActive) { 
                dispatchingValue(this); 
            } 
        } 

4、发送数据分析

4.1、postValue 发送数据到主线程

这个方法最核心的就是利用主线程Handler发送数据，一步步拆开分析;

protected void postValue(T value) { 
        boolean postTask; 
        //加锁 
        synchronized (mDataLock) { 
            postTask = mPendingData == NOT_SET; 
            //保存要发送的数据value 
            mPendingData = value; 
        } 
        if (!postTask) { 
            return; 
        } 
        //利用主线程Handler发送 
        ArchTaskExecutor.getInstance().postToMainThread(mPostValueRunnable); 
    } 

4.2、postValue 其实就是 setValue

在postValue 要发送的 Runnable ，可以看到最后一行就是 setValue 方法，数据也即是之前保存的mPendingData ，只是在这又给 newValue;

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

4.3、postToMainThread 主线程Handler

ArchTaskExecutor 类 postToMainThread 方法，实际就是 DefaultTaskExecutor 类执行 postToMainThread 方法;

public class ArchTaskExecutor extends TaskExecutor { 
    @NonNull 
    private TaskExecutor mDelegate; 
    @NonNull 
    private TaskExecutor mDefaultTaskExecutor; 
    private ArchTaskExecutor() { 
        mDefaultTaskExecutor = new DefaultTaskExecutor(); 
        mDelegate = mDefaultTaskExecutor; 
    } 
    ... 
    @Override 
    public void postToMainThread(Runnable runnable) { 
        mDelegate.postToMainThread(runnable); 
    } 
    ... 
} 

4.4、DefaultTaskExecutor类

我们知道是 DefaultTaskExecutor. postToMainThread，就直接看这个方法，哎呀，太熟悉的代码，创建 Handler ,传入的是 Looper.getMainLooper() ，就是主线程Handler ,然后就 post 消息;

public class DefaultTaskExecutor extends TaskExecutor { 
    @Nullable 
    private volatile Handler mMainHandler; 
    @Override 
    public void postToMainThread(Runnable runnable) { 
        if (mMainHandler == null) { 
            synchronized (mLock) { 
                if (mMainHandler == null) { 
                    mMainHandler = createAsync(Looper.getMainLooper()); 
                } 
            } 
        } 
        //noinspection ConstantConditions 
        mMainHandler.post(runnable); 
    } 
} 

4.5、setValue 方法

mVersion 在初始化的构造方法里就赋值了，为-1，每次setValue，版本号就会变一次;

setValue 也就是用 mData 保存一下 value ,然后交给 dispatchingValue 方法处理;

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

6、dispatchingValue 方法

setValue走该方法，传的 initiator为空，那就遍历 mObservers 保存的观察者发送数据;

@SuppressWarnings("WeakerAccess")  
    void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) { 
        if (mDispatchingValue) { 
            mDispatchInvalidated = true; 
            return; 
        } 
        mDispatchingValue = true; 
        do { 
            mDispatchInvalidated = false; 
            if (initiator != null) { 
                //粘性事件，就单个观察者接受数据 
                considerNotify(initiator); 
                initiator = null; 
            } else { 
                //setvalue 传过来 initiator 为空，执行这里 
                // mObservers 拿出来，逐个发送数据 
                for (Iterator, ObserverWrapper>> iterator = 
                        mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) { 
                    considerNotify(iterator.next().getValue()); 
                    if (mDispatchInvalidated) { 
                        break; 
                    } 
                } 
            } 
        } while (mDispatchInvalidated); 
        mDispatchingValue = false; 
    } 

4.7、considerNotify 判断发送数据

• 这里先判断组件是否活动
• 在判断粘性事件
• 然后用 mVersion ，判断是否发送过数据
• 最后才是给观察者发送数据

private void considerNotify(ObserverWrapper observer) { 
        //组件是否活动 
        if (!observer.mActive) { 
            return; 
        } 
        // Check latest state b4 dispatch. Maybe it changed state but we didn't get the event yet. 
        // 
        // we still first check observer.active to keep it as the entrance for events. So even if 
        // the observer moved to an active state, if we've not received that event, we better not 
        // notify for a more predictable notification order. 
        //判断粘性事件 
        if (!observer.shouldBeActive()) { 
            observer.activeStateChanged(false); 
            return; 
        } 
        //校验是否发送过数据 
        if (observer.mLastVersion >= mVersion) { 
            return; 
        } 
        observer.mLastVersion = mVersion; 
        //发送数据 
        observer.mObserver.onChanged((T) mData); 
    } 

5、粘性事件分析

• 粘性事件就是先发送数据，后面再注册观察者，还能收到消息;
• 我们就从LiveData.observe 开始，新的页面注册LiveData观察者，也注册Lifecycle观察;
• 当新页面生命周期变化，就会执行 LifecycleBoundObserver.onStateChanged 的方法;
• 接下来 activeStateChanged 方法，因为是新页面，组件状态是活动的，就走到 dispatchingValue 方法;
• dispatchingValue 传进来当前新页面的 initiator 是不为空的，就只会给当前观察者发送数据;

总结：

1、LifecycleOwner生命周期从非活跃变成活跃状态时：

Livedata添加一个观察者时，会关联一个LifecycleOwner，然后把这个观察者包装成一个LifecycleBoundObserver，和LifecycleOwner的getLifecycle关联，当LifecycleBoundObserver的生命周期变化时，会调用LifecycleBoundObserver的onStateChanged方法，在这个方法中判断当前生命周期和上次的生命周期是否是同一类型(要么活跃要么非活跃)，如果是，就直接返回，避免重复通知(start通知了，resume就不需要通知了)，如果不是同一类型，并且当前生命周期是活跃状态，就调用dispatchingValue方法通知观察者，判断LifecycleOwner是否时活跃状态，如果是，将Livedata中持有的最新更新给观察者;

2、Livedata中的值改变时：

 

同样是调用dispatchingValue，判断LifecycleOwner是否时活跃状态，如果是，就遍历通知所有观察者;