Android(安卓)官方架构组件（二）——LiveData

上一篇文章讲到了Android架构组件之一Lifecycle（Android 官方架构组件（一）——Lifecycle)，现在我们再来看看另一个成员LiveData。
系列文章
Android 官方架构组件（三）——ViewModel

LiveData是google发布的lifecycle-aware components中的一个组件，除了能实现数据和View的绑定响应之外，它最大的特点就是具备生命周期感知功能

LiveData的优点

能够确保数据和UI统一
LiveData采用了观察者模式，当数据发生变化时，主动通知被观察者。
解决内存泄露问题
由于LiveData会在Activity/Fragment等具有生命周期的lifecycleOwner组件调用onDestory的时候自动解绑，所以解决了可能存在的内存泄漏问题。之前我们为了避免这个问题，一般有注册绑定的地方都要解绑（即注册跟解绑要成对出现），而LiveData利用生命周期感知功能解决了这一问题，可以实现只需关心注册，而解绑会根据生命周期自动进行的功能。
当Activity停止时不会引起崩溃
当Activity组件处于inactive非活动状态时，它不会收到LiveData数据变化的通知。
不需要手动处理生命周期的变化
观察者并不需要手动处理生命周期变化对自身的逻辑的影响，只需要关心如何处理获取到的数据。LiveData能够感知Activity/Fragment等组件的生命周期变化，所以就完全不需要在代码中告诉LiveData组件的生命周期状态，当数据发生变化时，只在生命周期处于active下通知观察者，而在inactive下，不会通知观察者。
确保总能获取到最新的数据
什么意思呢？第一种情况，当观察者处于active活动状态。LiveData基于观察者模式，所以当数据发生变化，观察者能够马上获取到最新变化；第二种情况，当观察者处于inactive非活动状态。LiveData只能生命周期active下发送数据给观察者。举个例子，当Activity处于后台（inactive）时，LiveData接收到了新的数据，但这时候LiveData并不会通知该Activity，但是当该Activity重新返回前台（active）时会继续接收到最新的数据。一句话概括，LiveData是粘性的。
configuration changes时，不需要额外的处理来保存数据我们知道，当你把数据存储在组件中时，当configuration
change（比如语言、屏幕方向变化）时，组件会被recreate，然而系统并不能保证你的数据能够被恢复的。当我们采用LiveData保存数据时，因为数据和组件分离了。当组件被recreate，数据还是存在LiveData中，并不会被销毁。
资源共享
通过继承LiveData类，然后将该类定义成单例模式，在该类封装监听一些系统属性变化，然后通知LiveData的观察者。

免费获取安卓开发架构的资料（包括Fultter、高级UI、性能优化、架构师课程、 NDK、Kotlin、混合式开发（ReactNative+Weex）和一线互联网公司关于android面试的题目汇总可以加：936332305 / 链接：点击链接加入【安卓开发架构】：https://jq.qq.com/?_wv=1027&k=515xp64

LiveData的简单使用

LiveData注册的观察者的两种方式：

    // 这个方法添加的observer会受到owner生命周期的影响，在owner处于active状态时，有数据变化，会通知，    // 当owner处于inactive状态，不会通知，并且当owner的生命周期状态时DESTROYED时，自动removeObserver    public void observe (LifecycleOwner owner, Observer<? super T> observer)        // 这个方法添加的observer不存在生命周期概念，只要有数据变化，LiveData都会通知，并且不会自动remove    public void observeForever (Observer<? super T> observer)

LiveData发布修改的两种方式：

     // 这个方法必须在主线程调用        protected void setValue (T value)                // 这个方式主要用于在非主线程调用         protected void postValue (T value) LiveData

官方API文档：https://developer.android.google.cn/reference/androidx/lifecycle/

LiveData举个例子：在Activity页面有一TextView，需要展示用户User的信息，User 类定义：

    public class User {        public String name;        public int sex;            public User(String name, int sex) {            this.name = name;            this.sex = sex;        }            @Override        public String toString() {            return "User{" +                    ", name='" + name + '\'' +                    ", sex='" + sex+ '\'' +                    '}';        }    }

常规的做法：

    // 获取User的数据后    mTvUser.setText(user.toString());

这样做的一个问题，如果获取或者修改User的来源不止一处，那么需要在多个地方更新TextView，并且如果在多处UI用到了User，那么也需要在多处更新。

怎么优化这个问题呢？使用 LiveData。很多时候，LiveData与ViewModel组合使用（ViewModel后续文章会分析），让LiveData持有User 实体，作为一个被观察者，当User改变时，通知所有使用User的观察者自动change。

首先构建一个UserViewModel如下：

    public class UserViewModel extends ViewModel {            //声明userLiveData        private MutableLiveData<User> userLiveData;            //获取userLiveData        public LiveData getUserLiveData() {            if(userLiveData == null) {                userLiveData = new MutableLiveData<>();            }            return userLiveData;        }    }

然后注册观察者：

    public class TestActivity extends AppCompatActivity {            private UserViewModel mModel;        private TextView mUserTextView;            @Override        public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState, @Nullable PersistableBundle persistentState) {            super.onCreate(savedInstanceState, persistentState);                mModel = ViewModelProviders.of(this).get(UserViewModel.class);                //创建用来更新ui的观察者，重写onChange方法，该方法会在数据发生变化时            //通过LiveData调用观察者的onChange对数据变化响应            final Observer<User> userObserver = new Observer<User>() {                @Override                public void onChanged(@Nullable User user) {                    LogUtil.i(TAG, user.toString());                    //当收到LiveData发来的新数据时，更新                    mUserTextView.setText(user.toString());                }            };                //获取监听User数据的LiveData            LiveData userLiveData = mModel.getUserLiveData();                //注册User数据观察者            userLiveData.observe(this, userObserver);        }    }

数据源发送改变的时候：

    mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {        @Override        public void onClick(View v) {            User user = new User("zhang san", 1)            //调用LiveData的setValue方法通知观察者数据变化            mModel.getUserLiveData().setValue(user);        }    });

这样使用到 User 的地方，UI 会自动更新，日志如下：

    com.example.cimua I/TestActivity : User{name='zhang san', sex=1}

好了，LiveData的基本使用就是这么简单~~~

LiveData更多用法可以看官方文档https://developer.android.google.cn/topic/libraries/architecture/livedata

LiveData基本使用步骤总结：

创建LiveData
创建观察者Observer
调用LiveData的observe方法将LiveData以及Observer建立起发布-订阅关系
在适当的时机调用LiveData的setValue或者postValue发布新数据通知观察者

LiveData源码分析

LiveData 是基于观察者模式构建的，所以，我们分析LiveData的源码主要可以分成两部分：

订阅：即调用LiveData的observe方法注册
发布：即调用LiveData的setValue或者postValue方法发布数据

LiveData的订阅流程分析

现在我们先看看observe()方法，因为observeForever()方法的实现跟observe()是类似的，我们就不看了，这里只看observe()：

    // 我们已经知道，LiveData能够感知生命周期的变化。从传入的第一个参数是LifecycleOwner类型，我们已经    // 可以知道，原来LiveData是基于Lifecycle架构的基础上扩展的，我们在前一篇Lifecyle文章中已经分析过    // Lifecyle组件了，LiveData就是封装了特定的LifecycleObserver并将其注册到LifecycleOwner中，用以感知    // 生命周期    public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<T> observer) {            // 如果LifecycleOwner的生命周期状态已经是DESTROYED，例如Activity已经destroy，        // 那么就没必要添加观察者，直接返回就可以了        if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {            // ignore            return;        }            // 创建继承了GenericLifecycleObserver的LifecycleBoundObserver，并且将这个LifecycleBoundObserver         // 存进观察者集合mObservers中统一管理        LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);        ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);        if (existing != null && !existing.isAttachedTo(owner)) {            // 同一个observer对象，只有对应的lifecycleOwner不一样，才可以重新添加，否则直接抛异常            throw new IllegalArgumentException("Cannot add the same observer"                    + " with different lifecycles");        }        if (existing != null) {            return;        }            // 调用observe()这个方法添加的observer，只有Activity/Fragment等生命周期组件可见时        // 才会收到数据更新的通知，为了知道什么时候Activity/Fragment是可见的，这里需要注册到        // Lifecycle中感知生命周期        // 也是因为这个，observe()比observeForever()多了一个参数lifecycleOwner        owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);    }

接着我们在看看observe()方法中最重要的LifecycleBoundObserver：

    private abstract class ObserverWrapper {        final Observer<T> mObserver;        boolean mActive;        int mLastVersion = START_VERSION;            ObserverWrapper(Observer<T> observer) {            mObserver = observer;        }            abstract boolean shouldBeActive();            boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {            return false;        }            void detachObserver() {        }            void activeStateChanged(boolean newActive) {            if (newActive == mActive) {                return;            }            // immediately set active state, so we'd never dispatch anything to inactive            // owner            mActive = newActive;                // LiveData.this.mActiveCount表示处于active状态的observer的数量            // 当mActiveCount大于0时，LiveData处于active状态            // 注意区分observer的active状态和 LiveData 的active状态            boolean wasInactive = LiveData.this.mActiveCount == 0;            LiveData.this.mActiveCount += mActive ? 1 : -1;            if (wasInactive && mActive) {                // inactive -> active                onActive();            }            if (LiveData.this.mActiveCount == 0 && !mActive) {                // mActiveCount在我们修改前等于1，也就是说，LiveData从active                // 状态变到了inactive                onInactive();            }                //如果是active状态，通知观察者数据变化（dispatchingValue方法在下一节发布中分析）            if (mActive) {                // observer从inactive到active，此时客户拿到的数据可能不是最新的，这里需要dispatch                // 关于他的实现，我们下一节再看                dispatchingValue(this);            }        }    }        class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements GenericLifecycleObserver {        @NonNull final LifecycleOwner mOwner;            LifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer<T> observer) {            super(observer);            mOwner = owner;        }            // 这个方法返回的是当前是否是active状态        @Override        boolean shouldBeActive() {            // 只有当生命周期状态是STARTED或者RESUMED时返回true，其他情况返回false            return mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED);        }            // 这个方法是由Lifecycle结构中的mLifecycleRegistry所调用，一旦LifecycleOwner的生命周期        // 发生变化，都会调用到onStateChanged这个方法进行生命周期转换的通知        @Override        public void onStateChanged(LifecycleOwner source, Lifecycle.Event event) {            // 上面我们说过，使用LiveData只需要关心注册，不需要关心何时解绑，这里就告诉我们答案：            // 当生命周期状态为DESTROYED，会自动removeObserver实现解绑，不会导致内存泄露。            if (mOwner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {                removeObserver(mObserver);                return;            }                // 一开始创建LifecycleBoundObserver实例的时候，mActive默认为false，            // 当注册到Lifecycle后，Lifecycle会同步生命周期状态给我们（也就是回调本方法），            // 不熟悉lifecycle的读者，可以看前一篇讲述Lifecycle的文章            activeStateChanged(shouldBeActive());        }            @Override        boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {            return mOwner == owner;        }            @Override        void detachObserver() {            mOwner.getLifecycle().removeObserver(this);        }    }

到这里，LiveData的订阅流程就基本分析完了。

LiveData的发布流程分析

上面我们已经说了，LiveData发布修改有setValue已经postValue两种方式，其中setValue只能在主线程调用，postValue则没有这个限制。

我们从setValue的分析入手发布流程：

    @MainThread    protected void setValue(T value) {        // 判断当前调用线程是否是主线程，如果不是，直接抛IllegalStateException异常        assertMainThread("setValue");        // 每次更新value，都会使mVersion + 1，ObserverWrapper也有一个字段，叫mLastVersion        // 通过比较这两个字段，可以避免重复通知观察者，还可以用于实现LiveData的粘性事件特性（后面会说到）        mVersion++;        // 将这次数据保存在LiveData的mData变量中，mData的值永远是最新的值        mData = value;        // 发布        dispatchingValue(null);    }

接着再看看 dispatchingValue方法：

    // 如果参数initiator为null的话，表示要将新数据发布通知给所有observer    // 如果参数不为null的话，表示只通知给传入的观察者initiator    private void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {        if (mDispatchingValue) {            mDispatchInvalidated = true;            return;        }            // 在observer的回调里面又触发了数据的修改        // 设置mDispatchInvalidated为true后，可以让下面的循环知道        // 数据被修改了，从而开始一轮新的迭代。        //        // 比方说，dispatchingValue -> observer.onChanged -> setValue -> dispatchingValue        // 这里return的是后面那个dispatchingValue，然后在第一个        // dispatchingValue会重新遍历所有的observer，并调用他们的onChanged。        //        // 如果想避免这种情况，可以在回调里面使用 postValue 来更新数据        mDispatchingValue = true;        do {            mDispatchInvalidated = false;            if (initiator != null) {                // 调用 observer.onChanged()                considerNotify(initiator);                initiator = null;            } else {                // initiator不为空，遍历mObservers集合，试图通知所有观察者                for (Iterator<Map.Entry<Observer<T>, ObserverWrapper>> iterator =                        mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {                    considerNotify(iterator.next().getValue());                    if (mDispatchInvalidated) {                        // 某个客户在回调里面更新了数据，break后，这个for循环会重新开始                        break;                    }                }            }        } while (mDispatchInvalidated);        mDispatchingValue = false;    }

看过我那篇 lifecycle 源码分析的读者应该对 dispatchingValue 处理循环调用的方式很熟悉了。以这里为例，为了防止循环调用，我们在调用客户代码前先置位一个标志（mDispatchingValue），结束后再设为 false。如果在回调里面又触发了这个方法，可以通过 mDispatchingValue 来检测。

检测到循环调用后，再设置第二个标志（mDispatchInvalidated），然后返回。返回又会回到之前的调用，前一个调用通过检查 mDispatchInvalidated，知道数据被修改，于是开始一轮新的迭代。

接着继续看considerNotify方法：

    private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {        // 如果observer的状态不是active，那么不向该observer通知，直接返回        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.        if (!observer.shouldBeActive()) {            observer.activeStateChanged(false);            return;        }            // 上面的源码分析，我们知道每一次setValue或者postValue的调用都会是mVersion自增1，        // mLastVersion的作用是为了与mVersion作比较，这个比较作用主要有两点：        // 1.如果说mLastVersion >= mVersion，证明这个观察者已经接受过本次发布事件通知，不需要重复通知了，直接返回        // 2.实现粘性事件。比如有一个数据（LiveData）在A页面setValue()之后，则该数据（LiveData）中的        // 全局mVersion+1,也就标志着数据版本改变，然后再从A页面打开B页面，在B页面中开始订阅该LiveData，        // 由于刚订阅的时候内部的数据版本都是从-1开始，此时内部的数据版本就和该LiveData全局的数据        // 版本mVersion不一致，根据上面的原理图，B页面打开的时候生命周期方法一执行，则会进行notify，        // 此时又同时满足页面是从不可见变为可见、数据版本不一致等条件，所以一进B页面，B页面的订阅就会被响应一次        if (observer.mLastVersion >= mVersion) {            return;        }            // 设置mLastVersion = mVersion，以免重复通知观察者        observer.mLastVersion = mVersion;            // 这里就最终调用了我们一开始通过observe()方法传入的observer中的onChange()方法        // 即新数据被发布给了observer        observer.mObserver.onChanged((T) mData);    }

setValue的分析就到此为止了~

在setValue的基础上，分析postValue就比较简单了：

    private final Runnable mPostValueRunnable = new Runnable() {        @Override        public void run() {            Object newValue;            synchronized (mDataLock) {                newValue = mPendingData;                mPendingData = NOT_SET;            }            //noinspection unchecked            setValue((T) newValue);        }    };        protected void postValue(T value) {        boolean postTask;        synchronized (mDataLock) {            postTask = mPendingData == NOT_SET;            mPendingData = value;        }        if (!postTask) {            return;        }                // 通过handler将mPostValueRunnable分发到主线程执行，其实最终执行的也是setValue方法        ArchTaskExecutor.getInstance().postToMainThread(mPostValueRunnable);    }

LiveData的源码就分析这么多了，更详细就需要到android源码里面找了。

总结

将LiveData的源码抽象为一张流程图来展示，下面的其他问题都可以在这张图中找到答案：

LiveData为什么能够感知生命周期？

lifecycle-aware compents的核心就是生命周期感知，要明白LiveData为什么能感知生命周期，就要知道Google的这套生命周期感知背后的原理是什么，下面是我基于之前lifeycycle这套东西刚出来时候对源码进行的一个分析总结（现在的最新代码可能和之前有点出入，但是原理上基本是一样的）：

首先Activity/Fragment是LifecycleOwner（26.1.0以上的support包中Activity已经默认实现了LifecycleOwner接口）,内部都会有一个LifecycleRegistry存放生命周期State、Event等。而真正核心的操作是，每个Activity/Fragment在启动时都会自动添加进来一个Headless Fragment(无界面的Fragment)，由于添加进来的Fragment与Activity的生命周期是同步的，所以当Activity执行相应生命周期方法的时候，同步的也会执行Headless Fragment的生命周期方法，由于这个这个Headless Fragment对我们开发者来说是隐藏的，它会在执行自己生命周期方法的时候更新Activity的LifecycleRegistry里的生命周期State、Event, 并且notifyStateChanged来通知监听Activity生命周期的观察者。这样就到达了生命周期感知的功能，所以其实是一个隐藏的Headless Fragment来实现了监听者能感知到Activity的生命周期。

基于这套原理，只要LiveData注册了对Activity/Fragment的生命周期监听，也就拥有了感知生命周期的能力。

LiveData为什么可以避免内存泄露？

由于LiveData会在Activity/Fragment等具有生命周期的lifecycleOwner onDestory的时候自动解绑，所以解决了可能存在的内存泄漏问题。之前我们为了避免这个问题，一般有注册绑定的地方都要解绑，而LiveData利用生命周期感知功能解决了这一问题。

我们可以知道，当Activity/Fragment的生命周期发生改变时，LiveData中的监听都会被回调，所以避免内存泄漏就变得十分简单，可以看上图，当LiveData监听到Activity onDestory时则removeObserve,使自己与观察者自动解绑。这样就避免了内存泄漏。

LiveData为什么可以解决空指针异常？

我们通常在一个异步任务回来后需要更新View，而此时页面可能已经被回收，导致经常会出现View空异常，而LiveData由于具备生命周期感知功能，在界面可见的时候才会进行响应，如界面更新等，如果在界面不可见的时候发起notify，会等到界面可见的时候才进行响应更新。所以就很好的解决了空异常的问题。

LiveData为什么是粘性的？

所谓粘性，也就是说消息在订阅之前发布了，订阅之后依然可以接受到这个消息，像EventBus实现粘性的原理是，把发布的粘性事件暂时存在全局的集合里，之后当发生订阅的那一刻，遍历集合，将事件拿出来执行。

而LiveData之所以本身就是粘性的，结合上面的原理图我们来分析一下，比如有一个数据（LiveData）在A页面setValue()之后，则该数据（LiveData）中的全局mVersion+1,也就标志着数据版本改变，然后再从A页面打开B页面，在B页面中开始订阅该LiveData,由于刚订阅的时候内部的数据版本都是从-1开始，此时内部的数据版本就和该LiveData全局的数据版本mVersion不一致，根据上面的原理图，B页面打开的时候生命周期方法一执行，则会进行notify，此时又同时满足页面是从不可见变为可见、数据版本不一致等条件，所以一进B页面，B页面的订阅就会被响应一次。这就是所谓的粘性，A页面在发消息的时候B页面是还没创建还没订阅该数据的，但是一进入B页面一订阅，之前在A中发的消息就会被响应。