本文已授权 微信公众号 玉刚说 （@任玉刚）独家发布。
前言
在不久前的Google 2018 I/O大会上，Google正式推出了AndroidJetpack ——这是一套组件、工具和指导，可以帮助开发者构建出色的 Android 应用，这其中就包含了去年推出的 Lifecycle, ViewModel, LiveData 以及 Room。除此之外，AndroidJetpack 还隆重推出了一个新的架构组件：Navigation。
从名字来看，我翻译它叫导航, 我们来看看Google官方对它的描述：
今天，我们宣布推出Navigation组件，作为构建您的应用内界面的框架，重点是让单 Activity 应用成为首选架构。利用Navigation组件对 Fragment 的原生支持，您可以获得架构组件的所有好处（例如生命周期和 ViewModel），同时让此组件为您处理 FragmentTransaction 的复杂性。此外，Navigation组件还可以让您声明我们为您处理的转场。它可以自动构建正确的“向上”和“返回”行为，包含对深层链接的完整支持，并提供了帮助程序，用于将导航关联到合适的 UI 小部件，例如抽屉式导航栏和底部导航。
抛开比较性的话题不谈（StoryBoard VS Navigation?），Navigation的发布让我意识到 这是一个契机，我觉得我有必要花时间去深入了解它——既能 学习新的技术及理念 ，同时又能 查漏补缺，完善自己的Android知识体系（Fragment的管理）。
这件事立即被我列上日程，过去的一周，我闲暇之际仔细研究了 Navigation, 并略有心得，我尝试写下本文，在总结的同时，希望能够给后来的朋友们一些 系统性的指导建议 。如果可能，我甚至希望这篇文章能够做到:
本文不是详细的API说明文档，但仅通过阅读本文，能够对 Navigation 有一个系统性地学习—— 了解它，理解它，最后搞懂它。
这对读写双方都是 一次挑战。完成它的第一步是做到：知道Navigation这个导航组件 怎么用。
了解Navigation
1.官方文档
官方文档 永远是最接近 正确 和 核心理念 的参考资料 —— 在不久之后，本文可能会因为框架本身API的迭代更新而 毫无意义，但官方文档不会，即使在最恶劣的风暴中，它依然是最可靠的 指明灯：
https://developer.android.com/topic/libraries/architecture/navigation/
其次，一个好的Demo能够起到重要的启发作用， 这里我推荐 Google实验室 的这个Sample:
项目地址：https://github.com/googlecodelabs/android-navigation
项目教程：https://codelabs.developers.google.com/codelabs/android-navigation/#0
这个教程Demo的优势在于，官方为这个Demo提供了 一系列详细的教程，通过一步步，引导学习每一个类或者组件的应用场景，最终完全上手 Navigation。
因为刚刚发布的原因，目前Navigation的中文教程 极其匮乏，许多资料的查阅可能需要开发者 自备梯子。不过请不必担心，本文会力争做到比其它同类文章讲解的 更加全面。
2.Sample展示
我写了一个Navigation的sample，它最终的效果是这样：
这是3个简单的Fragment之间跳转的情景，经过 转场动画 的修饰，它们之前的切换非常 流畅 且 自然。在展示的最后，我们可以看到，Fragment2 -> Fragment1的时候，实际上是由 用户 点击手机Back键 触发的。
项目结构图如下，这可以帮你尽快了解sample的结构：
我把这个sample的源码托管在了我的github上，你可以通过 点我查看源码 。
3.尝试使用Navigation
Navigation目前仅AndroidStudio 3.2以上版本支持，如果您的版本不足3.2，请点此下载预览版AndroidStudio
首先介绍Navigation的使用：
无论是否认可，我们都必须承认，Google已经在尝试让Kotlin上位，无论是今年IO大会的 数据展示，还是官方文档上的 代码示例片段，亦或是Google最新 开源Demo的源码，使用语言清一色 Kotlin，本文亦然。
① 在Module下的build.gradle中添加以下依赖：
dependencies {
def nav_version = '1.0.0-alpha01'
implementation "android.arch.navigation:navigation-fragment:$nav_version"
implementation "android.arch.navigation:navigation-ui:$nav_version"
}
② 新建三个Fragment：
//3个Fragment，它们除了layout不同，没有其它区别
class MainPage1Fragment : Fragment() {
override fun onCreateView(inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?,
savedInstanceState: Bundle?): View {
return inflater.inflate(R.layout.fragment_main_page1, container, false)
}
}
class MainPage2Fragment : Fragment() {
override fun onCreateView(inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?,
savedInstanceState: Bundle?): View? {
return inflater.inflate(R.layout.fragment_main_page2, container, false)
}
}
class MainPage3Fragment : Fragment() {
override fun onCreateView(inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?,
savedInstanceState: Bundle?): View? {
return inflater.inflate(R.layout.fragment_main_page3, container, false)
}
}
③ 新建导航视图文件（nav_graph）
在res目录下新建navigation文件夹，然后新建一个navigation的resource文件，我叫它 nav_graph_main.xml ：
打开导航视图文件，我们可以在AndroidStudio 3.2版本上，进行可视化编辑，包括选择新增Fragment，或者拖拽，连接Fragment：
④ 编辑导航视图文件
我们打开Text标签，进入xml编辑的页面，并这样配置:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<navigation 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"
app:startDestination="@id/page1Fragment">
<fragment
android:id="@+id/page1Fragment"
android:name="com.qingmei2.samplejetpack.ui.main.MainPage1Fragment"
android:label="fragment_page1"
tools:layout="@layout/fragment_main_page1">
<action
android:id="@+id/action_page2"
app:destination="@id/page2Fragment" />
</fragment>
<fragment
android:id="@+id/page2Fragment"
android:name="com.qingmei2.samplejetpack.ui.main.MainPage2Fragment"
android:label="fragment_page2"
tools:layout="@layout/fragment_main_page2">
<action
android:id="@+id/action_page1"
app:popUpTo="@id/page1Fragment" />
<action
android:id="@+id/action_page3"
app:destination="@id/nav_graph_page3" />
</fragment>
<navigation
android:id="@+id/nav_graph_page3"
app:startDestination="@id/page3Fragment">
<fragment
android:id="@+id/page3Fragment"
android:name="com.qingmei2.samplejetpack.ui.main.MainPage3Fragment"
android:label="fragment_page3"
tools:layout="@layout/fragment_main_page3" />
</navigation>
</navigation>
注意：请保证fragment标签下，android:name属性内包名的正确声明。
⑤ 编辑MainActivity
在Activity中配置 Navigation 非常简单，我们首先编辑Activity的布局文件，并在布局文件中添加一个 NavHostFragment :
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<android.support.constraint.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:id="@+id/container"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
tools:context=".MainActivity">
<fragment
android:id="@+id/my_nav_host_fragment"
android:name="androidx.navigation.fragment.NavHostFragment"
android:layout_width="0dp"
android:layout_height="0dp"
app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
app:defaultNavHost="true"
app:navGraph="@navigation/nav_graph_main" />
</android.support.constraint.ConstraintLayout>
这是一个宽和高都 match_parent 的Fragment，它的作用就是 导航界面的容器。
这并不难以理解，我们需要在Activity中通过 Navigation 展示一系列的Fragment，但是我们需要告诉Navigation 和Activity，这一系列的 Fragment 展示在哪——NavHostFragment应运而生，我把它的作用归纳为 导航界面的容器。
这之后，在Activity中添加如下代码：
class MainActivity : AppCompatActivity() {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_main)
}
override fun onSupportNavigateUp() =
findNavController(this, R.id.my_nav_host_fragment).navigateUp()
}
onSupportNavigateUp()方法的重写，意味着Activity将它的 back键点击事件的委托出去，如果当前并非栈中顶部的Fragment, 那么点击back键，返回上一个Fragment。
⑥ 最后，配置不同Fragment对应的跳转事件
class MainPage1Fragment : Fragment() {
//隐藏了onCreateView()方法的实现，下同
override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
btn.setOnClickListener {
//点击跳转page2
Navigation.findNavController(it).navigate(R.id.action_page2)
}
}
}
class MainPage2Fragment : Fragment() {
override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
btn.setOnClickListener {
//点击返回page1
Navigation.findNavController(it).navigateUp()
}
btn2.setOnClickListener {
//点击跳转page3
Navigation.findNavController(it).navigate(R.id.action_page3)
}
}
}
class MainPage3Fragment : Fragment() {
override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
//点击返回page2
btn.setOnClickListener { Navigation.findNavController(it).navigateUp() }
}
}
可以看到，我们对于Fragment 并非是通过原生的 FragmentManager 和 FragmentTransaction 进行控制的。而是通过以下API进行的控制：
- Navigation.findNavController(params).navigateUp()
- Navigation.findNavController(params).navigate(actionId)
到这里，Navigation最基本的使用就已经讲解完毕了。您可以通过运行预览和示例 基本一致 的效果，如果遇到问题，或者有疑问，可以点我查看源码 。
理解Navigation
我对于 通过博客归纳总结 的学习方式已近两年，我不断反思，一篇优秀的文章不仅是做到 完整叙述，同时，它更应该体现的是 对思路的整理 并 简洁干净地阐述它们。
做到这点并不容易，首先需要做到的就是 不要仅局限于API的使用——最初的学习中，通过上面的代码，我已经 实现了Fragment的导航。但是，上面的代码中，除了Activity 和 Fragment，其它的东西我一个都不认识。
我感觉很难受， 所谓 行百里路半九十，别说九十，这个Navigation，我一窍不通。
仅有上述示例代码毫无意义，通过它们，更应该将其理解为 入门；接下来我们需要做到 了解每一个类的职责，理解框架设计者的思想。
我们先思考这样一个问题：如果让我们实现一个Fragment的导航库，首先要实现什么？
1.NavGraphFragment：导航界面的容器
答案近在眼前。
即使我们使用原生的API，想展示一个Fragment，我们首先也需要 定义一个容器承载它。以往，它可能是一个 RelativeLayout 或者 FrameLayout，而现在，它被替换成了 NavGraphFragment。
这也就说明了，我们为什么要往Activity的layout文件中提前扔进去一个NavGraphFragment，因为我们需要导航的这些Fragment都展示在NavGraphFragment上面。
实际上它做了什么呢？来看一下NavGraphFragment的onCreateView()方法：
public View onCreateView(@NonNull LayoutInflater inflater, @Nullable ViewGroup container,
@Nullable Bundle savedInstanceState) {
FrameLayout frameLayout = new FrameLayout(inflater.getContext());
frameLayout.setId(getId());
return frameLayout;
}
NavGraphFragment内部实例化了一个FrameLayout, 作为ViewGroup的载体，导航并展示其它Fragment。
除此之外，你 应当注意 到在layout文件中，它还声明了另外两个属性：
app:defaultNavHost="true"
app:navGraph="@navigation/nav_graph_main"
app:defaultNavHost="true"这个属性意味着你的NavGraphFragment将会 拦截系统Back键的点击事件（因为系统的back键会直接关闭Activity而非切换Fragment），你同时 必须重写 Activity的 onSupportNavigateUp() 方法，类似这样：
override fun onSupportNavigateUp()
= findNavController(R.id.nav_host_fragment).navigateUp()
app:navGraph="@navigation/nav_graph_main"这个属性就很好理解了，它会指向一个navigation_graph的xml文件,这之后，NavGraphFragment就会 导航并展示对应的Fragment。
在我们使用Navigation的第一步，我们需要：
在Activity的布局文件中显示声明NavGraphFragment，并配置 app:defaultNavHost 和 app:navGraph属性。
2.nav_graph.xml：声明导航结构图
NavGraphFragment作为Activity导航的 容器 ，然后，其 app:navGraph 属性指向一个navigation_graph的xml文件，以声明其 导航的结构。
NavGraphFragment在 获取 并 解析 完这个xml资源文件后，它首先需要知道的是：
类似APP的home界面，NavGraphFragment首先要导航到哪里?
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<navigation 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"
app:startDestination="@id/page1Fragment">
<fragment
android:id="@+id/page1Fragment"
android:name="com.qingmei2.samplejetpack.ui.main.MainPage1Fragment"
android:label="fragment_page1"
tools:layout="@layout/fragment_main_page1">
<action
android:id="@+id/action_page2"
app:destination="@id/page2Fragment" />
</fragment>
//省略...
</navigation>
在navigation的根节点下，我们需要处理这样一个属性：
app:startDestination="@id/page1Fragment"
Destination 是一个很关键的单词，它的直译是 目的地。app:startDestination属性便是声明这个id对应的 Destination 会被作为 默认布局 加载到Activity中。这也就说明了，为什么我们的sample，默认会显示 MainPage1Fragment。
现在，我们的app默认展示了MainPage1Fragment, 那么接下来，我们如何实现跳转逻辑的处理呢？
3.Action标签：声明导航的行为
我们声明了这样一个Action标签，这是一个 导航的行为：
<action
android:id="@+id/action_page2"
app:destination="@id/page2Fragment" />
app:destination的属性，声明了这个行为导航的 destination（目的地），我们可以看到，它会指印跳转到 id 为 page2Fragment 的Fragment（也就是 MainPage2Fragment）。
android:id 这个id作为Action唯一的 标识，在Fragment的某个点击事件中，我们通过id指向对应的行为，就像这样：
btn.setOnClickListener {
//点击跳转page2Fragment
Navigation.findNavController(it).navigate(R.id.action_page2)
}
此外，Navigation还提供了一个 app:popUpTo 属性，它的作用是声明导航行为 将 返回到 id对应的Fragment，比如，直接从Page3 返回到 Page1。
此外，Navigation 对导航行为还提供了 转场动画 的支持，它可以通过代码这样实现：
<action
android:id="@+id/confirmationAction"
app:destination="@id/confirmationFragment"
app:enterAnim="@anim/slide_in_right"
app:exitAnim="@anim/slide_out_left"
app:popEnterAnim="@anim/slide_in_left"
app:popExitAnim="@anim/slide_out_right" />
篇幅原因，这些anim的xml文件我并未展示在文中，如有需求，请参考Sample代码。
其实Navigation 还提供了对Destination之间 参数传递 的支持，以及对SubNavigation标签的支持，以方便开发者在xml文件中 复用fragment标签 ——甚至是对 Deep Link 的支持，但这些拓展功能本文不再叙述。
4.Fragment：通过代码声明导航
其实在3中我们已经讲解了导航代码的使用,我们以Page2为例，它包含了2个按钮，分别对应 返回Page1 和 进入Page3 两个事件：
btn.setOnClickListener {
Navigation.findNavController(it).navigateUp()
}
btn2.setOnClickListener {
Navigation.findNavController(it).navigate(R.id.action_page3)
}
Navigation.findNavController(View) 返回了一个 NavController ,它是整个 Navigation 架构中 最重要的核心类，我们所有的导航行为都由 NavController 处理，这个我们后面再讲。
我们通过获取 NavController，然后调用 NavController.navigate()方法进行导航。
我们更多情况下通过传入ActionId，指定对应的 导航行为 ；同时可以通过传入Bundle以 数据传递；或者是再传入一个 NavOptions配置更多（比如 转场动画，它也可以通过这种方式进行代码的动态配置）。
NavController.navigate()方法更多时候应用在 向下导航 或者 指定向上导航（比如Page3 直接返回 Page1，跳过返回Page2的这一步）；如果我们处理back事件，我们应该使用 NavController.
navigateUp()。
恭喜您，已经能够游刃有余的使用Navigation!
恭喜您，您已对 Navigation 十分熟悉，并能通过熟练使用其 暴露的API，灵活地处理您应用中的 页面导航 行为。
我美滋滋的在个人履历上填上了这样一条：
- 熟练使用Google官方组件Navigation实现Fragment的管理，并掌握其原理
面试官对此十分感动，然后让我谈谈 对它架构设计的一些个人观点。
到了这一步，我们算得上是 API的搬运工 ，我们已经 了解每一个类的职责，还没有完全 理解框架设计者的思想。
彻底搞懂Navigation
在我们熟悉Navigation的API之后，我们整装待发，准备 源码级攻克 Navigation。
正如我所说的，在这之前，您首先需要达到 熟练使用Navigation，本文地初衷并非是 一步到位，而是尝试 循序渐进。
1.对源码分析说NO
声明 —— 我拒绝 大段大段地源码分析，我认为这种行为 严重降低 了文章的 质量 和 深度。
我花了一些时间绘制了 Navigation的UML类图，我坚信，这种方式能帮助你我 更深刻的理解 Navigation的整体架构：
让我们换个角度，我们的身份不再是 源码的观众，而是 架构的设计者。
2. 设计 NavHostFragment
NavHostFragment 应当有两个作用：
- 作为Activity导航界面的载体
- 管理并控制导航的行为
前者的作用我们已经说过了，我们通过在NavHostFragment的创建时，为它创建一个对应的FrameLayout作为 导航界面的载体：
public View onCreateView(@NonNull LayoutInflater inflater, @Nullable ViewGroup container,
@Nullable Bundle savedInstanceState) {
FrameLayout frameLayout = new FrameLayout(inflater.getContext());
frameLayout.setId(getId());
return frameLayout;
}
我们都知道代码设计应该遵循 单一职责原则，因此，我们应该将 管理并控制导航的行为 交给另外一个类，这个类的作用应该仅是 控制导航行为，因此我们命名为 NavController。
Fragment理应持有这个NavController的实例，并将导航行为 委托 给它，这里我们将 NavController 的持有者抽象为一个 接口，以便于以后的拓展。
于是我们创造了 NavHost 接口，并让NavHostFragment实现了这个接口：
public interface NavHost {
NavController getNavController();
}
为了保证导航的 安全，NavHostFragment 在其 作用域 内，理应 有且仅有一个NavController 的实例。
这里我们驻足一下，请注意API的设计，似乎 Navigation.findNavController(View)，参数中传递任意一个 view的引用似乎都可以获取 NavController——如何保证 NavController 的局部单例呢？
事实上，findNavController(View)内部实现是通过 遍历 View树，直到找到最底部 NavHostFragment 中的NavController对象，并将其返回的：
private static NavController findViewNavController(@NonNull View view) {
while (view != null) {
NavController controller = getViewNavController(view);
if (controller != null) {
return controller;
}
ViewParent parent = view.getParent();
view = parent instanceof View ? (View) parent : null;
}
return null;
}
3.设计 NavController
站在 设计者 的角度，NavController 的职责是：
- 1.对navigation资源文件夹下nav_graph.xml的 解析
- 2.通过解析xml，获取所有 Destination（目标点）的 引用 或者 Class的引用
- 3.记录当前栈中 Fragment的顺序
- 3.管理控制 导航行为
NavController 持有了一个 NavInflater ,并通过 NavInflater 解析xml文件。
这之后，获取了所有 Destination（在本文中即Page1Fragment , Page2Fragment , Page3Fragment ） 的 Class对象，并通过反射的方式，实例化对应的 Destination，通过一个队列保存：
private NavInflater mInflater; //NavInflater
private NavGraph mGraph; //解析xml，得到NavGraph
private int mGraphId; //xml对应的id，比如 nav_graph_main
//所有Destination的队列,用来处理回退栈
private final Deque<NavDestination> mBackStack = new ArrayDeque<>();
这看起来没有任何问题，但是站在 设计者 的角度上，还略有不足，那就是，Navigation并非只为Fragment服务。
先不去吐槽Google工程师的野心，因为现在我们就是他，从拓展性的角度考虑，Navigation是一个导航框架，今后可能 并非只为Fragment导航。
我们应该为要将导航的 Destination 抽象出来，这个类叫做 NavDestination ——无论 Fragment 也好，Activity 也罢，只要实现了这个接口，对于NavController 来讲，他们都是 Destination（目标点）而已。
对于不同的 NavDestination 来讲，它们之间的导航方式是不同的，这完全有可能（比如Activity 和 Fragment），如何根据不同的 NavDestination 进行不同的 导航处理 呢？
4. NavDestination 和 Navigator
有同学说，我可以这样设计，通过 instanceof 关键字，对 NavDestination 的类型进行判断，并分别做出处理，比如这样：
if (destination instanceof Fragment) {
//对应Fragment的导航
} else if (destination instanceof Activity) {
//对应Activity的导航
}
这是OK的，但是不够优雅，Google的方式是通过抽象出一个类，这个类叫做 Navigator ：
public abstract class Navigator<D extends NavDestination> {
//省略很多代码,包括部分抽象方法，这里仅阐述设计的思路！
//导航
public abstract void navigate(@NonNull D destination, @Nullable Bundle args,
@Nullable NavOptions navOptions);
//实例化NavDestination（就是Fragment）
public abstract D createDestination();
//后退导航
public abstract boolean popBackStack();
}
Navigator(导航者) 的职责很单纯：
- 1.能够实例化对应的 NavDestination
- 2.能够指定导航
- 3.能够后退导航
你看，我的 NavController 获取了所有 NavDestination 的Class对象，但是我不负责它 如何实例化 ，也不负责 如何导航 ，也不负责
如何后退 ——我仅仅持有向上的引用，然后调用它的接口方法，它的实现我不关心。
以 FragmentNavigator为例，我们来看看它是如何执行的职责：
public class FragmentNavigator extends Navigator<FragmentNavigator.Destination> {
//省略大量非关键代码，请以实际代码为主！
@Override
public boolean popBackStack() {
return mFragmentManager.popBackStackImmediate();
}
@NonNull
@Override
public Destination createDestination() {
// 实际执行了好几层，但核心代码如下，通过反射实例化Fragment
Class<? extends Fragment> clazz = getFragmentClass();
return clazz.newInstance();
}
@Override
public void navigate(@NonNull Destination destination, @Nullable Bundle args,
@Nullable NavOptions navOptions) {
// 实际上还是通过FragmentTransaction进行的跳转处理
final Fragment frag = destination.createFragment(args);
final FragmentTransaction ft = mFragmentManager.beginTransaction();
ft.replace(mContainerId, frag);
ft.commit();
mFragmentManager.executePendingTransactions();
}
}
不同的 Navigator 对应不同的 NavDestination，FragmentNavigator 对应的是 FragmentNavigator.Destination，你可以把他理解为案例中的 Fragment ，有兴趣的朋友可以自己研究一下。
5.至此
至此，Navigation 整体的架构设计 也已经通过 UML类图 + 设计的角度分析 的方式学习完了。
当然，Navigation 还有很多其它的类我没有去阐述，它们已经无法阻拦你我的脚步。
我更建议 读者在这之后，能够尝试自己阅读源码，通过借鉴上文中的 UML类图，当然，自己通过思路的整理，自己绘制出一份，会对理解它更有帮助。
总结
Navigation 是一个优秀的库，这从API上无法体现，因为它和其它优秀的三方 Fragment 管理库 都能达到 固定的目标。
并且，随着技术的不断发展，它们也早晚会被历史所淹没，我们能够做到的，就是使用API的同时，学习它的思想，并收为己用。
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