ViewModel的原理解析

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简介

  • ViewModel是用来管理Activity和Fragment的数据。
  • 它是以生命周期意识的方式存储和管理用户界面相关的数据。
  • 当我们在Fragment或者Activity中创建了相关联的ViewModel,只要Fragemnt或者Activity处于活动状态,ViewModel就不会被销毁,即使旋转屏幕ViewModel也不会发生被销毁依然持有着数据
  • 这里附上一张Google官方ViewModel的生命周期图


    viewmodel-lifecycle.png
注意
  • ViewModel中不要持有View、Fragment或者Activity,我们知道ViewModel的生命周期要比它们要长(发生屏幕旋转的情况下),所以不能在ViewModel内部持有它们的引用,不然会发生内存泄漏。

简单使用(基于Lifecycle 2.2.0)

  • 新建一个ViewModel
class ViewModelDemo : ViewModel() {

    var liveData = MutableLiveData<Int>(4)
}

  • 在Activiyt中获取到这个ViewModel对象
class ViewModelActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_view_model)
        //获取到ViewModel
        //在之前的版本中,可能这样获取到ViewModel 
        //var viewModelDemo = ViewModelProviders.of(this).get(ViewModelDemo::class.java) 这种在lifecycle2.2.0之后就过期了。
        var viewModelDemo = ViewModelProvider(this)[ViewModelDemo::class.java]
        Log.d("viewModelDemo -->", viewModelDemo.toString())
        Log.d("liveData --> ", viewModelDemo.liveData.toString())
        text.text = viewModelDemo.liveData.value.toString()
    }
}

旋转屏幕,观察现象
  • 旋转前
2020-06-20 15:26:32.209 13837-13837/com.dashingqi.viewmodeldemo D/viewModelDemo -->: com.dashingqi.viewmodeldemo.ViewModelDemo@a9d570
2020-06-20 15:26:32.209 13837-13837/com.dashingqi.viewmodeldemo D/liveData -->: androidx.lifecycle.MutableLiveData@bf830e9
  • 旋转后
2020-06-20 15:27:28.799 13837-13837/com.dashingqi.viewmodeldemo D/viewModelDemo -->: com.dashingqi.viewmodeldemo.ViewModelDemo@a9d570
2020-06-20 15:27:28.799 13837-13837/com.dashingqi.viewmodeldemo D/liveData -->: androidx.lifecycle.MutableLiveData@bf830e9
  • 总结:我们发现旋转前后获取到的ViewModel是同一个对象,并且屏幕上显示的数据也是一样。对的就像之前介绍那样,即使屏幕发生旋转,Activity重建了ViewModel还是持有之前的数据。
传递数据到ViewModel中

在我们新建ViewModel的时候,如何传递数据到ViewModel中呢?这就的依靠ViewModelProvider内部的工厂类Factory

  • 比如我们要传递一个字符串到ViewModel中我们可以这样操作
// 创建一个ViewModel类,带有参数
class ViewModelDemo(var str:String) : ViewModel() {

    var liveData = MutableLiveData<Int>(4)
}

//通过ViewModelProvider的工厂类创建一个带有参数的ViewModel
   var viewModelDemo = ViewModelProvider(this, object : ViewModelProvider.Factory {
            override fun <T : ViewModel?> create(modelClass: Class<T>): T {
                return ViewModelDemo("test") as T
            }

        })[ViewModelDemo::class.java]

思考
都是能提供数据恢复功能,那么ViewModel与onSaveInstanceState()有什么区别呢
  • onSaveInsatnceState:

    • 因为配置导致Activity重建的话,可以恢复之前的数据
    • 因为资源紧张导致Activity重建的话,可以恢复之前的数据
    • 保存的数据量不能过大,因为它是使用Bundle来保存数据的,在恢复数据时会阻塞UI线程,这样的话会影响Activiyt生命周期方法的执行
  • ViewModel

    • 因为配置导致Activity重建的话,可以恢复之前的数据
    • 可以保存大量数据

源码分析

ViewModel的创建
  • 通过使用部分的介绍,我们可以通过ViewModelProvider来获取到ViewModel,实则是分两部分的,1.创建ViewModelProvider;2.调用其get方法
ViewModelProvider构造方法
//通过构造方法的调用链,我们可以看到最终都是调用了第三个构造方法
public ViewModelProvider(@NonNull ViewModelStoreOwner owner) {
        this(owner.getViewModelStore(), owner instanceof HasDefaultViewModelProviderFactory
                ? ((HasDefaultViewModelProviderFactory) owner).getDefaultViewModelProviderFactory()
                : NewInstanceFactory.getInstance());
    }

    public ViewModelProvider(@NonNull ViewModelStoreOwner owner, @NonNull Factory factory) {
        this(owner.getViewModelStore(), factory);
    }

    public ViewModelProvider(@NonNull ViewModelStore store, @NonNull Factory factory) {
        mFactory = factory;
        mViewModelStore = store;
    }

  • 参数解析

    • ViewModelStoreOwner:是一个接口,我们熟悉的ComponentActivity和Fragment都实现了这个接口,所以我们在Activity或者Fragment中使用ViewModelProvider传入的this就带有ViewModelStoreOwner上下文的。

    • ViewModelStore:我们可以看出该对象实例是从owmer中的getViewModelStore()方法得到的

      • 其实ViewModelStore类主要是用来存储ViewModel对象的
      • 内部有一个HashMap集合用来存储ViewModel对象
      • Activity重建时,能拿到同一个ViewModel对象跟它也有关系
      • 代码如下
    • Factory:是一个接口,用来创建ViewModel的(传递参数到ViewModel中有用)

ViewModelProvider #get()
  • 上述的构造方法是创建ViewModel之前的准备工作,get才是获取到ViewModel真正方法
    @NonNull
    @MainThread
    public <T extends ViewModel> T get(@NonNull Class<T> modelClass) {
        String canonicalName = modelClass.getCanonicalName();
        if (canonicalName == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Local and anonymous classes can not be ViewModels");
        }
        //构造了一个key
        return get(DEFAULT_KEY + ":" + canonicalName, modelClass);
    }

  
    @SuppressWarnings("unchecked")
    @NonNull
    @MainThread
    public <T extends ViewModel> T get(@NonNull String key, @NonNull Class<T> modelClass) {
        ViewModel viewModel = mViewModelStore.get(key);

        if (modelClass.isInstance(viewModel)) {
            if (mFactory instanceof OnRequeryFactory) {
                ((OnRequeryFactory) mFactory).onRequery(viewModel);
            }
            return (T) viewModel;
        } else {
            //noinspection StatementWithEmptyBody
            if (viewModel != null) {
                // TODO: log a warning.
            }
        }
        if (mFactory instanceof KeyedFactory) {
            viewModel = ((KeyedFactory) (mFactory)).create(key, modelClass);
        } else {
            viewModel = (mFactory).create(modelClass);
        }
        mViewModelStore.put(key, viewModel);
        return (T) viewModel;
    }
  • 代码解析

    • 调用get方法后,最终都会调用到第二个get方法,第一个get方法是传递一个key给了第二个get方法

    • 首先根据提供的key从ViewModelStore中获取一个ViewModel对象实例,

    • 如果这个获取到的ViewModel对象实例存在,那么就将其返回

    • 如果该ViewModel对象不存在,就通过工厂类Factory创建一个ViewModel对象,并将其存储到ViewModelStore中,将这个新创建的ViewModel对象返回。

    • 这里面存在三个Factory:Factory,KeyedFactory和OnrequeryFactory,其中keyedFactory和Factory相比就是create方法中多了一个key的参数,我们从ViewModelStore获取到ViewModel对象时,会判断当前mFactory是否是OnRequeryFactory类型的,是的话会回调琦onRequery方法

    • 那么OnRequeryFactory回调onRequery有什么用呢?其实ViewModel不仅可以因为配置改变可以恢复Activity数据,也能恢复因为系统资源紧张而回收掉的Activity数据,只不过后者需要依靠SaveStateHandler(这个后面在讲)

ViewModel的恢复
  • 通过如上介绍我们知道一个ViewModel的获取方法了,但是我们知道在Activity重建的时候,依然拿到是同一个ViewModel对象,而ViewModel是从ViewModelStore中获取的,
  • ViewModelStore是通过owner.getViewModelStore方法获取到的,我们不妨先看下 ComponentActivity的getViewModelStore()
ComponentActivity # getViewModelStore()
@NonNull
    @Override
    public ViewModelStore getViewModelStore() {
        if (getApplication() == null) {
            throw new IllegalStateException("Your activity is not yet attached to the "
                    + "Application instance. You can't request ViewModel before onCreate call.");
        }
        if (mViewModelStore == null) {
            NonConfigurationInstances nc =
                    (NonConfigurationInstances) getLastNonConfigurationInstance();
            if (nc != null) {
                // Restore the ViewModelStore from NonConfigurationInstances
                mViewModelStore = nc.viewModelStore;
            }
            if (mViewModelStore == null) {
                mViewModelStore = new ViewModelStore();
            }
        }
        return mViewModelStore;
    }
  • getViewModelStore()通过两种方法获取到ViewModelStore

    • 从NonConfigurationInstances中拿到
    • new一个出来
  • NonConfigurationInstances这个类,就是一个Wrapper,用来包装一下因为不受配置更改影响的数据,包括我们非常熟悉的Fragment,比如说,一个Activity上面有一个Fragment,旋转了屏幕导致Activity重新创建,此时Activity跟之前的不是同一个对象,但是Fragment却是同一个。这就是通过NonConfigurationInstances实现的。

  • 那么为什么NonConfigurationInstances为什么能够保证ViewModelStore是同一个的呢?

    • 其实我们可以猜一下,在Activity的销毁之前和重建的时候,一定做了什么骚操作了,
    • 我们知道一个Activity的创建,它的生命周期方法都是在ActivityThread中执行的,
ActivityThread #performDestroyActivity
  • 代码如下

    ActivityClientRecord performDestroyActivity(IBinder token, boolean finishing,
                int configChanges, boolean getNonConfigInstance, String reason) {
            
                          // .............代码省略
    
                performPauseActivityIfNeeded(r, "destroy");
    
                if (!r.stopped) {
                      //执行Activity的onStop()方法
                    callActivityOnStop(r, false /* saveState */, "destroy");
                }
                if (getNonConfigInstance) {
                    try {
                        /**
                         * retainNonConfigurationInstances()方法返回的是一个对象 就是我们之前看到的NonConfigurationInstances对象
                         * 返回的对象存储在ActivityClientrecord中
                         */
                        r.lastNonConfigurationInstances
                                = r.activity.retainNonConfigurationInstances();
                    } catch (Exception e) {
                        if (!mInstrumentation.onException(r.activity, e)) {
                            throw new RuntimeException(
                                    "Unable to retain activity "
                                    + r.intent.getComponent().toShortString()
                                    + ": " + e.toString(), e);
                        }
                    }
                }
                try {
                    r.activity.mCalled = false;
                    // 执行Activity的destroy()方法
                    mInstrumentation.callActivityOnDestroy(r.activity);
                    if (!r.activity.mCalled) {
                        throw new SuperNotCalledException(
                            "Activity " + safeToComponentShortString(r.intent) +
                            " did not call through to super.onDestroy()");
                    }
                    if (r.window != null) {
                        r.window.closeAllPanels();
                    }
                } 
              
              // .............代码省略
    
    
        }
    
  • 我们可以看出在onStop()和onDestory()方法之前,我们会把NonConfigurationInstances对象存储在ActivityClientrecord中

ActivityThread # pefromLaunchActivity()
  • 在perfromLaunchActivity中我们通过调用activity的attach方法将存储在ActivityClientrecord中的NonConfigurationInstances对象赋值给了新的Activity,也就是我们重建时的Activity

  • 代码如下 perfromLaunchActivity # activity.attach()

                     /**
                     * 此处调用了attach方法建立Activity与Context之间的联系,
                     * 并且创建了PhoneWindow对象
                     */
                    activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
                            r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
                            //将NonConfigurationInstance对象赋给新的Activity对象
                            r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
                            r.referrer, r.voiceInteractor, window, r.configCallback,
                            r.assistToken);
    
  • 这样对于新的Activity来说,同一个NonConfigurationInstance对象中保存着同一个ViewModelStore对象

  • 同一个ViewModelStore对象,存储着同一个key的value,这value就是ViewModel对象,

  • 这样就保证了在因配置改变,ViewModel不变了。

思考
  • 以上我们都是以因配置项改变为前提的,如果我们是正常的Activity销毁,再次创建Activity也会获取相同的ViewModel对象吗?

  • 其实我们在ComponentActivity的构造方法中发现了如下代码

      getLifecycle().addObserver(new LifecycleEventObserver() {
                @Override
                public void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source,
                        @NonNull Lifecycle.Event event) {
                  //当我们收到Activity的onDestory()方法的执行,如果不是因为配置项而销毁的,就会将当前ViewModelStore中存储的ViewModel对象都给清除了
                    if (event == Lifecycle.Event.ON_DESTROY) {
                        if (!isChangingConfigurations()) {
                            getViewModelStore().clear();
                        }
                    }
                }
            });
    
  • 所以正常销毁的话,是获取不到之前创建好的ViewModel对象了。

总结一波

  • ViewModel和onSaveInsatnceState()方法都可以因配置项改变而重建Activity提供数据,只不过ViewModel可以保存大量数据比如RecyclerView中的,但是onSaveInstanceState只能保存少量数据。
  • 对于因配置项改变而重建的Activity来说,内部如果有ViewModel。那么该ViewModel对象的创建其实是获取重建前创建好的ViewModel,ViewModel对象一直未变。之所以说ViewModel的生命周期要比Activity要长,是有前提的,前提就是因配置项该拜年而导致Activity重建,Activity重建了但是ViewModel并没有重建,拿的是保存在ViewModelStore中缓存的。
    • 所以ViewModel中不要持有Activity,Activity虽然销毁了,但是ViewModel中持有了它的引用,会造成内存泄漏。
  • ViewModel是用来管理UI组件的数据,Activity和Fragment中的UI组件。
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