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Android ViewModel与Lifecycles和LiveData组件用法详细讲解

Mr YiRan 人气:0

一、ViewModel

ViewModel 类旨在以注重生命周期的方式存储和管理界面相关的数据。

ViewModel 类让数据可在发生屏幕旋转等配置更改后继续留存。

简单的说就是,在android中,当Activity重建或销毁时,页面上的数据会丢失。为了保存页面的数据,我们以前通常的做法是在 onSaveInstanceState 中,将数据保存到 bundle 中,再在 onCreate 中将 bundle 中的数据取出来。

而使用 ViewModel,我们就无需再用这种方法保存,因为 ViewModel 会自动感知生命周期,处理数据的保存与恢复。即数据可在发生屏幕旋转等配置(其它例如分辨率调整、权限变更、系统字体样式、语言变更等)更改后继续留存。

对于横竖屏生命周期的总结是:先销毁掉原来的生命周期,然后再重新跑一次。

但是,这样子是不是会有问题呢?有些场景下: 比如说,做游戏开发 。横竖屏的切换,生命周期重新加载,那么当前页面的数据也会重新开始了。但是ViewModel会保存里面的数据。

在切换语言的时候ViewModel也会保存数据

Activity等视图文件中不保存数据,在ViewModel里面保存数据

当Activity或fragment被Destory或onCreate时ViewModel数据不会丢失

ViewModel基本用法

想要使用ViewModel组件,还需要添加如下依赖:

dependencies {
    //ViewModel是LifeCycle的一个组件库,所以只需要添加LifeCycle库的依赖即可
    implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-extensions:2.2.0"
}

通常来讲,我们需要给每个Activity和Fragment都创建一个对应的ViewModel,因此为MainActivity创建一个对应的MainViewModel类,并让他继承自ViewModel,代码如下所示:

class MainViewModel :ViewModel(){
    var counter=0
}

现在我们在界面上添加一个按钮,每点击一次按钮就让计数器加1,并且把最新的计数显示到界面上。修改布局代码:

package com.example.JetPackTest
import android.os.Bundle
import android.util.Log
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import androidx.lifecycle.ViewModelProvider
import com.example.kotlintext.R
import kotlinx.android.synthetic.main.activity_main.*
class MainActivity : AppCompatActivity() {
    lateinit var viewModel: MainViewModel
   private val TAG:String="MainActivity"
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        Log.d(TAG, "onCreate: ")
        //viewModel= ViewModelProviders.of(this).get(MainViewModel::class.java) 
        viewModel=ViewModelProvider(this,ViewModelProvider.NewInstanceFactory()).get(MainViewModel::class.java)
        plusOneBtn.setOnClickListener {
             viewModel.counter++;
            refreshCounter()
        }
        refreshCounter()
    }
    private fun refreshCounter() {
        infoText.text=viewModel.counter.toString()
    }
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        Log.d(TAG, "onDestroy: ")
    }
    override fun onStart() {
        super.onStart()
        Log.d(TAG, "onStart: ")
    }
    override fun onStop() {
        super.onStop()
        Log.d(TAG, "onStop: ")
    }
    override fun onRestart() {
        super.onRestart()
        Log.d(TAG, "onRestart: ")
    }
    override fun onPause() {
        super.onPause()
        Log.d(TAG, "onPause: ")
    }
}

首先我们要通过ViewModelProvider来创建ViewModel的实例,之所以这么写是ViewModel有独立的生命周期,并且其生命周期要长于Activity。如果我们在onCreate()方法中创建ViewModel的实例,那么每次onCreate()方法执行时候,ViewModel都会创建一个新的实例,这样当手机屏幕发生变化时候,就无法保留其中的数据了。

当我们旋转一下屏幕,你会发现Activity虽然重新被创建了,但计数器的数据没有丢失

向ViewModel传递参数

如果我们需要通过构造函数来传递一些参数,需要借助ViewModelProvider.Factory就可以实现。虽然计数器在屏幕旋转的时候不会丢失数据,但是如果退出程序之后又重新打开,那么之前的计数就会被清零。这个时候我们就需要在退出程序的时候对当前的计数进行保存,然后在重新打开程序的时候读取之前保存的计数,并传递给MainViewModel。修改MainViewModel中的代码,如下所示

class MainViewModel(countReserved:Int) :ViewModel(){
    var counter=countReserved
}

我们通过给MainViewModel的构造函数添加了一个countReserved参数,这个参数用于记录之前保存的计数值,并在初始化的时候赋值给counter变量。

新建一个MainViewModelFactory类,并让它实现ViewModelProvider.Factory接口,代码如下:

class MainViewModelFactory(private val countReserved:Int):ViewModelProvider.Factory {
    override fun <T : ViewModel?> create(modelClass: Class<T>): T {
        return MainViewModel(countReserved)as T
    }
}

可以看到MainViewModel.Factory的构造函数中也接收了一个countReserved参数,另外ViewModelProvider.Factory接口要求我们必须实现create()方法,因此这里在create方法中我们创建了MainViewModel的实例,并将countReserved参数传了进去。为什么这里就可以创建MainViewModel的实例了呢?因为create()方法的执行时机和Activity的生命周期无关,所以不会产生之前提到的问题。

另外,我们在界面上添加一个清零按钮,方便用户手动将计数器清零。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical"
>
 <TextView
     android:layout_width="wrap_content"
     android:layout_height="wrap_content"
     android:id="@+id/infoText"
     android:layout_gravity="center_horizontal"
     android:textSize="32sp"
     />
    <Button
        android:id="@+id/plusOneBtn"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_gravity="center_horizontal"
        android:text="Plus One"
        />
    <Button
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:id="@+id/clearBtn"
        android:layout_gravity="center_horizontal"
        android:text="clear"
        />
</LinearLayout>

最后修改MainActivity中的代码

package com.example.JetPackTest
import android.content.Context
import android.content.SharedPreferences
import android.os.Bundle
import android.util.Log
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import androidx.core.content.edit
import androidx.lifecycle.ViewModelProvider
import com.example.kotlintext.R
import kotlinx.android.synthetic.main.activity_main.*
class MainActivity : AppCompatActivity() {
    lateinit var viewModel: MainViewModel
    lateinit var sp:SharedPreferences
   private val TAG:String="MainActivity"
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        Log.d(TAG, "onCreate: ")
        sp=getPreferences(Context.MODE_PRIVATE)
        val countReserved = sp.getInt("count_reserved", 0)
viewModel=ViewModelProvider(this,MainViewModelFactory(countReserved)).get(MainViewModel::class.java)
        plusOneBtn.setOnClickListener {
             viewModel.counter++;
            refreshCounter()
        }
        clearBtn.setOnClickListener {
            viewModel.counter=0
            refreshCounter()
        }
        refreshCounter()
    }
    private fun refreshCounter() {
        infoText.text=viewModel.counter.toString()
    }
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        Log.d(TAG, "onDestroy: ")
    }
    override fun onStart() {
        super.onStart()
        Log.d(TAG, "onStart: ")
    }
    override fun onStop() {
        super.onStop()
        Log.d(TAG, "onStop: ")
    }
    override fun onRestart() {
        super.onRestart()
        Log.d(TAG, "onRestart: ")
    }
    override fun onPause() {
        super.onPause()
        Log.d(TAG, "onPause: ")
        sp.edit {
            putInt("count_reserved",viewModel.counter)
        }
    }
}

在onCreate()方法中,我们首先获取了SharedPreferences的实例,然后读取之前保存的计数值,如果没有读到的话,就使用0作为默认值。接下来在ViewModelProvider方法传入MainViewModelFactory(countReserved)作为参数,将读取到的计数值传给了MainViewModelFactory的构造函数。

并在onPause()方法中对当前的计数进行保存,这样可以保证不管程序是退出还是进入后台,计数都不会丢失。

二、Lifecycles

在编写Android应用程序的时候,可能经常遇到需要感知Activity生命周期的情况。比如,某个页面中发起了一条网络请求,但是当请求得到响应的时候,界面或许已经关闭了,这个时候就不应该继续对响应的结果进行处理。因此我们需要能够时刻感知到Activity的生命周期,以便在适当的时候进行相应的逻辑控制。

比如有个问题,如果要在一个非Activity的类中去感知Activity的声明周期,应该怎么办?

可以通过在Activity中嵌入一个隐藏的Fragment来进行感知,或者通过手写监听器的方式来进行感知。

下面通过监听器的方式来对Activity的生命周期进行感知

class MyObserver{
fun activityStart(){
}
fun activityStop(){
}
}
class MainActivity:AppCompatActivity(){
lateinit var observer:MyObserver
override fun onCreate(savedInstanceState:Bundle?){
observer=MyObserver()
}
override fun onStart(){
super.onStart()
observer.activityStart()
}
override fun onStop(){
super.onStop()
observer.activityStop()
}
}

这里我们为了让MyObserver能够感知到Activity的生命周期,需要专门在MainActivity中重写相应的生命周期方法,然后再通知给MyObserver。这种实现方式需要在Activity中编写太多额外的逻辑。

而Lifecycles组件就可以在任何一个类中都能轻松感知到Activity的生命周期,同时又不需要在Activity中编写大量的逻辑处理。

新建一个MyObserver类,并让它实现LifecycleObserver接口,代码如下所示:

class MyObserver:LifecycleObserver {
    @OnLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_START)
    fun  activityStart(){
        Log.d("MyObserver", "activityStart")
    }
    
    @OnLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_STOP)
    fun activityStop(){
        Log.d("MyObserver", "activityStop")
    }
}

可以看到,我们在方法上使用了@OnLifecycleEvent注解,并传入了一种生命周期事件。生命周期事件的类型一共有7种:ON_CREATE、ON_START、ON_STOP、ON_RESUEM、ON_DESTORY分别匹配Activity中相应的声明周期回调。另外还有一种ON_ANY类型,表示可以匹配Activity的任何生命周期回调。

因此,上述代码中的activityStart()和activityStop()方法就应该分别在Activity的onStart()和onStop()触发的时候执行。

接下来借助LifecycleOwner,可以使用如下的语法结构让MyObserver得到通知:

lifecycleOwner.lifecycle.addObserver(MyObserver)

首先调用lifecycleOwner的getLifecycle()方法,得到一个Lifecycle对象,然后调用它的addObserver()方法来观察LifecyclerOwner的生命周期,再把MyObserver的实例传进去就可以了。

又因为我们的Activity是继承自AppCompatActivity的,或者Fragment继承自androidx.fragment.app.Fragment,他们本身就是一个LifecycleOwner的实例,这部分工作AndroidX库自动帮我们完成。所以可以这么写

class MainActivity : AppCompatActivity() {
  private val TAG:String="MainActivity"
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        lifecycle.addObserver(MyObserver())
    }
    }

加上这一行,MyObserver就能自动感知到Activity的生命周期了。不仅在Activity适用,Fragment也适用。

运行程序,然后切到后台,再回来的打印输出

当然MyObserver除了感知Activity的生命周期发生变化,也能够获知当前的生命周期状态。只需要在MyObserver的构造函数中将Lifecycle对象传进来,如下所示:

class MyObserver(val lifecycle:Lifecycle):LifecycleObserver{
}

有了lifecycle对象之后,我们就可以在任何地方调用lifecycle.currentState来主动获知当前的生命周期状态。lifecycle.currentState返回的生命周期状态是一个枚举类型,一共有DESTROYED,INITIALIZED,CREATED,STARTED,RESUMED这五种状态。

也就是说,当获取的生命周期状态是CREATED的时候,说明onCreate()方法已经执行了,但是onStart()方法还没有执行。当获取的生命周期状态是STARTED的时候,说明onStart()方法已经执行了,但是onResume()方法还没有执行。

三、LiveData

LiveData是Jetpack提供的一种响应式编程组件,它可以包含任何类型的数据,并在数据发生变化的时候通知给观察者。

LiveData的基本用法

之前编写的计数器虽然功能简单,但还是有问题。当点击Plus One按钮时,都会先给ViewModel中的计数加1,然后立即获取最新的计数。这种方式虽然可以在单线程中正常工作,但如果ViewModel的内部开启了线程去执行一些耗时逻辑,那么在点击按钮后就立即去获取最新的数据,得到的肯定还是之前的数据。

之前我们使用都是在Activity中手动获取ViewModel中的数据这种交互方式,但是ViewModel却无法将数据的变化主动通知给Activity。

或许你会把Activity的实例传给ViewModel,这样ViewModel不就能主动对Activity进行通知了吗?但是要知道ViewModel的生命周期是长于Activity的,如果把Activity的实例传给ViewModel,就很有可能就因为Activity无法释放而造成内存泄露。

如果我们将计数器的计数使用LiveData来包装,然后在Activity中去观察它,就可以主动将数据变化通知给Activity了。

修改MainViewModel中的代码,如下所示:

class MainViewModel(countReserved:Int) :ViewModel(){
    var counter=MutableLiveData<Int>()
    init {
        counter.value=countReserved
    }
    fun plusOne(){
        val count=counter.value?:0
        counter.value=count+1
    }
    fun clear(){
        counter.value=0
    }
}

这里我们将counter变量修改成了一个MutableLiveData对象,并指定它的泛型为Int,表示它包含的是整型数据。MutableLiveData是一种可变的LiveData,用法很简单,主要有3种读写数据的方法,分别是getValue()、setValue()和postValue()方法。getValue()方法用于获取LiveData中包含的数据;setValue()方法用于给LiveData设置数据,但是只能在主线程中调用;postValue()方法用于在非主线程中给LiveData设置数据。

这里在init结构体中给counter设置数据,这样之前保存的计数值剧可以在初始化的时候得到恢复。接下来新增了plusOne()和clear()这两个方法,分别用于给计数加1以及将计数清零。plusOne()方法中的逻辑是先获取counter中包含的数据,然后给它加1,再重新设置到counter中。调用LiveData的getValue()方法获得的数据是可能为空的,因此这里使用了一个?:操作符,当获取到的数据为空时,就用0来作为默认计数。

修改MainActivity

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    //对变量进行延迟初始化,这样在就不用先给全局变量赋值,而且在赋值的时候赋值为null,后面还要进行判空
    // 如果变量多会比较麻烦
  lateinit var viewModel: MainViewModel
    lateinit var sp: SharedPreferences
  private val TAG:String="MainActivity"
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
       sp=getPreferences(Context.MODE_PRIVATE)
      val countReserved = sp.getInt("count_reserved", 0)
      viewModel= ViewModelProvider(this,MainViewModelFactory(countReserved)).get(MainViewModel::class.java)
        plusOneBtn.setOnClickListener {
        viewModel.plusOne()
        }
        clearBtn.setOnClickListener {
        viewModel.clear()
        }
        viewModel.counter.observe(this, Observer { count->
            infoText.text=count.toString()
        })
}
    override fun onPause() {
        super.onPause()
        Log.d(TAG, "onPause: ")
        sp.edit {
            putInt("count_reserved",viewModel.counter.value?:0)
        }
    }
}

这里调用了ViewModel.counter的observe()方法来观察数据的变化。经过对MainViewModel的改造,现在counter变量已经变成了一个LiveData对象,任何LiveData对象都可以调用它的observe()方法来观察数据的变化。observe()方法接口接收两个参数,第一个是一个LifecycleOwner对象,Activity本身就是一个LifecycleOwner对象,因此直接传this就好;第二个参数是一个Observer接口,当counter中包含的数据发生变化时,就会回调这里,因此这里将最新的数据更新到界面。

为了在非ViewModel中就只能观察LiveData的数据变化,而不能给LiveData设置数据,下面改造MainViewModel:

class MainViewModel(countReserved:Int) :ViewModel(){
    val counter:LiveData<Int> get() = _counter
    private val _counter=MutableLiveData<Int>()
    init {
        _counter.value=countReserved
    }
    fun plusOne(){
        val count=_counter.value?:0
        _counter.value=count+1
    }
    fun clear(){
        _counter.value=0
    }
}

将原来的counter变量改名为_counter变量,并给它加上private修饰符,这样_counter变量就对外部不可见了。然后又定义了一个counter变量,将它的类型声明为不可变的LiveData,并在它的get()属性方法中返回_counter变量。

这样,当外部调用counter变量时,实际上获得的就是_counter的实例,但是无法给counter设置数据,从而保证了ViewModel的数据封装性。

map和switchMap

LiveData为了能够应对各种不同的需求场景,提供了两种转换方法:map()和switchMap()方法。

map()方法,这个方法的作用是将实际包含数据的LiveData和仅用于观察数据的LiveData进行转换。

那么什么情况下,会用到这个方法呢?

比如说有个User类,User类包含用户的姓名和年龄,定义如下:

data class User(var firstName:String,var lastName:String,var age:Int)

我们可以在ViewModel中创建一个相应的LiveData来包含User类型的数据,如下所示:

class MainViewModel(countReserved:Int):ViewModel(){
val userLiveData=MutableLiveData<User>()
}

如果MainActivity中明确只会显示用户的姓名,而完全不关心用户的年龄,这个时候还将User类型的LiveData暴露给外部就不合适了。

而map()方法就是专门解决这个问题,它可以将User类型的LiveData自由地转型成任意其他类型的LiveData

class MainViewModel(countReserved:Int):ViewModel(){
private val userLiveData=MutableLiveData<User>()
val userName:LiveData<String> =Transformations.map(userLiveData){user->
"${user.firstName}${user.lastName}"
}
...
}

这里我们调用了Transformations的map()方法来对LiveData的数据类型进行转换。map()方法接收两个参数:第一个参数是原始的LiveData对象;第二个参数是一个转换函数,我们在转换函数中编写具体的转换逻辑即可。这里的逻辑就是将user对象转换为一个只包含用户姓名的字符串。

另外还将userLiveData声明成了private,以保证数据的封装性。外部使用的时候只要观察userName这个LiveData就可以了。当userLiveData的数据发生变化时,map()方法会监听到变化并执行转换函数的逻辑,然后再将转换之后的数据通知给userName的观察者。

switchMap()方法的使用场景比较固定:如果ViewModel中的某个LiveData对象是调用另外的方法获取的,那么我们就可以借助switchMap()方法,将这个LiveData对象转换成另一个可观察的LiveData对象。

比如:LiveData对象的实例都是在ViewModel中创建的,然而在实际的项目中,不可能一直都是这种理想情况,很有可能ViewModel中的某个LiveData对象是调用另外的方法获取的。

新建一个Repository单例类,代码如下所示:

object  Repository {
    fun getUser(userId:String):LiveData<User>{
        val liveData=MutableLiveData<User>()
        liveData.value=User(userId,userId,0)
        return liveData
    }
}

这里在Repository类中添加了一个getUser()方法,这个方法接收一个userId参数。每次将传入的userId当做用户姓名来创建一个新的User对象。

getUser()方法返回的是一个包含User数据的LiveData对象,而且每次调用getUser()方法都会返回一个新的LiveData实例。

然后再MainViewModel中也定义一个getUser()方法,并且让它调用Repository的getUser()方法来获取LiveData对象:

class MainViewModel(countReserved:Int) :ViewModel(){
   fun getUser(userId:String):LiveData<User>{
        return Repository.getUser(userId)
    }    
}

接下来的问题是,在Activity中如何观察LiveData的数据变化呢?既然getUser()方法返回的是一个LiveData对象,那么我们可不可以直接在Activity中使用如下写法呢?

viewModel.getUser(userId).observe(this)
{user->
}

因为每次调用getUser()返回的都是一个新的LiveData实例,而上述写法会一直观察老的LiveData实例,从而根本无法观察到数据的变化,会发现这种情况下LiveData是不可观察的。

这个时候switchMap()方法就可以派上用场了。

修改MainViewModel中的代码:

class MainViewModel(countReserved:Int) :ViewModel(){
    private val userIdLiveData=MutableLiveData<String>()
    val user:LiveData<User> =Transformations.switchMap(userIdLiveData){
        userId ->  Repository.getUser(userId)//此时的userId就是userIdLiveData的类型对象String
    }
    fun getUser(userId:String){
        userIdLiveData.value=userId
    }
}

定义了一个新的userIdLiveDat对象,用来观察userId的数据变化,然后调用了Transformations的switchMap()方法,用来对另一个可观察的LiveData对象进行转换。

switchMap()方法同样接收两个参数:第一个参数传入我们新增的userIdLiveData,switchMap()方法会对它进行观察;第二个参数是一个转换函数,注意:我们必须在这个转换函数中返回一个LiveData对象,因为switchMap()方法的工作原理就是将转换函数中返回LiveData对象转换为另一个可观察的LiveData对象。我们只需要在转换函数中调用Respository的getUser()方法来得到LiveData对象,将其返回。

首先,当外部调用MainViewModel的getUser()方法来获取用户数据时,并不会发起任何请求或者函数调用,只会传入userId的值设置到userIdLiveData中。一旦userIdLiveData的数据发生变化,那么观察userIdLiveData的switchMap()方法就会执行,并且调用我们编写的转换函数。然后在转换函数中调用Repository.getUser()方法获取真正的用户数据。同时,switchMap()方法会将Repository.getUser()方法返回的LiveData对象转换成一个可观察的LiveData对象。对于Activity只需要观察这个LiveData对象就可以了。

修改activity_main.xml文件,新增一个Get User按钮

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical"
>
    <Button
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:id="@+id/getUserBtn"
        android:layout_gravity="center_horizontal"
        android:text="Get User"
        />
</LinearLayout>

修改MainActivity的代码:

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        viewModel= ViewModelProvider(this,MainViewModelFactory(countReserved)).get(MainViewModel::class.java)
        getUserBtn.setOnClickListener {
            val userId=(0..10000).random().toString()
            viewModel.getUser(userId)
        }
        viewModel.user.observe(this, Observer { user ->
            infoText.text=user.firstName
        })
    }
}

通过Get User按钮的点击事件中使用随机函数生成一个userId,然后调用MainViewModel的getUser()方法来获取用户数据,但是这个方法不会有返回值。等数据获取完后,可观察LiveData对象的observe()方法将会得到通知,我们在这里将获取的用户名显示到界面上。

LiveData内部不会判断即将设置的数据和原有数据是否相同,只是调用了setValue()或postValue()方法,就一定会触发数据变化事件。

如果Activity处于不可见状态的时候(手机息屏,或者被其他的Activity遮挡),LiveData发生了多次数据变化,当Activity恢复可见状态时,只有最新的那份数据才会通知给观察者,前面的数据在这种情况下相当于已经过期了,会被直接丢弃。

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