Android | LiveData 源码分析

前言

LiveData 是一种持有可被观察的数据存储类,和其他可被观察的类不同的是，LiveData 是就要生命周期感知能力的，这意味着他可以在 Activity ，fragment 或者 service 生命周期活跃状态时更新这些组件。

在日常开发过程中，LiveData 已经是必不可少的一环了，例如 MVVM 以及 MVI 开发模式中，都用到了 LiveData。

了解 LiveData

如果观察者(Activity/Fragment) 的生命周期处于 STARTED 或者 RESUMED 状态，LiveData 就会认为是活跃状态。LiveData 只会将数据更新给活跃的观察者。

在添加观察者的时候，可以传入 LifecycleOwner 。有了这关系，当 Lifecycle 对象状态为 DESTORYED 时，便可以移除这个观察者。

使用 LIveData 具有以下优势：

确保界面符合数据状态：数据发生变化时，就会通知观察者。我们可以再观察者回调中更新界面，这样就无需在数据改变后手动更新界面了。
没有内存泄漏，因为关联了生命周期，页面销毁后会进行自我清理
不会因为Activity 停止而导致崩溃，页面处于非活跃状态时，他不会接收到任何 LiveData 事件
数据始终保持最新状态，页面如果变为活跃状态，它会在变为活跃状态时接收最新数据
配置更改后也会接收到最新的可用数据
共享资源，可以使用单例模式扩展 LiveData 对象，以便在应用中共享他们

LiveData 的使用

LiveData 是一种可用于任何数据的封装容器，通常 LiveData 存储在 ViewModel 对象中。

class JokesDetailViewModel : ViewModel() {
	//创建 LiveData
    private val _state by lazy { MutableLiveData<JokesUIState>() }
    val state : LiveData<JokesUIState> = _state

    private fun loadChildComment(page: Int, commentId: Int, parentPos: Int, curPos: Int) {
        viewModelScope.launch {
            launchHttp {
                jokesApi.jokesCommentListItem(commentId, page)//请求数据
            }.toData {
                //通知观察者
                _state.value = JokesUIState.LoadMoreChildComment(it.data, parentPos, curPos)
            }
        }
     }
}    
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//观察 LiveData
viewModel.state.observe(this, Observer {
    //更新 UI 
})
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LiveData 实现原理分析

LiveData 源码中主要用到的类：

Observer：观察者接口
LiveData：发送已经添加观察的逻辑都在其中
ObserverWrapper ：抽象的观察者包装类，提供了mLastVersion 和判断以及更新观察者是否活跃的方法
LifecycleBoundleObserver：继承 ObserverWrapper，可以感知生命周期，会在页面活跃的时候更新观察者
AlwaysActiveObserver：继承 ObserverWrapper ，无法感知生命周期，可以在任意时刻接收到通知。

添加观察者：observer

调用 observe，传入 LifecycleOwner 和 observer 。

通过 LifecycleOwner 可以对页面的生命周期进行观察，只需要获取 lifecycle添加对应的观察者即可。

    @MainThread
    public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<? super T> observer) {
        //如果已经销毁，直接退出
        if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
            return;
        }
        //对 observer 进行包装
        LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);
        //进行保存，如果已经添加过，则会返回之前添加时 key 的 value，没添加过就进行添加，返回 null
        ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);
        if (existing != null && !existing.isAttachedTo(owner)) {
           //....
        }
        //之前添加过
        if (existing != null) {
            return;
        }
        //注册 lifecycle，生命周期改变时会回调
        owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);
    }
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LiveData.LifecycleBoundObserver

继承 ObserverWrapper 的包装类，实现了LifecycleEventObserver 接口，也就是可以接收到页面生命周期的通知。

class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements LifecycleEventObserver {
    @NonNull
    final LifecycleOwner mOwner;

    LifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer<? super T> observer) {
        super(observer);
        mOwner = owner;
    }

    //当前状态大于或者等于 STARTED 返回 true
    @Override
    boolean shouldBeActive() {
        return mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED);
    }

    //生命周期相关回调
    @Override
    public void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source,
            @NonNull Lifecycle.Event event) {
        Lifecycle.State currentState = mOwner.getLifecycle().getCurrentState();
        //如果已经销毁，移除观察者 
        if (currentState == DESTROYED) {
            removeObserver(mObserver);
            return;
        }
        Lifecycle.State prevState = null;
       //循环更新状态
        while (prevState != currentState) {
            prevState = currentState;
            //修改活跃状态
            activeStateChanged(shouldBeActive());
            currentState = mOwner.getLifecycle().getCurrentState();
        }
    }

    @Override
    boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {
        return mOwner == owner;
    }

    @Override
    void detachObserver() {
        mOwner.getLifecycle().removeObserver(this);
    }
}
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#ObserverWrapper

void activeStateChanged(boolean newActive) {
  //如果等于之前状态
  if (newActive == mActive) {
    return;
  }
  //设置活跃状态
  mActive = newActive;
  //修改活跃数量，活跃 +1，不活跃 -1
  changeActiveCounter(mActive ? 1 : -1);
  //如果状态变成了活跃状态，直接调用 dispatchingValue，传入当前的观察者
  if (mActive) {
    dispatchingValue(this);
  }
}
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#LiveData.changeActiveCounter

void changeActiveCounter(int change) {
    int previousActiveCount = mActiveCount;//之前活跃的数量
    mActiveCount += change;//总活跃数量
    if (mChangingActiveState) {//如果正在更改，退出
        return;
    }
    mChangingActiveState = true;//更改中
    try {
        while (previousActiveCount != mActiveCount) {
            boolean needToCallActive = previousActiveCount == 0 && mActiveCount > 0;
            boolean needToCallInactive = previousActiveCount > 0 && mActiveCount == 0;
            previousActiveCount = mActiveCount;
            //如果当前是第一个激活的，调用 onActive
            if (needToCallActive) {
                onActive();//当活动的观察者从0 变成 1的时候调用
            //如果没有激活的为 0 ，调用 onInactive  
            } else if (needToCallInactive) {
                onInactive();//懂活跃的观察者变成 0 时调用
            }
        }
    } finally {
        mChangingActiveState = false;
    }
}
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#LiveData.dispatchingValue 分发数据

void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
  //如果正在分发，退出  
  if (mDispatchingValue) {
        mDispatchInvalidated = true;
        return;
    }
    mDispatchingValue = true;
    do {
        mDispatchInvalidated = false;
        //如果观察者不为空 
        if (initiator != null) {
            considerNotify(initiator);
            initiator = null;
        } else {
          //如果为空，遍历所有的观察者，将数据发送给所有观察者
            for (Iterator<Map.Entry<Observer<? super T>, ObserverWrapper>> iterator =
                    mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
                considerNotify(iterator.next().getValue());
                if (mDispatchInvalidated) {
                    break;
                }
            }
        }
    } while (mDispatchInvalidated);
    mDispatchingValue = false;
}
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#LiveData.considerNotify 对数据进行派发，通知观察者

private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
    //如果是不活跃状态，退出
    if (!observer.mActive) {
        return;
    }
    //再次进行判断，如果是不活跃的，则会更新状态，然后退出
    if (!observer.shouldBeActive()) {
        observer.activeStateChanged(false);
        return;
    }
    //观察者版本是否低于当前的版本
    //初始值 mLastVersion 为 -1，mVersion 为 0
    //小于等于表示没有需要更新的数据
    if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
        return;
    }
    //更新版本
    observer.mLastVersion = mVersion;
    //通知观察者
    observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}
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我们来梳理一下上面的流程：

我们通过 observe 添加一个观察者，这个观察者会被 LifecycleBoundObserver 进行一个封装，LifecycleBoundObserver 继承 ObserverWrapper ，并且实现了 LifecycleEventObserver。

之后就会将观察添加到 Observers 中，最后注册页面生命周期的 observer。
当生命周期发生变化后，就会回调到 LifecycleBoundObserve 中的 onStateChanged 方法中，如果是销毁了，就会移除观察者，如果不是就会循环更新当前状态。
在更新状态的时候就会判断是否为活跃状态，如果是活跃状态就会进行分发，分发的时候如果观察者为 null ，就会遍历所有的观察者进行分发，否则就分发传入的观察者
最后会再次判断活跃状态，已经判断观察者版本是否低于当前版本，如果都满足，就会更新观察者。

其中：

onActive 方法会在活动的观察者从 0 变成 1 的时候调用
onInactive 方法会在活动的观察者从 1 变成 0 的时候调用

添加观察者：observeForever

另外，除了 observe 观察以外，还有 observeForever ，这种方式不会进行感知生命周期，具体的流程如下：

public void observeForever(@NonNull Observer<? super T> observer) {
    assertMainThread("observeForever");
    //和上面不同的是，这里用的是 AlwaysActiveObserver 进行包装
    AlwaysActiveObserver wrapper = new AlwaysActiveObserver(observer);
    ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);
    //...
    // 设置为活跃状态
    wrapper.activeStateChanged(true);
}
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#LiveData.AlwaysActiveObserver

private class AlwaysActiveObserver extends ObserverWrapper {

    AlwaysActiveObserver(Observer<? super T> observer) {
        super(observer);
    }
		
   //判断活跃状态的时候直接为 true
    @Override
    boolean shouldBeActive() {
        return true;
    }
}
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#ObserverWrapper

//observeForever添加的观察者，全部都是活跃的
void activeStateChanged(boolean newActive) {
    if (newActive == mActive) {
        return;
    }
    mActive = newActive;
    changeActiveCounter(mActive ? 1 : -1);
    if (mActive) {
        //分发
        dispatchingValue(this);
    }
}
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其他的都一样，没啥可看的了。

发送数据 setValue

protected void setValue(T value) {
    assertMainThread("setValue");
    mVersion++; //livedata 的版本 +1
    mData = value; // 保存数据
    dispatchingValue(null); //分发数据
}
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void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
    //.......
    do {
        mDispatchInvalidated = false;
        if (initiator != null) {
            considerNotify(initiator);
            initiator = null;
        } else {
            //分发给所有观察者
            for (Iterator<Map.Entry<Observer<? super T>, ObserverWrapper>> iterator =
                    mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
                considerNotify(iterator.next().getValue());
                if (mDispatchInvalidated) {
                    break;
                }
            }
        }
    } while (mDispatchInvalidated);
    mDispatchingValue = false;
}
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private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
    if (!observer.mActive) {
        return;
    }
    //是否活跃状态
    if (!observer.shouldBeActive()) {
        observer.activeStateChanged(false);
        return;
    }
    //判断版本，如果发过了直接退出
    if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
        return;
    }
    observer.mLastVersion = mVersion;
    observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}
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整个过程还是非常简单的，如果是非活跃状态，就不会发送数据，当生命周期变为活跃状态时，就会自行分发数据。

发送数据 postValue

protected void postValue(T value) {
    boolean postTask;
    //同步待发送的数据
    synchronized (mDataLock) {
        postTask = mPendingData == NOT_SET; //没有待办 true
        mPendingData = value;
    }
    if (!postTask) {//有待办直接 return
        return;
    }
    //将runnable 扔到主线程执行
    ArchTaskExecutor.getInstance().postToMainThread(mPostValueRunnable);
}
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private final Runnable mPostValueRunnable = new Runnable() {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    @Override
    public void run() {
        Object newValue;
        //同步数据
        synchronized (mDataLock) {
            newValue = mPendingData;
            mPendingData = NOT_SET; //设置为没有待办
        }
        //发送数据
        setValue((T) newValue);
    }
};
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LiveData 相关操作

MutableLiveData

由于 LiveData 的发送数据方法是 protected 修饰的，所以不能直接调用。就有了 MutableLiveData 继承 LiveData 将发送数据的方法改为了 public

public class MutableLiveData<T> extends LiveData<T> {
    /**
     * Creates a MutableLiveData initialized with the given {@code value}.
     *
     * @param value initial value
     */
    public MutableLiveData(T value) {
        super(value);
    }
    /**
     * Creates a MutableLiveData with no value assigned to it.
     */
    public MutableLiveData() {
        super();
    }

    @Override
    public void postValue(T value) {
        super.postValue(value);
    }

    @Override
    public void setValue(T value) {
        super.setValue(value);
    }
}
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扩展 LiveData

如果观察者的生命周期处于 STARTED 或者 RESUMED 状态，LiveData 就会认为观察者处于活跃状态，我们可以通过重写 LiveData 来判断当前是否为活跃状态。

例如页面上的一些操作需要在活跃状态下进行，如下载数据，或者需要实时的监听后台数据，就可以重新下面方法，并完成对应逻辑

class StockLiveData(url: String) : LiveData<String>() {
    private val downloadManager = DownloadManager(url)

    override fun onActive() {
      if(!downloadManager.isStart()){
          downloadManager.start()
      }
    }

    override fun onInactive() {
         downloadManager.stop()
    }
}
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当具有活跃的观察者时，就会调用 onActive 方法。

当没有任何活跃的观察者时，就会调用 onInactive 方法。

当然这只是我想到的场景，开发中可以根据不同的业务场景做出不同的判断。

转换 LiveData

Transformations.map()

在数据分发给观察者之前对其中存储的值进行更改，返回一个新的 LiveData，可以使用此方法

 val strLiveData = MutableLiveData<String>()
 val strLengthLiveData = Transformations.map(strLiveData) {
    it.length
 }
 strLiveData.observe(this) {
   Log.e("---345---> str：", "$it");
 }
 strLengthLiveData.observe(this) {
  Log.e("---345---> strLength：", "$it");
 }
strLiveData.value = "hello word"
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 E/---345---> str：: hello word
 E/---345---> strLength：: 10
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Transformations.switchMap()

相当于对上面的做了个判断，根据不同的需求返回不同的 LiveData
```
val idLiveData = MutableLiveData<Int>()

val userLiveData = Transformations.switchMap(idLiveData) { id->
      getUser(id)
}
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```
也可以通过 id 去判断，返回对应的 livedata 即可。
合并多个 LiveData

val live1 = MutableLiveData<String>()
val live2 = MutableLiveData<String>()

val mediator = MediatorLiveData<String>()
mediator.addSource(live1) {
  mediator.value  = it
  Log.e("---345---> live1", "$it");
}
mediator.addSource(live2){
  mediator.value  = it
  Log.e("---345---> live2", "$it");
}
mediator.observe(this, Observer {
  Log.e("---345---> mediator", "$it");
})
live1.value = "hello"
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E/---345---> mediator: hello
E/---345---> live1: hello
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通过 MediatorLiveData 将两个 MutableLiveData 合并到一起，这样当任何一个发生变化，MediatorLiveData 都可以感知到。