一、引言
在 Android 開發中，數據的變化需要及時反映到界面上是一個常見的需求。然而，傳統的方式可能會導致代碼復雜、難以維護，并且容易出現內存泄漏等問題。Jetpack 組件中的 LiveData 為我們提供了一種優雅的解決方案，它是一種可觀察的數據持有者類，具有生命周期感知能力，能夠確保數據更新時只在合適的生命周期狀態下通知觀察者，從而避免了內存泄漏和空指針異常等問題。本文將詳細介紹 LiveData 的使用方法，并深入剖析其源碼原理。
二、LiveData 基本使用
2.1 添加依賴
要使用 LiveData，需要在項目的 build.gradle 文件中添加以下依賴：
implementation 'androidx.lifecycle:lifecycle-livedata-ktx:2.6.1'
2.2 創建 LiveData 對象
LiveData 是一個抽象類，通常使用它的子類 MutableLiveData 來創建可修改的 LiveData 對象。以下是一個簡單的示例：
import androidx.lifecycle.MutableLiveData
import androidx.lifecycle.ViewModelclass MyViewModel : ViewModel() {// 創建一個 MutableLiveData 對象，用于存儲整數類型的數據val currentNumber: MutableLiveData<Int> by lazy {MutableLiveData<Int>().also {it.value = 0}}// 增加數字的方法fun incrementNumber() {currentNumber.value = (currentNumber.value ?: 0) + 1}
}
在這個示例中，我們創建了一個 MyViewModel 類，其中包含一個 MutableLiveData 類型的 currentNumber 對象，并提供了一個方法 incrementNumber 來更新該對象的值。
2.3 觀察 LiveData 對象
在 Activity 或 Fragment 中，我們可以通過 observe 方法來觀察 LiveData 對象的變化，并在數據更新時執行相應的操作。以下是在 Activity 中觀察 currentNumber 的示例：
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import android.os.Bundle
import androidx.lifecycle.ViewModelProvider
import com.example.livedatademo.databinding.ActivityMainBindingclass MainActivity : AppCompatActivity() {private lateinit var binding: ActivityMainBindingprivate lateinit var viewModel: MyViewModeloverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)binding = ActivityMainBinding.inflate(layoutInflater)setContentView(binding.root)// 獲取 ViewModel 實例viewModel = ViewModelProvider(this).get(MyViewModel::class.java)// 觀察 LiveData 對象viewModel.currentNumber.observe(this) { newNumber ->// 當數據更新時，更新界面顯示binding.numberTextView.text = newNumber.toString()}// 設置按鈕點擊事件，調用 ViewModel 中的方法更新數據binding.incrementButton.setOnClickListener {viewModel.incrementNumber()}}
}
在 MainActivity 中，我們通過 observe 方法觀察 currentNumber 的變化，當 currentNumber 的值發生改變時，會觸發 lambda 表達式中的代碼，更新界面上的文本顯示。
2.4 其他使用場景
轉換 LiveData
LiveData 提供了一些轉換方法，如 map 和 switchMap，用于對 LiveData 中的數據進行轉換。以下是使用 map 方法的示例：
import androidx.lifecycle.LiveData
import androidx.lifecycle.MutableLiveData
import androidx.lifecycle.Transformations
import androidx.lifecycle.ViewModelclass MyViewModel : ViewModel() {private val _inputData = MutableLiveData<String>()val outputData: LiveData<String> = Transformations.map(_inputData) { input ->// 對輸入數據進行轉換"Transformed: $input"}fun setInputData(input: String) {_inputData.value = input}
}
在這個示例中，我們使用 Transformations.map 方法將 _inputData 中的數據進行轉換，并將轉換后的結果存儲在 outputData 中。
合并 LiveData
可以使用 MediatorLiveData 來合并多個 LiveData 對象，當其中任何一個 LiveData 對象的數據發生變化時，MediatorLiveData 都會收到通知。以下是一個簡單的示例：
import androidx.lifecycle.MediatorLiveData
import androidx.lifecycle.MutableLiveData
import androidx.lifecycle.ViewModelclass MyViewModel : ViewModel() {private val _source1 = MutableLiveData<String>()private val _source2 = MutableLiveData<String>()val mergedData: MediatorLiveData<String> = MediatorLiveData<String>().apply {// 添加第一個數據源addSource(_source1) { value ->value?.let {this.value = "Source 1: $it"}}// 添加第二個數據源addSource(_source2) { value ->value?.let {this.value = "Source 2: $it"}}}fun setSource1Data(data: String) {_source1.value = data}fun setSource2Data(data: String) {_source2.value = data}
}
在這個示例中，MediatorLiveData 合并了 _source1 和 _source2 兩個 LiveData 對象，當其中任何一個數據源的數據發生變化時，mergedData 都會更新。
三、LiveData 源碼原理解析
3.1 LiveData 核心類結構
LiveData 主要涉及以下幾個核心類：
LiveData：抽象類，定義了 LiveData 的基本行為和接口。MutableLiveData：LiveData的子類，提供了setValue和postValue方法用于更新數據。Observer：觀察者接口，用于定義數據更新時的回調方法。LifecycleBoundObserver：實現了Observer接口，并且具有生命周期感知能力，確保只在合適的生命周期狀態下通知觀察者。
3.2 數據更新機制
setValue 方法
setValue 方法用于在主線程中更新 LiveData 的值，并通知所有活躍的觀察者。以下是 setValue 方法的源碼：
@MainThread
protected void setValue(T value) {assertMainThread("setValue");mVersion++;mData = value;dispatchingValue(null);
}
在 setValue 方法中，首先會檢查當前線程是否為主線程，然后更新數據的版本號和數據值，最后調用 dispatchingValue 方法來通知觀察者。
postValue 方法
postValue 方法用于在非主線程中更新 LiveData 的值，它會將更新操作發送到主線程中執行。以下是 postValue 方法的源碼：
protected void postValue(T value) {boolean postTask;synchronized (mDataLock) {postTask = mPendingData == NOT_SET;mPendingData = value;}if (!postTask) {return;}ArchTaskExecutor.getInstance().postToMainThread(mPostValueRunnable);
}private final Runnable mPostValueRunnable = new Runnable() {@SuppressWarnings("unchecked")@Overridepublic void run() {Object newValue;synchronized (mDataLock) {newValue = mPendingData;mPendingData = NOT_SET;}setValue((T) newValue);}
};
在 postValue 方法中，會將新的值存儲在 mPendingData 中，并通過 ArchTaskExecutor 將 mPostValueRunnable 發送到主線程中執行。在 mPostValueRunnable 中，會調用 setValue 方法來更新數據并通知觀察者。
3.3 觀察者注冊與通知機制
observe 方法
observe 方法用于注冊一個具有生命周期感知能力的觀察者。以下是 observe 方法的源碼：
@MainThread
public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<? super T> observer) {assertMainThread("observe");if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {// 如果 LifecycleOwner 已經銷毀，直接返回return;}LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);if (existing != null && !existing.isAttachedTo(owner)) {throw new IllegalArgumentException("Cannot add the same observer"+ " with different lifecycles");}if (existing != null) {return;}owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);
}
在 observe 方法中，首先會檢查當前線程是否為主線程，然后檢查 LifecycleOwner 的狀態。如果 LifecycleOwner 已經銷毀，則直接返回。接著會創建一個 LifecycleBoundObserver 對象，并將其存儲在 mObservers 中。最后，將 LifecycleBoundObserver 注冊到 LifecycleOwner 的生命周期中。
dispatchingValue 方法
dispatchingValue 方法用于通知觀察者數據更新。以下是 dispatchingValue 方法的源碼：
private void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {if (mDispatchingValue) {mDispatchInvalidated = true;return;}mDispatchingValue = true;do {mDispatchInvalidated = false;if (initiator != null) {considerNotify(initiator);initiator = null;} else {for (Iterator<Map.Entry<Observer<? super T>, ObserverWrapper>> iterator =mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {considerNotify(iterator.next().getValue());if (mDispatchInvalidated) {break;}}}} while (mDispatchInvalidated);mDispatchingValue = false;
}
在 dispatchingValue 方法中，會遍歷所有的觀察者，并調用 considerNotify 方法來通知它們數據更新。
considerNotify 方法
considerNotify 方法用于檢查觀察者的生命周期狀態，并在合適的狀態下通知觀察者。以下是 considerNotify 方法的源碼：
private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {if (!observer.mActive) {return;}if (!observer.shouldBeActive()) {observer.activeStateChanged(false);return;}if (observer.mLastVersion >= mVersion) {return;}observer.mLastVersion = mVersion;// 調用觀察者的 onChanged 方法通知數據更新observer.mObserver.onChanged((T) mData);
}
在 considerNotify 方法中，會檢查觀察者的活躍狀態和版本號，如果觀察者不活躍或者版本號已經是最新的，則不會通知觀察者。否則，會調用觀察者的 onChanged 方法通知數據更新。
四、總結
LiveData 是 Jetpack 組件中一個非常實用的工具，它通過生命周期感知能力和數據更新通知機制，為開發者提供了一種簡潔、安全的方式來處理數據和界面的交互。通過 setValue 和 postValue 方法可以更新數據，通過 observe 方法可以注冊觀察者。在源碼層面，LiveData 通過 LifecycleBoundObserver 實現了生命周期感知，確保只在合適的生命周期狀態下通知觀察者。合理使用 LiveData 可以提高代碼的可維護性和穩定性，避免內存泄漏和空指針異常等問題。在實際開發中，結合 ViewModel 等其他 Jetpack 組件，可以構建出更加高效、健壯的 Android 應用。
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