Android架构组件—ViewModel原理学习
作者：Codeing_ls
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概述
Android ViewModel是Android Jetpack组件库中的一个组件，在Android MVVM模式中被广泛使用。ViewModel的主要特性是以注重生命周期的方式存储和管理数据。这种特性体现在ViewModel与Android组件（Activity、Fragment和Service）的生命周期相绑定，在组件的生命周期中ViewModel的数据会一直保存在内存中，即便是在系统配置变更时也会存在。
ViewModel的优势
与UI层低耦合
在MVVM模式中，数据和业务逻辑可以集中在ViewModel中处理，实现功能时只需要在ViewModel中关注数据和业务即可，不需要和UI或者控件打交道。
Fragment间共享ViewModel
与其说是共享ViewModel，不如说是共享数据。在Android文档中有提到通过ViewModel在Fragment中共享数据，使用ViewModel共享数据可以免去Fragment之前相互回调。
数据一直保存在内存中
这个优势具体来讲是在系统配置发生变化导致Activity重建时，ViewModel还是会保持在内存中。在一些场景中可以通过这种方式避免重复加载数据。
ViewModel工作原理
在分析ViewModel的工作原理之前，我们最好带着问题去分析。
- ViewModel如何被创建的，在什么时候被销毁；
- ViewModel的生命周期如何与组件生命周期绑定；
- 为什么Activity重建时ViewModel的数据没有丢失；
- Fragment之前如何共享ViewModel；
ViewModel的创建与销毁
ViewModel的创建
分析ViewModel的创建自然是从ViewModel初始化的地方开始。
viewModel = ViewModelProvider(this).get(TestViewModel::class.java)
ViewModel的初始化很简单，通过ViewModelProvider就可以获取到ViewModel实例。那么从这里入手开始分析ViewModel的创建过程。
第一步是先初始化了一个ViewModelProvider对象，所以我们先看下ViewModelProvider的构造方法；
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);
}
从ViewModelProvider的构造方法中可以看到最终是需要两个参数ViewModelStoreOwner以及Factory。这两个参数中ViewModelStoreOwner是用来存储ViewModel对象的，Factory是用来创建ViewModel对象。这个接下来的分析中也会提到。
第二步是通过ViewModelProvider的get()方法获取ViewModel实例。
public <T extends ViewModel> T get(@NonNull String key, @NonNull Class<T> modelClass) {
ViewModel viewModel = mViewModelStore.get(key); // 1.是否有缓存ViewModel实例缓存
...
if (mFactory instanceof KeyedFactory) {
viewModel = ((KeyedFactory) (mFactory)).create(key, modelClass);
} else {
viewModel = (mFactory).create(modelClass);
}
mViewModelStore.put(key, viewModel);
return (T) viewModel;
}
在get()方法中可以看到是通过mFactory的类型来创建ViewModel的。而Factory的类型是由ViewModelStoreOwner决定的，这是ViewModelProvider的构造方法中的逻辑。其中有两种Factory，一种是SavedStateViewModelFactory，另一种是NewInstanceFactory。接下来我们直接看两种方式的区别。
SavedStateViewModelFactory创建ViewModel
public <T extends ViewModel> T create(@NonNull String key, @NonNull Class<T> modelClass) {
boolean isAndroidViewModel = AndroidViewModel.class.isAssignableFrom(modelClass);
Constructor<T> constructor;
...
SavedStateHandleController controller = SavedStateHandleController.create(
mSavedStateRegistry, mLifecycle, key, mDefaultArgs);
try {
T viewmodel;
if (isAndroidViewModel) {
viewmodel = constructor.newInstance(mApplication, controller.getHandle());
} else {
viewmodel = constructor.newInstance(controller.getHandle());
}
viewmodel.setTagIfAbsent(TAG_SAVED_STATE_HANDLE_CONTROLLER, controller);
return viewmodel;
}
...
}
在代码中可以看到，ViewModel有分为AndroidViewModel跟ViewModel，它们的区别是AndroidViewModel创建时会加入Application参数。
NewInstanceFactory创建ViewModel
public <T extends ViewModel> T create(@NonNull Class<T> modelClass) {
//noinspection TryWithIdenticalCatches
try {
return modelClass.newInstance();
} catch (InstantiationException e) {
throw new RuntimeException("Cannot create an instance of " + modelClass, e);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new RuntimeException("Cannot create an instance of " + modelClass, e);
}
}
NewInstanceFactory创建过程相对简单，通过Class的newInstance()方法直接创建ViewModel实例。
ViewModel的销毁
这里还要分开两处说，一个是在Activity中的销毁过程，一个是在Fragment中销毁过程。
首先我们把目光放到ViewModel类来看下ViewModel销毁时都做了什么。
protected void onCleared() {}
final void clear() {
mCleared = true;
if (mBagOfTags != null) {
synchronized (mBagOfTags) {
for (Object value : mBagOfTags.values()) {
// see comment for the similar call in setTagIfAbsent
closeWithRuntimeException(value);
}
}
}
onCleared();
}
可以看到ViewModel中有clear()方法和onCleared()方法。通过跟踪方法的调用可以知道ViewModel的销毁过程。最终在ViewModelStore类中找到了clear()方法。
public final void clear() {
for (ViewModel vm : mMap.values()) {
vm.clear();
}
mMap.clear();
}
Activity中的销毁
继续跟踪代码可以看到在ComponentActivity中：
public ComponentActivity() {
getLifecycle().addObserver(new LifecycleEventObserver() {
@Override
public void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source,
@NonNull Lifecycle.Event event) {
if (event == Lifecycle.Event.ON_DESTROY) {
if (!isChangingConfigurations()) {
// 销毁ViewModel
getViewModelStore().clear();
}
}
}
});
}
在ComponentActivity的构造方法中，可以看到通过Lifecycle在ON_DESTROY事件中销毁ViewModel。
Fragment中的销毁
首先通过代码跟踪到ViewModelStore的clear()方法调用的地方，在FragmentManagerViewModel类的clearNonConfigState()方法中找到了ViewModel的销毁逻辑。
void clearNonConfigState(@NonNull Fragment f) {
...
// Clear and remove the Fragment's ViewModelStore
ViewModelStore viewModelStore = mViewModelStores.get(f.mWho);
if (viewModelStore != null) {
// 销毁ViewModel
viewModelStore.clear();
mViewModelStores.remove(f.mWho);
}
}
如果继续跟踪代码可以看到代码的调用栈是 FragmentStateManager::destroy() -> (Fragment状态切换)->FragmentManager::dispatchDestroy()->FragmentActivity::onDestory()。
这里有个小细节需要注意，也是我在项目中遇到的一个问题。就是ViewModel的销毁在onDestory()中，是晚于onDestoryView()的，所以要注意在使用ViewModel做操作时会不会触发组件更新。不然的话可能造成空指针异常。
ViewModel的生命周期绑定
在上面分了ViewModel的创建与销毁过程中就可以得出ViewModel生命周期是如何与组件交互的了。主要还是通过Lifecycle和组件的生命周期方法来进行回调管理。
Activity重建下的ViewModel
按照上面的逻辑，在Activity重建时会执行destory生命周期事件，那么为什么ViewModel没有销毁呢？
还是直接在代码里找答案，通过对ComponentActivity的getViewModelStore()方法进行分析。可以找到这个问题的答案。
public ViewModelStore getViewModelStore() {
...
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;
}
可以看大mViewModelStore变量如果是null的话，会从NonConfigurationInstances实例中取。那么我们就分析NonConfigurationInstances实例的来源。
从NonConfigurationInstances的名称可以大致判断这个类与配置无关。
public final Object onRetainNonConfigurationInstance() {
Object custom = onRetainCustomNonConfigurationInstance();
ViewModelStore viewModelStore = mViewModelStore;
if (viewModelStore == null) {
// No one called getViewModelStore(), so see if there was an existing
// ViewModelStore from our last NonConfigurationInstance
NonConfigurationInstances nc =
(NonConfigurationInstances) getLastNonConfigurationInstance();
if (nc != null) {
viewModelStore = nc.viewModelStore;
}
}
if (viewModelStore == null && custom == null) {
return null;
}
NonConfigurationInstances nci = new NonConfigurationInstances();
nci.custom = custom;
nci.viewModelStore = viewModelStore;
return nci;
}
继续分析下去，可以看到在onRetainNonConfigurationInstance中会存储ViewModelStore实例，这也就是为什么ViewModel不会在Activity重建时被销毁的原因。
Fragment之间共享ViewModel
在分析ViewModel的销毁过程时，我们看到Activity与Fragment存储VieModel是分离的，那么同一个Activity下的Fragment是如何共享ViewModel的呢？
这里先说答案，它们其实共享的是Activity的ViewModel。
根据Android文档的代码就可以找到答案了。
private val model: SharedViewModel by activityViewModels()
这个实现的逻辑就在activityViewModels()中。
inline fun <reified VM : ViewModel> Fragment.activityViewModels(
noinline factoryProducer: (() -> Factory)? = null
) = createViewModelLazy(VM::class, { requireActivity().viewModelStore },
factoryProducer ?: { requireActivity().defaultViewModelProviderFactory })
在activityViewModels()的实现中可以看到是requireActivity()获取的viewModelStore。以此来实现共享ViewModel。
总结
通过上面的分析可以发现ViewModel并不算复杂，在Android其他架构组件的加持下可以说使用是很方便的。即使在项目仅仅使用(Fragment/Activity)+ViewModel也能不错的实现MVVM模式。
