Android应用结构之ViewModel

  ViewModel类是用来存储和管理与UI相关的数据,在设计之初就考虑到生命周期的影响。ViewModel允许数据在屏幕旋转等配置变化后存活。

Note: 如何在Android项目中引入 ViewModel , 请参阅 adding components to your project.

  Android framework管理UI控制器(如Activity和Fragment)的生命周期。 framework可能会决定销毁或重新创建UI控制器,以响应完全不受控制的某些用户操作或设备事件。

  如果系统销毁或重新创建UI控制器,则存储在其中的所有临时的UI相关数据都将丢失。 举个例子,您的应用中的一个Activity可能包含用户列表。 当因配置更改重新创建Activity时,新Activity必须重新获取用户列表。 对于简单数据,活动可以使用onSaveInstanceState()方法并从onCreate()中的数据包中恢复其数据,但是此方法仅适用于可以序列化然后反序列化的少量数据,而不适用于潜在的大量数据,例如用户列表或位图。

  另一个问题是UI控制器经常需要异步请求,需要一些时间才能获取结果。 UI控制器需要管理这些请求,确保在系统销毁自己时,清理这些请求以避免潜在的内存泄漏。 这种管理需要大量的维护代码,并且在因配置更改而重新创建UI控制器的时,可能不得不重新发出已经发出过的请求,这样会浪费许多资源。

  UI控制器(如Activity和Fragment)主要用于显示UI数据,对用户操作做出响应,或处理与操作系统之间的通信(如权限请求)。 再让UI控制器负责从数据库或网络加载数据,会导致该类过度臃肿。 给UI控制器分配过多的工作,可能会导致一个类去单独处理应用程序的所有工作,而不是将工作委托给其他类。 给UI控制器分配过多的工作也使得测试工作变得更加困难。

  将视图数据的所有权从UI控制器逻辑中分离出来,会让项目更简单,更高效。

实现ViewModel

  Architecture Components为UI控制器提供了ViewModel助手类,以便给UI准备数据。ViewModel对象在配置更改期间会自动保留,以便它们保存的数据可以立即提供给新的Activity或Fragment实例。 例如,您如果需要在应用程序中显示用户列表,请确保将获取用户列表的工作让ViewModel去做,而不是Activity或Fragment,如以下示例代码所示:

public class MyViewModel extends ViewModel {
    private MutableLiveData<List<User>> users;
    public LiveData<List<User>> getUsers() {
        if (users == null) {
            users = new MutableLiveData<List<Users>>();
            loadUsers();
        }
        return users;
    }

    private void loadUsers() {
        // Do an asyncronous operation to fetch users.
    }
}

然后,您可以在Activity中按如下方式访问用户列表:

public class MyActivity extends AppCompatActivity {
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        // Create a ViewModel the first time the system calls an activity's onCreate() method.
        // Re-created activities receive the same MyViewModel instance created by the first activity.

        MyViewModel model = ViewModelProviders.of(this).get(MyViewModel.class);
        model.getUsers().observe(this, users -> {
            // update UI
        });
    }
}

  如果重新创建Activity,它将接收由第一个Activity创建的那个MyViewModel实例。 当持有ViewModel的Activity被FINISHED之后,framework将调用ViewModel对象的onCleared()方法,以便清理资源。

Note:ViewModel绝不能持有任何View,生命周期或对Context有引用的类。

  ViewModel的寿命和View、LifecycleOwners实例无关。 这样做也方便了您编写覆盖ViewModel的测试,因为它不用去考虑生命周期。 ViewModel对象可以包含LifecycleObservers,例如LiveData对象。 但是,ViewModel对象绝不能去观察有生命周期感知能力的Observer(如LiveData对象)。 如果ViewModel需要Context,例如获得一个系统服务,那么它可以扩展AndroidViewModel类,并在构造函数中有一个接收Application的构造函数,而Application是Context的子类。

ViewModel的生命周期

  ViewModel生命长度是在获取ViewModel时传递给ViewModelProvider的对象的生命周期决定的。 ViewModel保留在内存中,直到说依赖的有生命周期的对象永久消失:在Activity的情况下,当它被FINISHED,而在Fragment的情况下,当它被DETACHED。

  图1展示了一个活动在经历一个循环后的各种生命周期状态,然后结束。 该图还显示了相关活动生命周期旁边的ViewModel的生命周期。 这个特定的图表说明了一个活动的状态。 相同的基本状态适用于片段的生命周期。

图1

  您通常在系统第一次调用Activity对象的onCreate()方法时初始化ViewModel。 系统可能会在Activity的整个生命周期内多次调用onCreate(),例如当设备屏幕旋转时。 ViewModel的生命周期从第一次请求ViewModel开始,直到Activity被FINISHED并销毁。

在Fragment之间共享数据

  Activity中Fragment们需要相互通信是很常见的事情。 想象一下,常见的Master-Detail模式下,用户在Master Fragment的列表中选择一个项目,另一个Fragment显示所选项目的内容。 这实现起来并不太容易,因为这两个Fragment都需要定义一些接口,而它们的Activity必须将两者联系在一起。 此外,Fragment必须处理另一个Fragment尚未创建或可见的情况。

  ViewModel可以解决这个常见的痛点。 Fragment可以通过一个在Activity范围内共享的ViewModel来处理彼此的通信,如以下示例代码所示:

public class SharedViewModel extends ViewModel {
    private final MutableLiveData<Item> selected = new MutableLiveData<Item>();

    public void select(Item item) {
        selected.setValue(item);
    }

    public LiveData<Item> getSelected() {
        return selected;
    }
}

public class MasterFragment extends Fragment {
    private SharedViewModel model;
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        model = ViewModelProviders.of(getActivity()).get(SharedViewModel.class);
        itemSelector.setOnClickListener(item -> {
            model.select(item);
        });
    }
}

public class DetailFragment extends Fragment {
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        SharedViewModel model = ViewModelProviders.of(getActivity()).get(SharedViewModel.class);
        model.getSelected().observe(this, { item ->
           // Update the UI.
        });
    }
}

  请注意,在获取ViewModel时,两个Fragment都要使用getActivity()。这样,这两个Fragment会收到同一个SharedViewModel实例,该实例的作用域为Activity。

这样做有以下好处:

  • 这个Activity不需要做任何事情,也不需要知道Fragment之间的交流。
  • 除了SharedViewModel的接口之外,Fragment不需要了解彼此。 如果其中一个Fragment消失,另一个Fragment继续照常工作。
  • 每个Fragment都有自己的生命周期,不受其他生命周期的影响。 一个Fragment替换成另一个Fragment,UI继续工作也没有任何问题。

用ViewModel替换Loader

  像CursorLoader这样的Loader类经常被用来保持应用程序中UI数据与数据库同步。 您可以使用ViewModel和其他几个类来替换Loader。 使用ViewModel将UI控制器与数据加载操作分开,这意味着您在类之间的强引用减少了。

  Loader常见的用处是观察数据库的内容。 当数据库中的值发生更改时,Loader会自动触发重新加载数据并更新UI:

图2

  配合使用ViewModel、Room和LiveData来替换Loader。 ViewModel确保数据在设备配置更改后仍然存在。 当数据库发生变化时,Room会通知你的LiveData,而LiveData则用修改后的数据更新你的UI。

图3

  这篇博客介绍了如何使用带有LiveData的ViewModel来替换AsyncTaskLoader。

  随着你的数据变得越来越复杂,你可能会选择一个单独的类来加载数据。 ViewModel的目的是封装UI控制器的数据,以使数据在配置更改后不受影响。 有关如何在配置更改时加载,保持和管理数据的更多信息,请参阅Saving UI State

  Guide to Android App Architecture 建议构建一个存储库类来处理这些功能。

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