Android Livedata源码解析

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前言

LiveData 的设计初衷，强调其生命周期感知、简化UI组件的数据更新和内存管理，适用于ViewModel数据共享的场景。
下面首先我会先介绍LiveData是什么，然后再介绍源码部分。 想看源码的可以直接跳到源码解析部分

一、LiveData 简介

1. 什么是 LiveData？

LiveData 是一个具有生命周期感知的数据持有类，可帮助 Android UI 组件在数据变化时自动更新。说明它是如何依赖 Android 架构组件库中的 ViewModel 和 Lifecycle，实现数据共享和观察者管理。

2. LiveData 的特点和优势

特点

• 生命周期感知：LiveData 自动根据观察者（如 Activity 或
  Fragment）的生命周期进行管理，仅在界面活跃时通知数据更新，避免不必要的 UI 操作和内存泄漏。

• 数据持有类：LiveData 本身是一个数据持有类，能够存储数据。可以在 ViewModel 中创建一个 LiveData 实例来持有数据，使得数据能在配置变更时保持不变。

• 自动更新 UI(与DataBinding 配合使用)：当 LiveData 数据发生变化时，它会自动通知注册的观察者更新 UI，减少手动调用 UI 更新逻辑的需求。

• 线程安全：LiveData 内部处理了线程同步，确保在主线程中更新 UI 时不会遇到线程安全问题。

优势 ( 适用场景 )

• 减少内存泄漏：LiveData 能够观察 UI 组件的生命周期，仅在组件活跃状态下更新数据，降低了因生命周期不当导致的内存泄漏风险。

• 简化 UI 控制逻辑：LiveData 自动管理数据状态变化，使得 UI 与数据同步变得轻松，代码逻辑更清晰，易于维护。

• 应对配置变更：与 ViewModel 配合使用，LiveData 能在配置变更时（如旋转屏幕）保存数据状态，避免重新加载和数据丢失的问题。

• 实时数据响应：LiveData 可以直接连接到数据库（例如 Room），实现数据实时响应，数据库更新时自动刷新UI，不需手动监听数据库变化。

• 线程支持：LiveData 提供 postValue 和setValue，可以分别在子线程和主线程中更新数据，帮助在异步任务完成后切换到主线程更新 UI。

二、LiveData 的架构设计

LiveData 的架构设计围绕着生命周期感知、数据订阅发布机制以及数据持有进行设计，旨在简化 UI 层的数据管理，确保数据在不同生命周期阶段的合理更新。
分析源码前 我们先看看LiveData的UML类图：

注：如果不清楚UML关系类图的可以看看下面链接，欢迎大佬们莅临指导
链接: UML类图绘制规则

类图详细说明

• LifecycleOwner
  关系：与 Lifecycle 是关联关系，通过 getLifecycle() 方法获取 Lifecycle 对象。
  功能：表示具备生命周期的组件，提供 getLifecycle() 方法以获取其生命周期状态，允许 LiveData 自动管理观察者的活跃状态。

• Lifecycle
  关系：LifecycleOwner 拥有 Lifecycle；Lifecycle 聚合 LifecycleObserver。
  功能：管理生命周期事件并通知观察者，通过 addObserver() 和 removeObserver() 方法添加或移除观察者。getCurrentState() 方法提供当前的生命周期状态。

• LifecycleObserver
  关系：LiveData 通过 LifecycleBoundObserver 实现 LifecycleObserver，用来监听 Lifecycle 的状态变化。
  功能：用于观察 Lifecycle 的状态，在 LiveData 中自动管理观察者的活跃性。LifecycleObserver 可以跟踪 LifecycleOwner 的生命周期事件，自动激活和暂停观察者。

• LiveData
  关系：与 LifecycleObserver 是组合关系：LiveData 使用内部类 LifecycleBoundObserver 管理 LifecycleOwner 的状态。与 Observer 是依赖关系：LiveData 依赖 Observer，通过 observe() 注册观察者。
  功能：提供观察数据的功能，当数据变化时通知观察者。包括 observe() 方法绑定带有 LifecycleOwner 的观察者，observeForever() 方法绑定无生命周期的观察者。

• LifecycleBoundObserver
  关系：LifecycleBoundObserver 是 LiveData 的内部类，继承自 LifecycleObserver。
  功能：LifecycleBoundObserver 将 Observer 与特定的 LifecycleOwner 绑定，使得 LiveData 根据 Lifecycle 状态控制观察者的激活或暂停。

• Observer
  关系：与 LiveData 是依赖关系，通过 onChanged() 方法响应数据的变化。
  功能：Observer 定义了 onChanged() 方法，当 LiveData 中的数据更新时被调用，用于响应数据的变化。

• MutableLiveData
  关系：继承自 LiveData，是一种可变的 LiveData。
  功能：通过 setValue() 和 postValue() 方法，允许外部更新数据。

• MediatorLiveData
  关系：继承自 LiveData，并且组合多个 LiveData 数据源。
  功能：通过 addSource() 和 removeSource() 方法，可以动态添加或移除 LiveData 数据源。MediatorLiveData 会监听所有数据源的变化，并在指定条件下触发观察者的更新。

UML类图看完了，那我们看看他们大致的时序图

看不懂图没关系 我们看一下文字描述，图文结合就能懂了

注：在 LiveData 的上下文中，“if in active state” 表示观察者（Observer）处于“活跃状态”时，LiveData 会将数据通知给该观察者。这个活跃状态（active state）是由 LifecycleOwner 的生命周期状态决定的。
活跃状态的定义
跃状态（Active State）： 在 LiveData 中，观察者会被标记为活跃，当它的 LifecycleOwner 处于 STARTED 或 RESUMED 状态时（比如 Activity 正在前台运行，或 Fragment 正在显示）。只有当观察者处于活跃状态时，它才会接收到 LiveData 的数据更新。
非活跃状态（Inactive State）： 如果 LifecycleOwner 的状态低于 STARTED（如 CREATED 或 DESTROYED），则此时的观察者被视为“非活跃状态”。非活跃状态下，LiveData 不会通知观察者数据更新，以节省资源。

时序图的详细流程：

1. 观察者注册（调用 observe() 方法）

• Activity/Fragment（或其他 LifecycleOwner）调用 LiveData.observe()，传入
  LifecycleOwner 和 Observer。

• LiveData 检查 LifecycleOwner 的生命周期状态：
  1、如果状态为 STARTED 或 RESUMED，则标记 Observer 为活跃状态，并立即触发通知，将当前数据推送给该观察者。
  如果状态低于 STARTED，则不会立即通知数据，等待状态更新到活跃时再通知。
  2、LiveData 将该 Observer 添加到观察者列表中，监听其生命周期变化。

2. 生命周期状态改变

• 当 LifecycleOwner 的生命周期状态变化（如从 CREATED 到 STARTED），LiveData 会监听到该事件。
• LiveData 再次检查 LifecycleOwner 的状态：
  1、如果新的状态为 STARTED 或 RESUMED，LiveData 将此观察者标记为活跃，并触发数据通知（如果有新数据）。
  2、如果状态低于 STARTED（例如 DESTROYED），LiveData 将停止对该观察者的更新，可能会从观察者列表中移除该观察者。

3. 数据更新（调用 setValue() 或 postValue()）

• 当调用 setValue() 或 postValue() 更新 LiveData 的数据时：
  1、 LiveData 将数据标记为“已更新”状态，准备通知所有活跃的观察者。
  2、 如果当前没有活跃的观察者，LiveData 将暂存新数据，等待后续观察者变为活跃时再通知。
  3、如果有活跃的观察者，则将最新数据立即推送给所有活跃的观察者。

4. 数据通知
1、LiveData 会遍历所有活跃状态的观察者，将最新数据推送给每个观察者。
2、Observer 的 onChanged() 方法被调用，以接收最新的数据并触发 UI 更新。

5. 观察者移除
当 LifecycleOwner 的生命周期状态到达 DESTROYED 状态时，LiveData 自动从观察者列表中移除该观察者。
这一步确保不再对已销毁的 LifecycleOwner 进行数据通知，防止内存泄漏。

三、源码解析

了解了LiveData大致工作原理后 下面我们从源码角度开始分析

1. 基本使用

在实际项目中，LiveData 通常配合 ViewModel 使用。下面是 LiveData 的基本使用步骤：

在 ViewModel 中定义 LiveData，并通过 setValue() 或 postValue() 更新数据。
在 Activity 或 Fragment 中通过 observe() 注册观察者，接收 LiveData 的数据更新。

// MyViewModel.kt
class MyViewModel : ViewModel() {
   
    private val _data = MutableLiveData<String>()
    val data: LiveData<String> = _data

    fun updateData(newData: String) {
   
        _data.value = newData
    }
}

// MyActivity.kt
class MyActivity : AppCompatActivity() {
   
    private lateinit var viewModel: MyViewModel

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
   
        super.onCreate(savedInstanceState)