LiveData 是什么?LiveData是JetPack组件之一,LiveData是一个可观察的数据持有类,可以感知生命周期。 是一种可观察的数据存储器类。与常规的可观察类不同,LiveData 具有生命周期感知能力,意指它遵循其他应用组件(如 Activity、Fragment 或 Service)的生命周期。这种感知能力可确保 LiveData 仅更新处于活跃生命周期状态的应用组件观察者。(来自Android官方解释)
LiveData的介绍和使用不在累述,直接看官方文档,本篇文章旨在讲解LiveData存在的意义以及实现的原理。
LiveData 为什么会出现?之前看过重学安卓的小专栏的讲解:
LiveData 它被设计为仅限于负责 数据在订阅者生命周期内的被分发,除了 setValue / postValue 发送数据,以及 observe订阅数据. 没有多余的方法。(摘自:重学Android KunMinX-LiveData诞生的设计原因)
LiveData 只有如下简单的几个类:
LiveData 其实就是为了解决数据分发、统一数据分发一致性、数据在订阅者生命周期内分发感知生命周期。
Google的描述的LiveData的优势如下:
下面我们来一一验证,LiveData的优势。
postValue/setValue
在LiveData只存在两个方法postValue/setValue来进行数据的分发,那么这两个方法有什么区别呢?
postValue: 可以在任意的线程下执行。setValue: 只能在主线程下执行。
//<T> 决定livedata 持有的数据类型liveData = MutableLiveData<String>()//设置持有的数据//postValue 可以在任意的线程下执行liveData.postValue("1")thread {liveData.postValue("3")}//setValue 只能在主线程执行liveData.value = "2"
LiveData中源码的实现如下:实现的方式非常简单,最终都会调用到setValue最终存储在mData
protected void postValue(T value) {boolean postTask;synchronized (mDataLock) {postTask = mPendingData == NOT_SET;//NOT_SET 是一个空对象mPendingData = value;//存储发送的数据}if (!postTask) {//如果mPendingData 不等于 NOT_SET 说明mPostValueRunnable还没有执行完毕return;}//主线程执行mPostValueRunnableArchTaskExecutor.getInstance().postToMainThread(mPostValueRunnable);}//主线程执行Runnableprivate final Runnable mPostValueRunnable = new Runnable() {@SuppressWarnings("unchecked")@Overridepublic void run() {Object newValue;synchronized (mDataLock) {newValue = mPendingData;mPendingData = NOT_SET;//将mPendingData置为空对象 对应了上述的postTask}setValue((T) newValue);//最终还是调用了setValue()方法}};@MainThread //注解 标注了在主线程执行protected void setValue(T value) {assertMainThread("setValue"); // 判断是否在主线程mVersion++;//版本号 后续会用到mData = value;//mData 真实的数据dispatchingValue(null);//将数据分发给观察者}
发布/订阅数据
从上述的postValue/setValue 的方法,我们可以看到最终都会调用到
setValue并且调用了dispatchingValue进行发布数据。
LiveData中订阅数据,通过observe方法实现订阅数据:
//注册订阅者//LifecycleOwner AppCompatActivity进行了实现liveData.observe(this, {Log.e("liveData-1", "onCreate: $it")})
我们先来看分发数据dispatchingValue是如何实现的:(先关注分发数据的代码)
void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {if (mDispatchingValue) {mDispatchInvalidated = true;return;}mDispatchingValue = true;do {mDispatchInvalidated = false;if (initiator != null) {//TODO 这里先不要关注 后面会讲解considerNotify(initiator);initiator = null;} else {for (Iterator<Map.Entry<Observer<? super T>, ObserverWrapper>> iterator =mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {//TODO 关注这里 遍历观察者considerNotify(iterator.next().getValue());//TODO 通知观察者有数据过来了if (mDispatchInvalidated) {break;}}}} while (mDispatchInvalidated);mDispatchingValue = false;}private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {//其他代码先不要关注....observer.mObserver.onChanged((T) mData);//将数据通知观察者 将mData传递过去}
如下图所示:最终setValue通过considerNotify将数据通知给订阅者。
下面再来看LiveData如何通过observe订阅数据:
@MainThread //看这里这里标注了 observe必须在主线程中调用public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<? super T> observer) {assertMainThread("observe");//判断是否在主线程中//感知生命周期 先忽略后面讲解if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {// ignorereturn;}//感知生命周期 先忽略后面讲解LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);//TODO 这里将observer存储在mObservers中。这里mObservers,通过dispatchingValue调用分发数据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);}
注意:observer 必须在主线程中调用。
那么整体下来,LiveData分发数据和订阅数据的流程图如下:
从上述的分析来看,LiveData实现看起来挺简单的,只是简单的遍历分发数据。如果仅仅是这样LiveData是没有必要存在的,也没有体现Google提出来的优势,下面我们来看LiveData的最核心的部分,也是优势所在:生命周期管理以及规避内存泄漏。
生命周期管理
在JetPack组件通过Lifecycle来管理生命周期,关于Lifecycle我会单独出一篇文章讲解。
关于Lifecycle先看AppCompatActivity实现了LifecycleOwner.可以获取getLifecycle,通过getLifecycle.addObserver()来注册生命周期的观察者
如下代码:MyLifeCycle实现了LifecycleEventObserver,生命周期的观察者
class MyLifeCycle : LifecycleEventObserver {override fun onStateChanged(source: LifecycleOwner, event: Lifecycle.Event) {Log.e("TAG", "onStateChanged: " + source.lifecycle.currentState+" event:"+event)}}
在Activity中注册观察者:
//感知Activity的生命周期 注册生命周期的观察者lifecycle.addObserver(MyLifeCycle())

那么LiveData是如何感知生命周期的呢?如下代码:其实和上述的原理是一样的
@MainThreadpublic void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<? super T> observer) {assertMainThread("observe");//判断是否在主线程中//获取当前生命周期的状态如果destory状态直接返回if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {// ignorereturn;}//LifecycleBoundObserver 实现了LifecycleEventObserverLifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);//判断owner是否是同一个if (existing != null && !existing.isAttachedTo(owner)) {throw new IllegalArgumentException("Cannot add the same observer"+ " with different lifecycles");}if (existing != null) {return;}//注册生命周期的观察者 owner: Activity/Fragmentowner.getLifecycle().addObserver(wrapper);}
那么生命周期感知的关键就是LifecycleBoundObserver类的实现:
class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements LifecycleEventObserver {@NonNullfinal LifecycleOwner mOwner;//构造方法存储LifecycleOwner和ObserverLifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer<? super T> observer) {super(observer);mOwner = owner;}//判断生命周期是否处于活跃状态@Overrideboolean shouldBeActive() {//判断是否处于活跃状态 isAtLeast进行状态比较:compareTo(state) >= 0; 处于STARTED RESUMEDreturn mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED);}// onStateChanged感知生命周期@Overridepublic void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source,@NonNull Lifecycle.Event event) {//获取当前生命周期的状态Lifecycle.State currentState = mOwner.getLifecycle().getCurrentState();//感知到生命周期状态destory移除if (currentState == DESTROYED) {removeObserver(mObserver);//从mObservers中移除mObserver 返回return;}//感知到处于非destory状态Lifecycle.State prevState = null;while (prevState != currentState) {prevState = currentState;//判断是否处于生命周期活跃状态activeStateChanged(shouldBeActive());currentState = mOwner.getLifecycle().getCurrentState();}}//判断是否为同一个LifecycleOwner@Overrideboolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {return mOwner == owner;}//移除该生命周期的观察者@Overridevoid detachObserver() {mOwner.getLifecycle().removeObserver(this);}}
移除观察者:
@MainThreadpublic void removeObserver(@NonNull final Observer<? super T> observer) {assertMainThread("removeObserver");//移除数据的观察者ObserverWrapper removed = mObservers.remove(observer);if (removed == null) {return;}//注销该生命周期的观察者removed.detachObserver();//重置状态removed.activeStateChanged(false);}
从上述代码中,可以看到,LifecycleBoundObserver类作为生命周期的观察者,主要有两个方法:
shouldBeActive判断是否处于活跃状态也就是处于:STARTED RESUMED状态。onStateChanged感知生命周期,如果感知到处于destory状态,则执行removeObserver(也标注了MainThread也就说必须在主线程中执行)移除数据的观察者以及生命周期的观察者。其他的状态通过activeStateChanged父类的方法处理。LiveData 有两种观察者:一种是Observer数据的观察者,一种是LifecycleBoundObserver生命周期的观察者。
activeStateChanged的实现在ObserverWrapper父类中:
private abstract class ObserverWrapper {final Observer<? super T> mObserver;//存储Observerboolean mActive;//记录是否处于活跃状态 默认FALSEint mLastVersion = START_VERSION;//最新版本 后续会用到ObserverWrapper(Observer<? super T> observer) {mObserver = observer;}//子类LifecycleBoundObserverabstract boolean shouldBeActive();//默认返回 FALSE 在子类中已经实现 LifecycleBoundObserverboolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {return false;}//在子类中已经实现 LifecycleBoundObservervoid detachObserver() {}//活跃状态变更逻辑void activeStateChanged(boolean newActive) {if (newActive == mActive) {return;}// immediately set active state, so we'd never dispatch anything to inactive// ownermActive = newActive;changeActiveCounter(mActive ? 1 : -1);if (mActive) {//处于活跃状态 STARTED RESUMED 调用dispatchingValue分发数据dispatchingValue(this);}}}
在上述代码中,activeStateChanged最终判断mActive如果为TRUE 也就是活跃状态,则调用dispatchingValue并且传递了ObserverWrapper,分发数据。我们来验证一下生命周期感知,如下代码:5秒之后在发送数据,我们在5秒之内App进入后台,在进入前台,看是否能观察到数据。
理论的状态下是,App进入后台会进入STOPED状态,不会通知数据观察者,当App进入前台进入RESUMED状态,会通知观察者
//注册观察者//LifecycleOwner AppCompatActivity进行了实现liveData.observe(this, {Log.e("liveData-1", "onCreate: $it")})liveData.observe(this, {Log.e("liveData-2", "onCreate: $it")})//延时执行 app进入后台 10S在进入前台 查看数据Handler(Looper.getMainLooper()).postDelayed({liveData.postValue("lifecyle")}, 5000)
结果如下:注册了多个观察者都会在STARTED状态就收到了数据
注意:liveData.observe(…) 每调用一次observe,都会生成一个LifecycleBoundObserver对象,注册生命周期观察者,感知生命周期的变化。
之前看过dispatchingValue 在调用setValue和postValue传递参数都是null,而生命周期感知中传递了ObserverWrapper,来看看有什么不同。
void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {if (mDispatchingValue) {mDispatchInvalidated = true;return;}mDispatchingValue = true;do {mDispatchInvalidated = false;if (initiator != null) {considerNotify(initiator);//通知数据观察者initiator = null;} else {//..... setvalue/postvalue 逻辑上述讲过了}} while (mDispatchInvalidated);mDispatchingValue = false;}private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {//如果没有处于活跃状态 则直接returnif (!observer.mActive) {return;}//再一次判断是否处于活跃状态if (!observer.shouldBeActive()) {observer.activeStateChanged(false);return;}//observer的版本和setValue的版本如果相等或者大于 则返回if (observer.mLastVersion >= mVersion) {return;}//统一版本号,版本号的作用在文章的后面observer.mLastVersion = mVersion;//通知观察者observer.mObserver.onChanged((T) mData);}
整体的流程图如下:
粘性事件
通过上述的分析,了解了LiveData的具体的实现,目前还存在一个问题,在网上大部分文章都说LiveData支持粘性事件,那么什么是粘性事件呢?
思考:在下面代码中,先调用postValue在调用观察者,观察数据能监听到数据吗?
liveData.postValue("11111")//粘性事件 liveData同理 注册生命周期的观察者liveData.observe(this, {Log.e("liveData-3", "onCreate: $it")})
答案是可以的,为什么呢?来看下面的一段代码,通过一个按钮来注册生命周期的观察者,来看会打印什么?
fun setViscous(view: View) {//再次注册 生命周期的观察者 会打印当前的生命周期状态lifecycle.addObserver(MyLifeCycle())//粘性事件 liveData同理 注册生命周期的观察者liveData.observe(this, {Log.e("liveData-3", "onCreate: $it")})}
看结果:原来如此,再次注册生命周期的观察者,会调用onStateChanged,那么在LiveData的原理是一样的啊,当注册数据观察者,同事也会注册生命周期的观察者,在LifecycleBoundObserver中感知生命周期的变化,调用了activeStateChanged,处于活跃状态,将最新的mData数据会返回给观察者。
但是粘性事件,存在着数据倒灌的现象:https://xiaozhuanlan.com/topic/6719328450
LiveData中版本号的作用
在LiveData中持有一个mVersion版本号,在ObserverWrapper中持有一个mLastVersion的版本号,这两个版本号到底有什么作用呢?
对于mVersion的变化是当调用setValue的时候才会+1
@MainThreadprotected void setValue(T value) {assertMainThread("setValue");mVersion++;mData = value;dispatchingValue(null);}
对于mLastVersion 的变化,在调用considerNotify去通知数据观察者的时候才会发生改变。
private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {if (!observer.mActive) {return;}if (!observer.shouldBeActive()) {observer.activeStateChanged(false);return;}//也就是说当mLastVersion==mVersion的时候不会在通知观察者if (observer.mLastVersion >= mVersion) {return;}observer.mLastVersion = mVersion;observer.mObserver.onChanged((T) mData);}
也就是说当mLastVersion>=mVersion的时候不会在通知订阅者,可以这样理解,当setValue发生改变的时候mVersion > mLastVersion才会通知观察者。确保了只有setValue底层数据发生改变,LiveData才会通知订阅者。很有意思的设计,看源码果然可以学到很多优秀的思想
重复注册多个订阅者的问题
如下代码: 通过一个按钮,反复执行如下代码,根据LiveData的粘性事件,那么每次点击按钮都可以收到最新的消息
ld.observe(this){Log.e("TAG", "setViscous: ${it}")}ld.observe(this,object :Observer<String>{override fun onChanged(t: String?) {Log.e("TAG", "onChanged: ${t}" )}})
但是实际的结果,第一次两个都会收到,但是第二次只有下面的观察者才会收到。这是为什么呢?
也就是说第一个观察者注册了一遍,而第二个观察者注册了两遍,当发送数据时的结果:
这里的 “重复注册多个订阅者” 主要发生于 “使用匿名内部类而非 lambda” 的情况:当使用 lambda 时,基于 LiveData observe 方法内部的判断,在同一个页面或 adapter 内订阅不会发生重复订阅,但如果是匿名内部类,每次都会被认为是新的不同的实例,从而额外增加了一个新的订阅者。
LiveDataBus 以及防止数据倒灌
“数据倒灌”的概念来自-《重学安卓》@KunMinX 大佬提出的概念
LiveDataBus 实现LiveData跨组件通信,这里的跨组件指的是跨Activity和Fragment。但是LiveData由于粘性事件的设计会导致,addObserve 都会拿到最新的mData数据。
LiveDataBus的设计非常简单,通过单例模式存储LiveData.
数据倒灌的现象,通过图文和代码的方式来解释这一现象的问题:
- 这是在
LiveDataActivity,在onCreate监听,上一个Activity的事件 ```kotlin val liveData = LiveDataBus.getInstance()?.with(“test”)liveData?.observe(this){Log.e("TAG", "onGoTo: $it" )}
//按钮:跳转到LiveData2Activity startActivity(Intent(this, LiveData2Activity::class.java))
2. 在`LiveData2Activity`,也要通过该"test"存储的`LiveData`和`LiveData3Activity`进行通信```kotlinclass LiveData2Activity : AppCompatActivity() {private var liveData:UnPeekLiveData<Any>? = nulloverride fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)setContentView(R.layout.activity_live_data2)val tv = findViewById<TextView>(R.id.tv)liveData = LiveDataBus.getInstance()?.with("test")}fun onValue(view: View) {liveData?.postValue("test") //将数据发送给 LiveData3Activity}}
- 但是当从
LiveData2Activity返回,LiveDataActivity就出现了问题.在LiveDataActivity的观察者由于粘性事件,也就是当前的Activity处于了活跃状态,就会拿到最新的mData回调给观察者导致了如下结果:

LiveData2Activity本质上想和LiveData3Activity进行通信,但是返回LiveDataAcivity的时候由于粘性事件导致了LiveDataActivity收到了不可预期的结果,这个结果本来不是给LiveDataActivity的。
数据倒灌如何解决呢?
- 通过反射的方式,去修改mLastVersion (不推荐使用)
- 通过包装Observer的方式去解决 (推荐https://github.com/KunMinX/UnPeek-LiveData)
在上述提到了LiveData中版本号的设计和作用,那么在这里就可以用到了,其实在UnPeek-LiveData就是通过版本号对比的方式进行解决:
代码核心的逻辑如下:
/*** LiveDataBus 用于定义全局的LiveData 实现跨组件通信*/class LiveDataBus {private var warehouse: HashMap<String, UnPeekLiveData<Any>> = HashMap()companion object {private var liveDataBus: LiveDataBus? = nullfun getInstance(): LiveDataBus? {if (liveDataBus == null) {synchronized(LiveDataBus::class.java) {if (liveDataBus == null) {liveDataBus = LiveDataBus()}}}return liveDataBus}}fun with(key: String): UnPeekLiveData<Any>? {return if (!warehouse.containsKey(key)) {val liveData = UnPeekLiveData<Any>()warehouse[key] = liveDataliveData} else {warehouse.get(key = key)}}}/*** 粘性事件的问题修复* 重写observer onChange判断版本号-推荐的版本*/class UnPeekLiveData<T>:MutableLiveData<T>(){private val currentVersion = AtomicInteger(START_VERSION)companion object{private const val START_VERSION = -1}/*** 非粘性事件*/override fun observe(owner: LifecycleOwner, observer: Observer<in T>) {super.observe(owner, ObserveWrapper(observer,currentVersion.get()))}/*** 粘性事件*/fun observeSticky(owner: LifecycleOwner, observer: Observer<in T>){super.observe(owner, ObserveWrapper(observer))}override fun setValue(value: T) {currentVersion.getAndIncrement()super.setValue(value)}inner class ObserveWrapper(private val mObserver: Observer<in T>, private val mVersion:Int = START_VERSION):Observer<T>{override fun onChanged(t: T) {if (currentVersion.get() > mVersion && t != null){mObserver.onChanged(t)}}override fun equals(o: Any?): Boolean {if (this === o) {return true}if (o == null || javaClass != o::class) {return false}val that = o as UnPeekLiveData<*>.ObserveWrapperreturn mObserver == that.mObserver}override fun hashCode(): Int {return Objects.hash(mObserver)}}}
手写LiveData 掌握设计思想
深入了解了LiveData,最后手写一下LiveData加深理解。只需要写出核心的逻辑代码即可。
/*** 手写LiveData实现*/class MyLiveData<T> {private val START_VERSION = -1private var mData:T?= nullprivate var mVersion:Int = START_VERSIONprivate var mPaddingData:T? = nullprivate val H = Handler(Looper.getMainLooper())private var mObserves = ConcurrentHashMap<Observe<T>, ObserveWrapper>()private val currentVersion = AtomicInteger(START_VERSION)/*** 发布数据 可以在任意线程*/fun postValue(t:T){H.post {setValue(t)}}/*** 发布数据 只能在主线程*/@MainThreadfun setValue(t:T){//判断是否在主线程if (Thread.currentThread() != Looper.getMainLooper().thread) {//如果不在主线程 抛出异常throw IllegalAccessException("setValue 必须要在主线程中调用")}currentVersion.getAndIncrement()mData = tmVersion++dispatchValue(null)}/*** 订阅(粘性)消息*/@MainThreadfun addObserve(owner: LifecycleOwner,observe: Observe<T>){val lifecycleObserve = LifecycleObserveWrapper(owner, observe)mObserves[observe] = lifecycleObserveowner.lifecycle.addObserver(lifecycleObserve)}/*** 订阅非粘性消息*/@MainThreadfun addNoStickinessObserve(owner: LifecycleOwner,observe: Observe<T>){this.addObserve(owner,NoStickinessObserve(observe,currentVersion.get()))}/*** 分发数据*/private fun dispatchValue(wrapper: ObserveWrapper?){if (wrapper == null){mObserves.entries.forEach {notifyObserve(it.value)}}else{notifyObserve(wrapper)}}/*** 通知订阅*/private fun notifyObserve(observe:ObserveWrapper){if (!observe.mActive){return}if (!observe.shouldActive()){observe.activeStateChange(false)return}if (observe.mLastVersion >= mVersion){return}observe.mLastVersion = mVersionobserve.observe.onChange(mData)}/*** 监听生命周期*/inner class LifecycleObserveWrapper(private val lifecycleOwner: LifecycleOwner,observe: Observe<T>):ObserveWrapper(observe = observe),LifecycleEventObserver{/*** 判断activity是否处于活跃状态*/override fun shouldActive():Boolean{return lifecycleOwner.lifecycle.currentState.isAtLeast(Lifecycle.State.STARTED)}override fun onStateChanged(source: LifecycleOwner, event: Lifecycle.Event) {if (source.lifecycle.currentState == Lifecycle.State.DESTROYED){return}activeStateChange(shouldActive())}}abstract inner class ObserveWrapper(val observe: Observe<T>){var mLastVersion = START_VERSIONvar mActive:Boolean = falseabstract fun shouldActive():Booleanfun activeStateChange(mActive: Boolean){if (this.mActive == mActive){return}this.mActive = mActiveif (mActive){dispatchValue(this)}}}/*** 监听回调*/interface Observe<T>{fun onChange(value:T?)}/*** 没有粘性事件的监听回调*/inner class NoStickinessObserve<T>(private val observe: Observe<T>, private val version:Int = START_VERSION):Observe<T>{override fun onChange(value: T?) {if (currentVersion.get() > version){observe.onChange(value)}}}}
思考
在看LiveData的源码过程中,有这样一段代码:来判断生命周期是否处于活跃的状态,那么Lifecycle.State和Lifecycle.Event 对应的状态是如何呢?为什么下面这段代码可以判断处于活跃状态?
lifecycleOwner.lifecycle.currentState.isAtLeast(Lifecycle.State.STARTED)
答案我会在下一篇:Lifecycle | 如何做到感知生命周期 中揭晓。
