浅谈 LiveData 的通知机制

LiveData 和 ViewModel 是 Google 官方的 MVVM 架构的一个组成部分。巧了，昨天分析了一个问题是 ViewModel 的生命周期导致的。今天又遇到了一个问题是 LiveData 通知导致的。而 ViewModel 的生命周期和 LiveData 的通知机制是它们的主要责任。所以，就这个机会我们也来分析一下 LiveData 通知的实现过程。

1. 关于 ViewModel 的生命周期： 《浅谈 LiveData 的通知机制》 ;
2. 关于 MVVM 设计模式的基本应用，你可以参考这篇文章： 《Android 架构设计：MVC、MVP、MVVM和组件化》 .

1、一个 LiveData 的问题

今天所遇到的问题是这样的，

有两个页面 A 和 B，A 是一个 Fragment ，是一个列表的展示页；B 是其他的页面。首先，A 会更新页面，并且为了防止连续更新，再每次更新之前需要检查一个布尔值，只有为 false 的时候才允许从网络加载数据。每次加载数据之前会将该布尔值置为 true，拿到了结果之后置为 false. 这里拿到的结果是借助 LiveData 来通知给页面进行更新的。

现在，A 打开了 B，B 中对列表中的数据进行了更新，然后发了一条类似于广播的消息。此时，A 接收了消息并进行数据加载。过了一段时间，B 准备退出，再退出的时候又对列表中的项目进行了更新，所以此时又发出了一条消息。

B 关闭了，我们回到了 A 页面。但是，此时，我们发现 A 页面中的数据只包含了第一次的数据更新，第二次的数据更新没有体现在列表中。

用代码来描述的话大致是下面这样，

// 类 A
    public class A extends Fragment {
    
        private boolean loading = false;

        private MyViewModel vm;

        // ......

        /**
         * Register load observer.
         */
        public void registerObservers() {
            vm.getData().observe(this, resources -> {
                loading = false;
                // ... show in list
            })
        }

        /**
         * Load data from server.
         */
        public void loadData() {
            if (loading) return;
            loading = true;
            vm.load();
        }

        /**
         * On receive message.
         */
        public void onReceive() {
            loadData();
        }
    }

    public class B extends Activity {

        public void doBusiness1() {
            sendMessage(MSG); // Send message when on foreground.
        }

        @Override
        public void onBackpressed() {
            // ....
            sendMessage(MSG); // Send message when back
        }
    }

    public class MyViewModel extends ViewModel {

        private MutableLiveData<Resoucres<Object>> data;

        public MutableLiveData<Resoucres<Object>> getData() {
            if (data == null) {
                data = new MutableLiveData<>();
            }
            return data;
        }

        public void load() {
            Object result = AsyncGetData.getData(); // Get data
            if (data != null) {
                data.setValue(Resouces.success(result));
            }
        }
    }
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A 打开了 B 之后，A 处于后台，B 处于前台。此时，B 调用 doBusiness1() 发送了一条消息 MSG，A 中在 onReceive() 中收到消息，并调用 loadData() 加载数据。然后，B 处理完了业务，准备退出的时候发现其他数据发生了变化，所以又发了一条消息，然后 onReceive() 中收到消息，并调用 loadData() . 但此时发现 loading 为 true. 所以，我们后来对数据的修改没有体现到列表上面。

2、问题的原因

如果用上面的示例代码作为例子，那么出现问题的原因就是当 A 处于后台的时候。虽然调用了 loadData() 并且从网络中拿到了数据，但是调用 data.setValue() 方法的时候无法通知到 A 中。所以， loading = false 这一行无法被调用到。第二次发出通知的时候，一样调用到了 loadData() ，但是因为此时 loading 为 true，所以并没有执行加载数据的操作。而当从 B 中完全回到 A 的时候，第一次加载的数据被 A 接收到。所以，列表中的数据是第一次加载时的数据，第二次加载事件丢失了。

解决这个问题的方法当然比较简单，可以当接收到事件的时候使用布尔变量监听，然后回到页面的时候发现数据发生变化再执行数据加载：

// 类 A
    public class A extends Fragment {
    
        private boolean dataChanged;

        /**
         * On receive message.
         */
        public void onReceive() {
            dataChanged = true;
        }

        @Override
        public void onResume() {
            // ...
            if (dataChanged) {
                loadData();
            }
        }
    }
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对于上面的问题，当我们调用了 setValue() 之后将调用到 LiveData 类的 setValue() 方法，

@MainThread
    protected void setValue(T value) {
        assertMainThread("setValue");
        mVersion++;
        mData = value;
        dispatchingValue(null);
    }
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这里表明该方法必须在主线程中被调用，最终事件的分发将会交给 dispatchingValue() 方法来执行：

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<T>, ObserverWrapper>> iterator =
                        mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
                    // 发送事件
                    considerNotify(iterator.next().getValue());
                    if (mDispatchInvalidated) {
                        break;
                    }
                }
            }
        } while (mDispatchInvalidated);
        mDispatchingValue = false;
    }
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然后，会调用 considerNotify() 方法来最终将事件传递出去，

private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
        // 这里会因为当前的 Fragment 没有处于 active 状态而退出方法
        if (!observer.mActive) {
            return;
        }
        if (!observer.shouldBeActive()) {
            observer.activeStateChanged(false);
            return;
        }
        if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
            return;
        }
        observer.mLastVersion = mVersion;
        observer.mObserver.onChanged((T) mData);
    }
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这里会因为当前的 Fragment 没有处于 active 状态而退出 considerNotify() 方法，从而消息无法被传递出去。

3、LiveData 的通知机制

LiveData 的通知机制并不复杂，它的类主要包含在 livedata-core 包下面，总共也就 3 个类。LiveData 是一个抽象类，它有一个默认的实现就是 MutableLiveData.

LiveData 主要依靠内部的变量 mObservers 来缓存订阅的对象和订阅信息。其定义如下，使用了一个哈希表进行缓存和映射，

private SafeIterableMap<Observer<T>, ObserverWrapper> mObservers = new SafeIterableMap<>();
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每当我们调用一次 observe() 方法的时候就会有一个映射关系被加入到哈希表中，

public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<T> observer) {
        if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
            // 持有者当前处于被销毁状态，因此可以忽略此次观察
            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);
    }
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从上面的代码我们可以看出，添加到映射关系中的类会先被包装成 LifecycleBoundObserver 对象。然后使用该对象对 owner 的生命周期进行监听。

这的 LifecycleBoundObserver 和 ObserverWrapper 两个类的定义如下，

class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements GenericLifecycleObserver {
        @NonNull final LifecycleOwner mOwner;

        LifecycleBoundObserver(@NonNull LifecycleOwner owner, Observer<T> observer) {
            super(observer);
            mOwner = owner;
        }

        @Override
        boolean shouldBeActive() {
            return mOwner.getLifecycle().getCurrentState().isAtLeast(STARTED);
        }

        @Override
        public void onStateChanged(LifecycleOwner source, Lifecycle.Event event) {
            if (mOwner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
                removeObserver(mObserver);
                return;
            }
            activeStateChanged(shouldBeActive());
        }

        @Override
        boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {
            return mOwner == owner;
        }

        @Override
        void detachObserver() {
            mOwner.getLifecycle().removeObserver(this);
        }
    }

    private abstract class ObserverWrapper {
        final Observer<T> mObserver;
        boolean mActive;
        int mLastVersion = START_VERSION;

        ObserverWrapper(Observer<T> observer) {
            mObserver = observer;
        }

        abstract boolean shouldBeActive();

        boolean isAttachedTo(LifecycleOwner owner) {
            return false;
        }

        void detachObserver() {}

        void activeStateChanged(boolean newActive) {
            if (newActive == mActive) {
                return;
            }
            mActive = newActive;
            boolean wasInactive = LiveData.this.mActiveCount == 0;
            LiveData.this.mActiveCount += mActive ? 1 : -1;
            if (wasInactive && mActive) {
                onActive();
            }
            if (LiveData.this.mActiveCount == 0 && !mActive) {
                onInactive();
            }
            if (mActive) {
                dispatchingValue(this);
            }
        }
    }
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上面的类中我们先来关注 LifecycleBoundObserver 中的 onStateChanged() 方法。该方法继承自 LifecycleObserver . 这里的 Lifecycle.Event 是一个枚举类型，定义了一些与生命周期相关的枚举值。所以，当 Activity 或者 Fragment 的生命周期发生变化的时候会回调这个方法。从上面我们也可以看出，该方法内部又调用了基类的 activeStateChanged() 方法，该方法主要用来更新当前的 Observer 是否处于 Active 的状态。我们上面无法通知也是因为在这个方法中 mActive 被置为 false 造成的。

继续看 activeStateChanged() 方法，我们可以看出在最后的几行中，它调用了 dispatchingValue(this) 方法。所以，当 Fragment 从处于后台切换到前台之后，会将当前缓存的值通知给观察者。

那么值是如何缓存的，以及缓存了多少值呢？回到之前的 setValue() 和 dispatchingValue() 方法中，我们发现值是以一个单独的变量进行缓存的，

private volatile Object mData = NOT_SET;
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因此，在我们的示例中，当页面从后台切换到前台的时候，只能将最后一次缓存的结果通知给观察者就真相大白了。