Android-Lifecycle超能解析-生命周期的那些事儿

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众所周知，Android凡是需要展示给用户看的，都包含着生命周期这个概念，例如Activity、Fragment、View等都与生命周期息息相关，在生命周期函数里，它们各自完成创建、渲染、销毁等工作。

但是一旦我们往某个生命周期函数中，加入我们自己的逻辑，若是处理不当，就有可能破坏其原有的生命周期，造成内存泄漏甚至应用崩溃等问题。

Android官方似乎也注意到了这一点，因此在Google IO 2018大会上，推出了Android Jetpack开发工具包，其中就包含了一个非常重要的生命周期组件，即本篇的主角-Lifecycle

本文篇幅较长，请大家耐心阅读。

Lifecycle是什么？

Lifecycle是一个生命周期感知组件，一般用来响应Activity、Fragment等组件的生命周期变化，并将变化通知到已注册的观察者。有助于更好地组织代码，让代码逻辑符合生命周期规范，减少内存泄漏，增强稳定性。

Lifecycle已经纳入新版本的AppCompatActivity和Fragment中了，并且Lifecycle还是Android Jetpack中其他两个组件LiveData和ViewModel的基础，意味着这个库可能将持续伴随着我们后续的开发，因此有什么理由不学习一番呢?

按照国际规范，我们先讲使用，后解析源码。

一、使用

1.添加依赖：

在app或者module目录下的build.gradle中，添加依赖：

dependencies {......implementation "android.arch.lifecycle:runtime:1.1.1"implementation "android.arch.lifecycle:extensions:1.1.1"// 如果你使用java8开发，可以添加这个依赖，里面只有一个类implementation "android.arch.lifecycle:common-java8:1.1.1"
}

2.实现LifecycleObserver接口

public class Java7Observer implements LifecycleObserver {private static final String TAG = Java7Observer.class.getSimpleName();@OnLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_CREATE)public void onCreate() { Log.d(TAG, "onCreate"); }@OnLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_START)public void onStart() { Log.d(TAG, "onStart"); }@OnLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_RESUME)public void onResume() { Log.d(TAG, "onResume"); }@OnLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_PAUSE)public void onPause() { Log.d(TAG, "onPause"); }@OnLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_STOP)public void onStop() { Log.d(TAG, "onStop"); }@OnLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_DESTROY)public void onDestroy() { Log.d(TAG, "onDestroy"); }
}

首先，我们需要实现LifecycleObserver这个接口，然后在我们的方法上加上@OnLifecycleEvent注解，注解值表示该方法对应生命周期的哪个函数，这里我们把所有生命周期函数都加上了，并简单地打印了一句Log。

我想有人会问，为什么这个class要命名Java7Observer ？没错，因为Java8中，官方推荐用另外一种方式：

public class Java8Observer implements DefaultLifecycleObserver {private static final String TAG = Java8Observer.class.getSimpleName();@Overridepublic void onCreate(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onCreate"); }@Overridepublic void onStart(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onStart"); }@Overridepublic void onResume(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onResume"); }@Overridepublic void onPause(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onPause"); }@Overridepublic void onStop(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onStop"); }@Overridepublic void onDestroy(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onDestroy"); }
}

理由很简单，Lifecycle源码中有一段注释：

/* .....* </pre>* If you use <b>Java 7 Language</b>, Lifecycle events are observed using annotations.* Once Java 8 Language becomes mainstream on Android, annotations will be deprecated, so between* {@link DefaultLifecycleObserver} and annotations,* you must always prefer {@code DefaultLifecycleObserver}.* <pre>* ......*/

翻译一下就是：“如果你丫的用的是java7，那你就用注解呗，但是我告诉你，一旦java8上位了，你那些注解就过时了，我劝你最好用DefaultLifecycleObserver”

3.将LifecycleObserver添加到Lifecycle的观察者列表

如果你使用新版本的AppcompatActivity（>26.1.0），可以这么写：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);// 直接调用getLifecycle()，添加ObservergetLifecycle().addObserver(new Java7Observer());getLifecycle().addObserver(new Java8Observer());}
}

如果你的AppCompatActivity没有更新到最新，那么你需要自实现LifecycleOwner接口，并在Activity生命周期函数中分发事件

public class MainActivity extends Activity implements LifecycleOwner {private LifecycleRegistry mLifecycleRegistry;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);mLifecycleRegistry = new LifecycleRegistry(this);mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_CREATE);mLifecycleRegistry.addObserver(new TestObserver());}@NonNull@Overridepublic Lifecycle getLifecycle() {return mLifecycleRegistry;}@Overridepublic void onStart() {super.onStart();mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_START);}@Overridepublic void onResume() {super.onResume();mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_RESUME);}@Overridepublic void onPause() {mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_PAUSE);super.onPause();}@Overridepublic void onStop() {mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_STOP);super.onStop();}@Overridepublic void onDestroy() {mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_DESTROY);super.onDestroy();}
}

ok，完事儿了，咱们跑起来看一哈，已经成功和生命周期关联上了。

能举个熟悉点的例子吗？

MVP想必大家都用过，或者听说过，View层通过Presenter层和Model层进行通信，因此Presenter层如果做了什么超出View生命周期的事，又没有及时释放内存，就会造成内存泄漏。

所以，原来的Presenter，为了响应生命周期，我们可能会这么写：

先定义所有的生命周期函数

public class MainPresenter {public void onCreate() { }public void onStart() { }public void onResume() { }public void onPause() { }public void onStop() { }public void onDestroy() { }
}

然后再与Activity生命周期一一绑定，如果有多个类似的需要响应生命周期的类，Activity的生命周期函数就会变得非常臃肿

public class MainActivity extends AppCompatActivity {private MainPresenter mPresenter;@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);mPresenter = new MainPresenter();mPresenter.onCreate();}@Overrideprotected void onResume() {super.onResume();mPresenter.onCreate();// VideoPlayer.onResume();// ...}@Overrideprotected void onStart() {super.onStart();mPresenter.onStart();// VideoPlayer.onStart();// ...}@Overrideprotected void onPause() {super.onPause();mPresenter.onPause();// VideoPlayer.onPause();// ...}@Overrideprotected void onStop() {super.onStop();mPresenter.onStop();// VideoPlayer.onStop();// ...}@Overrideprotected void onDestroy() {super.onDestroy();mPresenter.onDestroy();// VideoPlayer.onDestroy();// ...}
}

因此，Lifecycle就是为了解决这个痛点，将生命周期的响应分发到各个观察者中去，我们只需要在Activity中调用一行代码：

getLifecycle().addObserver(mPresenter);

代码量蹭蹭就下来了。诸如音视频播放、图片加载，这些吃内存大户，都应该响应生命周期，及时释放内存，否则很可能就会造成OOM。

二、知其然，还得知其所以然

在项目中引入一个库，却不懂是怎么实现的，是一件非常危险的行为，因此我们不仅要学会怎么用，还得知道其中的原理。

先看一张官方的图：

可以看到两个很显眼的单词：State和Event，这也是贯穿整个Lifecycle的两个概念：状态和事件。

Lifecycle将Activity的生命周期函数对应成State，生命周期改变，会造成State改变，而State变化将触发Event事件，从而被LifecycleObser接收。

State：状态，是Lifecycle中对应Activity生命周期的一种状态标识，从图中可以看到，它有INITIALIZED、DESTROYED、CREATED、STARTED、RESUMED这5中状态。
- INITIALIZED：对应Activity的onCreate之前的生命周期
- DESTROYED：对应Activity的onDestroy
- CREATED：对应Activity的onCreate到onStop之间的生命周期
- STARTED：对应Activity的onStart到onPause之间的生命周期
- RESUMED：对应Activity的onResume
Event：事件，当State发生变化时，Lifecycle会向已注册的LifecycleObserver发送事件，例如：当State从INITIALIZED变化到CREATED时，就会发出ON_CREATE事件。

因此，弄懂Lifecycle，其实也就是需要弄懂两件事：

State是如何与Activity/Fragment的生命周期绑定的？
Event事件是如何分发到LifecycleObserver的？

ok，带着这两个问题，我们开始看源码：

1.从AppCompatActivity的getLifecycle()开始

直接ctrl+左键跟进源码，由于AppCompatActivity继承自SupportActivity，我们发现，AppCompatActivity.getLifecycle()，最终定位在了SupportActivity.getLifecycle()方法中

public class SupportActivity extends Activity implements LifecycleOwner {......private LifecycleRegistry mLifecycleRegistry = new LifecycleRegistry(this);@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);ReportFragment.injectIfNeededIn(this);}@Overridepublic Lifecycle getLifecycle() {return mLifecycleRegistry;}......
}

不难看到：

最终getLifecycle()返回的是一个LifecycleRegistry 对象，所以所有对LifecycleObserver的操作都是由LifecycleRegistry 完成的
在onCreate()方法中，我们还看到了一个ReportFragment.injectIfNeededIn(this)，先做个标记，后面再说

2.LifecycleRegistry

字面意思：生命周期登记处

这个类是Lifecycle中最重要的一个类，它是Lifecycle的子类，起着添加观察者，响应生命周期事件，分发生命周期事件的作用

public class LifecycleRegistry extends Lifecycle {// LifecycleObserver Map，每一个Observer都有一个Stateprivate FastSafeIterableMap<LifecycleObserver, ObserverWithState> mObserverMap = new FastSafeIterableMap<>();// 当前的状态private State mState;// 生命周期拥有者，上述的SupportActivity继承了LifecycleOwnerprivate final WeakReference<LifecycleOwner> mLifecycleOwner;public LifecycleRegistry(@NonNull LifecycleOwner provider) {mLifecycleOwner = new WeakReference<>(provider);mState = INITIALIZED;}/*** 添加LifecycleObserver观察者，并将之前的状态分发给这个Observer,例如我们在onResume之后注册这个Observer，* 该Observer依然能收到ON_CREATE事件*/public void addObserver(@NonNull LifecycleObserver observer) {State initialState = mState == DESTROYED ? DESTROYED : INITIALIZED;ObserverWithState statefulObserver = new ObserverWithState(observer, initialState);ObserverWithState previous = mObserverMap.putIfAbsent(observer, statefulObserver);......// 例如：Observer初始状态是INITIALIZED，当前状态是RESUMED，需要将INITIALIZED到RESUMED之间的// 所有事件分发给Observer// while ((statefulObserver.mState.compareTo(targetState) < 0&& mObserverMap.contains(observer))) {pushParentState(statefulObserver.mState);statefulObserver.dispatchEvent(lifecycleOwner, upEvent(statefulObserver.mState));popParentState();targetState = calculateTargetState(observer);}......}/*** 处理生命周期事件*/public void handleLifecycleEvent(@NonNull Lifecycle.Event event) {State next = getStateAfter(event);moveToState(next);}/*** 改变状态*/private void moveToState(State next) {if (mState == next) {return;}mState = next;......sync();......}/*** 同步Observer状态，并分发事件*/private void sync() {LifecycleOwner lfecycleOwner = mLifecycleOwner.get();if (lifecycleOwner == null) {Log.w(LOG_TAG, "LifecycleOwner is garbage collected, you shouldn't try dispatch "+ "new events from it.");return;}while (!isSynced()) {mNewEventOccurred = false;// State中，状态值是从DESTROYED-INITIALIZED-CREATED-STARTED-RESUMED增大// 如果当前状态值 < Observer状态值，需要通知Observer减小状态值，直到等于当前状态值if (mState.compareTo(mObserverMap.eldest().getValue().mState) < 0) {backwardPass(lifecycleOwner);}Entry<LifecycleObserver, ObserverWithState> newest = mObserverMap.newest();// 如果当前状态值 > Observer状态值，需要通知Observer增大状态值，直到等于当前状态值if (!mNewEventOccurred && newest != null&& mState.compareTo(newest.getValue().mState) > 0) {forwardPass(lifecycleOwner);}}mNewEventOccurred = false;}/*** 向前传递事件，对应图中的INITIALIZED -> RESUMED* 增加Observer的状态值，直到状态值等于当前状态值*/private void forwardPass(LifecycleOwner lifecycleOwner) {Iterator<Entry<LifecycleObserver, ObserverWithState>> ascendingIterator =mObserverMap.iteratorWithAdditions();while (ascendingIterator.hasNext() && !mNewEventOccurred) {Entry<LifecycleObserver, ObserverWithState> entry = ascendingIterator.next();ObserverWithState observer = entry.getValue();while ((observer.mState.compareTo(mState) < 0 && !mNewEventOccurred&& mObserverMap.contains(entry.getKey()))) {pushParentState(observer.mState);// 分发状态改变事件observer.dispatchEvent(lifecycleOwner, upEvent(observer.mState));popParentState();}}}/*** 向后传递事件，对应图中的RESUMED -> DESTROYED* 减小Observer的状态值，直到状态值等于当前状态值*/private void backwardPass(LifecycleOwner lifecycleOwner) {Iterator<Entry<LifecycleObserver, ObserverWithState>> descendingIterator =mObserverMap.descendingIterator();while (descendingIterator.hasNext() && !mNewEventOccurred) {Entry<LifecycleObserver, ObserverWithState> entry = descendingIterator.next();ObserverWithState observer = entry.getValue();while ((observer.mState.compareTo(mState) > 0 && !mNewEventOccurred&& mObserverMap.contains(entry.getKey()))) {Event event = downEvent(observer.mState);// 分发状态改变事件pushParentState(getStateAfter(event));observer.dispatchEvent(lifecycleOwner, event);popParentState();}}}
}

我们再看看新版AppCompatActivity是如何将事件分发给LifecycleRegistry的，还记得SupportActivity中有这么一段逻辑吗：

public class SupportActivity extends Activity implements LifecycleOwner {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);ReportFragment.injectIfNeededIn(this);}
}

我们看看ReportFragment是什么

3.ReportFragment

public class ReportFragment extends Fragment {public static void injectIfNeededIn(Activity activity) {android.app.FragmentManager manager = activity.getFragmentManager();if (manager.findFragmentByTag(REPORT_FRAGMENT_TAG) == null) {manager.beginTransaction().add(new ReportFragment(), REPORT_FRAGMENT_TAG).commit();manager.executePendingTransactions();}}@Overridepublic void onStart() {super.onStart();dispatchStart(mProcessListener);dispatch(Lifecycle.Event.ON_START);}// ...... 其他生命周期也是同样调用了dispatch(Lifecycle.Event.xxx)分发事件@Overridepublic void onPause() {super.onPause();dispatch(Lifecycle.Event.ON_PAUSE);}private void dispatch(Lifecycle.Event event) {Activity activity = getActivity();if (activity instanceof LifecycleRegistryOwner) {((LifecycleRegistryOwner) activity).getLifecycle().handleLifecycleEvent(event);return;}if (activity instanceof LifecycleOwner) {Lifecycle lifecycle = ((LifecycleOwner) activity).getLifecycle();if (lifecycle instanceof LifecycleRegistry) {((LifecycleRegistry) lifecycle).handleLifecycleEvent(event);}}}
}

可以看到，SupportActivity添加了一个没有页面的ReportFragment，在ReportFragment的生命周期函数中，调用了LifecycleRegistry.handleLifecycleEvent()方法来分发生命周期事件。用一张图总结一下就是：

AppCompatActivity中添加了一个ReportFragment，其生命周期变化时，调用LifecycleRegistry.handleLifecycleEvent()方法通知LifecycleRegistry改变状态，LifecycleRegistry内部调用moveToState()改变状态，并调用每个LifecycleObserver.onStateChange()方法通知生命周期变化。

为什么不直接在SupportActivity的生命周期函数中给Lifecycle分发生命周期事件，而是要加一个Fragment呢？

因为不是所有的页面都继承AppCompatActivity，为了兼容非AppCompatActivity，所以封装一个同样具有生命周期的Fragment来给Lifecycle分发生命周期事件。

那我们不继承新版本AppCompatActivity时，Lifecycle是如何通过ReportFragment来分发生命周期事件的呢？

这里我们直接使用AndroidStudio强大的搜索功能，alt+F7搜索ReportFragment的调用者，我们发现：除了SupportActivity以外，还有两个地方使用到了ReportFragment：LifecycleDispatcher和ProcessLifecycleOwner

4.LifecycleDispatcher

字面意思：生命周期分发者

class LifecycleDispatcher {static void init(Context context) {((Application) context.getApplicationContext()).registerActivityLifecycleCallbacks(new DispatcherActivityCallback());}/*** 给所有子Fragment设置State*/private static void markState(FragmentManager manager, State state) {Collection<Fragment> fragments = manager.getFragments();if (fragments == null) {return;}for (Fragment fragment : fragments) {if (fragment == null) {continue;}markStateIn(fragment, state);if (fragment.isAdded()) {markState(fragment.getChildFragmentManager(), state);}}}private static void markStateIn(Object object, State state) {if (object instanceof LifecycleRegistryOwner) {LifecycleRegistry registry = ((LifecycleRegistryOwner) object).getLifecycle();registry.markState(state);}}// 通过注册Application.registerActivityLifecycleCallbacks来获取Activity的生命周期回调static class DispatcherActivityCallback extends EmptyActivityLifecycleCallbacks {@Overridepublic void onActivityCreated(Activity activity, Bundle savedInstanceState) {if (activity instanceof FragmentActivity) {((FragmentActivity) activity).getSupportFragmentManager().registerFragmentLifecycleCallbacks(mFragmentCallback, true);}// 给每个Activity添加ReportFragmentReportFragment.injectIfNeededIn(activity);}@Overridepublic void onActivityStopped(Activity activity) {if (activity instanceof FragmentActivity) {markState((FragmentActivity) activity, CREATED);}}@Overridepublic void onActivitySaveInstanceState(Activity activity, Bundle outState) {if (activity instanceof FragmentActivity) {markState((FragmentActivity) activity, CREATED);}}}
}

可以看到LifecycleDispatcher是通过注册Application.registerActivityLifecycleCallbacks来监听Activity的生命周期回调的。

在onActivityCreated()中添加ReportFragment，将Activity的生命周期交给ReportFragment去分发给LifecycleRegistry
在onActivityStopped()以及onActivitySaveInstanceState()中，将Activity及其所有子Fragment的State置为CREATED

5.ProcessLifecycleOwner

字面意思：线程生命周期拥有者

public class ProcessLifecycleOwner implements LifecycleOwner {public static LifecycleOwner get() { return sInstance; }static void init(Context context) {sInstance.attach(context);}void activityResumed() {mResumedCounter++;if (mResumedCounter == 1) {if (mPauseSent) {mRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_RESUME);mPauseSent = false;} else {mHandler.removeCallbacks(mDelayedPauseRunnable);}}}void activityPaused() {mResumedCounter--;if (mResumedCounter == 0) {mHandler.postDelayed(mDelayedPauseRunnable, TIMEOUT_MS);}}private ActivityInitializationListener mInitializationListener = new ActivityInitializationListener() {@Overridepublic void onCreate() {}@Overridepublic void onStart() {activityStarted();}@Overridepublic void onResume() {activityResumed();}};void attach(Context context) {mHandler = new Handler();mRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_CREATE);Application app = (Application) context.getApplicationContext();app.registerActivityLifecycleCallbacks(new EmptyActivityLifecycleCallbacks() {@Overridepublic void onActivityCreated(Activity activity, Bundle savedInstanceState) {ReportFragment.get(activity).setProcessListener(mInitializationListener);}@Overridepublic void onActivityPaused(Activity activity) {activityPaused();}@Overridepublic void onActivityStopped(Activity activity) {activityStopped();}});}
}

根据官方注释，我们可以了解到：

ProcessLifecycleOwner是用来监听Application生命周期的，因此它只会分发一次ON_CREATE事件，并且不会分发ON_DESTROY事件。
ProcessLifecycleOwner在Activity的onResume和onStop方法中都采用了Handle.postDelayed()方法，是为了处理Activity重建时比如横竖屏幕切换时，不会发送事件。
ProcessLifecycleOwner一般用来判断应用是在前台还是后台。但由于使用了Handle.postDelayed()，因此这个判断不是即时的，有默认700ms的延迟。
ProcessLifecycleOwner与LifecycleDispatcher一样，都是通过注册Application.registerActivityLifecycleCallbacks来监听Activity的生命周期回调，来给每个Activity添加ReportFragment的。

那么问题又来了，ProcessLifecycleOwner和LifecycleDispatcher两个类是在哪里初始化呢？

从源码中我们看到，他们的入口都是init(Context)，继续搜索源码，我们发现：

public class ProcessLifecycleOwnerInitializer extends ContentProvider {@Overridepublic boolean onCreate() {LifecycleDispatcher.init(getContext());ProcessLifecycleOwner.init(getContext());return true;}// ......
}AndroidManifest.xml
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">......<providerandroid:name="android.arch.lifecycle.ProcessLifecycleOwnerInitializer"android:authorities="me.baron.achitecturelearning.lifecycle-trojan"android:exported="false"android:multiprocess="true" />
</manifest>

了然，Lifecycle自动在我们的AndroidManifest.xml中添加了一个ContentProvider，用于初始化ProcessLifecycleOwner和LifecycleDispatcher，这么做的好处是，不需要我们在Application中显示调用，不需要我们写一行代码。

总结

回到我们最初的两个问题：

State是如何与Activity/Fragment的生命周期绑定的？

在Activity中添加一个ReportFragment(如果你的Activity继承AppCompatActivity，会在父类的onCreate()中添加ReportFragment，否则由LifecycleDispatcher添加)，在ReportFragment生命周期函数中调用LifecycleRegistry.handleLifecycleEvent()方法改变State。

Event事件是如何分发到LifecycleObserver的？

LifecycleRegistry在收到handleLifecycleEvent()后，内部调用moveToState()方法，改变State值，每一次State值改变，都会调用LifecycleObserver.onStateChanged()方法将Event分发到LifecycleObserver

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