Jetpack—LiveData组件的缺陷以及应对策略
一、前言 为了解决Android-App开发以来一直存在的架构设计混乱的问题，谷歌推出了Jetpack-MVVM的全家桶解决方案。作为整个解决方案的核心-LiveData，以其生命周期安全，内存安全等优点，甚至有逐步取代EventBus，RxJava作为Android端状态分发组件的趋势。 官网商城app团队在深度使用LiveData的过程中，也遇到了一些困难，尤其是在LiveData的观察者使用上踩到了不少坑，我们把这些经验在这里做一次总结与分享。 二、Observer到底可以接收多少次回调 2.1 为什么最多收到2个通知 这是一个典型的案例，在调试消息总线的场景时，我们通常会在消息的接收者那里打印一些log日志方便我们定位问题，然而日志的打印有时候也会给我们的问题定位带来一定的迷惑性，可以看下面的例子。 我们首先定义一个极简的ViewModel: public class TestViewModel extends ViewModel { private MutableLiveData<String> currentName; public MutableLiveData<String> getCurrentName() { if (currentName == null) { currentName = new MutableLiveData<String>(); } return currentName; } } 然后看下我们的activity代码； public class JavaTestLiveDataActivity extends AppCompatActivity { private TestViewModel model; private String test="12345"; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_java_test_live_data); model = new ViewModelProvider(this).get(TestViewModel.class); test3(); model.getCurrentName().setValue("3"); } private void test3() { for (int i = 0; i < 10; i++) { model.getCurrentName().observe(this, new Observer<String>() { @Override public void onChanged(String s) { Log.v("ttt", "s:" + s); } }); } } } 大家可以想一下，这段程序运行的结果会是多少？我们创建了一个Livedata，然后对这个Livedata Observe了10次，每次都是new出不同的Observer对象，看上去我们对一个数据源做了10个观察者的绑定。当我们修改这个数据源的时候，我们理应有10条通知。运行一下看看执行结果： 2021-11-21 15:20:07.662 27500-27500/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 2021-11-21 15:20:07.662 27500-27500/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 奇怪，为什么我明明注册了10个观察者，但是只收到了2个回调通知？换种写法试试？ 我们在Log的代码里增加一部分内容比如打印下hashCode再看下执行结果： 2021-11-21 15:22:59.377 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:217112568 2021-11-21 15:22:59.377 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:144514257 2021-11-21 15:22:59.377 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:72557366 2021-11-21 15:22:59.377 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:233087543 2021-11-21 15:22:59.377 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:22021028 2021-11-21 15:22:59.377 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:84260109 2021-11-21 15:22:59.377 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:94780610 2021-11-21 15:22:59.377 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:240593619 2021-11-21 15:22:59.377 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:207336976 2021-11-21 15:22:59.378 27912-27912/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 hashCode:82154761 这次结果就正常了,其实对于很多消息总线的调试都有类似的问题。 实际上对于Log系统来说，如果他判定时间戳一致的情况下，后面的Log内容也一致，那么他就不会重复打印内容了。这里一定要注意这个细节，否则在很多时候，会影响我们对问题的判断。再回到我们之前没有添加hashCode的代码，再仔细看看也就明白了：只是Log打印了两条而已，但是通知是收到了10次的，为啥打印两条？因为你的时间戳一致，后续的内容也一致。 2.2 奇怪的编译优化 事情到这还没结束，看下图： 上述的代码跑在android studio里面会变灰，相信很多有代码洁癖的人一看就知道为啥，这不就是Java8的lambda嘛，ide自动给提示给我们让我们优化一下写法呗，而且鼠标一点就自动优化了，贼方便。 灰色没有了，代码变的简洁了，kpi在向我招手了，运行一下试试： 2021-11-21 15:31:50.386 29136-29136/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 奇怪，为啥这次只有一个日志了？难道还是Log日志系统的原因？那我加个时间戳试试： 再看下执行结果： 2021-11-21 15:34:33.559 29509-29509/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 time:1637480073559 奇怪，为什么还是只打印了一条log？我这里for循环add了10次观察者呀。难道是lambda导致的问题？嗯，我们可以把Observer的数量打出来看看，看看到底是哪里出了问题。看下源码，如下图所示：我们的观察者实际上都是存在这个map里面的，我们取出来这个map的size就可以知道原因了。 反射取一下这个size，注意我们平常使用的LiveData是MutableLiveData，而这个值是在LiveData里，所以是getSuperclass()。 private void hook(LiveData liveData) throws Exception { Field map = liveData.getClass().getSuperclass().getDeclaredField("mObservers"); map.setAccessible(true); SafeIterableMap safeIterableMap = (SafeIterableMap) map.get(liveData); Log.v("ttt", "safeIterableMap size:" + safeIterableMap.size()); } 再看下执行结果： 2021-11-21 15:40:37.010 30043-30043/com.smart.myapplication V/ttt: safeIterableMap size:1 2021-11-21 15:40:37.013 30043-30043/com.smart.myapplication V/ttt: s:3 time:1637480437013 果然这里的map size是1，并不是10，那肯定只能收到1条通知了。那么问题来了，我明明是for循环添加了10个观察者啊，为啥一改成lambda的写法，我的观察者就变成1个了？遇事不决我们反编译(用jadx直接反编译我们的debug app)一下看看。 private void test3() { for (int i = 0; i < 10; i++) { this.model.getCurrentName().observe(this, $$Lambda$JavaTestLiveDataActivity$zcrCJYfWItRTy4AC_xWfANwZkzE.INSTANCE); } } public final /* synthetic */ class $$Lambda$JavaTestLiveDataActivity$zcrCJYfWItRTy4AC_xWfANwZkzE implements Observer { public static final /* synthetic */ $$Lambda$JavaTestLiveDataActivity$zcrCJYfWItRTy4AC_xWfANwZkzE INSTANCE = new $$Lambda$JavaTestLiveDataActivity$zcrCJYfWItRTy4AC_xWfANwZkzE(); private /* synthetic */ $$Lambda$JavaTestLiveDataActivity$zcrCJYfWItRTy4AC_xWfANwZkzE() { } public final void onChanged(Object obj) { Log.v("ttt", "s:" + ((String) obj)); } } 已经很清晰的看出来，这里因为使用了Java8 lambda的写法，所以编译器在编译的过程中自作聪明了一下，自动帮我们优化成都是添加的同一个静态的观察者，并不是10个，这就解释了为什么会出现map size为1的情况了。我们可以再把lambda的写法删除掉，再看看反编译的结果就正常了。 还剩最后一个问题，这个lamda的优化是不分任何场景一直生效的嘛？我们换个写法试试： private String outer = "123456"; private void test3() { for (int i = 0; i < 10; i++) { model.getCurrentName().observe(this, s -> Log.v("ttt", "s:" + s + outer)); } } 注意看，我们这种写法虽然也是用了lambda，但是我们引入了外部变量，和之前的lambda的写法是不一样的，看下这种写法反编译的结果； private void test3() { for (int i = 0; i < 10; i++) { this.model.getCurrentName().observe(this, new Observer() { public final void onChanged(Object obj) { JavaTestLiveDataActivity.this.lambda$test33$0$JavaTestLiveDataActivity((String) obj); } }); } } 看到new关键字就放心了，这种写法就可以绕过Java8 lambda编译的优化了。 1.3 Kotlin的lambda写法会有坑吗 考虑到现在大多数人都会使用Kotlin语言，我们也试试看Kotlin的lamda写法会不会也和Java8的lambda一样会有这种坑？ 看下Kotlin中 lambda的写法： fun test2() { val liveData = MutableLiveData<Int>() for (i in 0..9) { liveData.observe(this, { t -> Log.v("ttt", "t:$t") }) } liveData.value = 3 } 再看下反编译的结果： public final void test2() { MutableLiveData liveData = new MutableLiveData(); int i = 0; do { int i2 = i; i++; liveData.observe(this, $$Lambda$KotlinTest$6ZY8yysFE1G_4okj2E0STUBMfmc.INSTANCE); } while (i <= 9); liveData.setValue(3); } public final /* synthetic */ class $$Lambda$KotlinTest$6ZY8yysFE1G_4okj2E0STUBMfmc implements Observer { public static final /* synthetic */ $$Lambda$KotlinTest$6ZY8yysFE1G_4okj2E0STUBMfmc INSTANCE = new $$Lambda$KotlinTest$6ZY8yysFE1G_4okj2E0STUBMfmc(); private /* synthetic */ $$Lambda$KotlinTest$6ZY8yysFE1G_4okj2E0STUBMfmc() { } public final void onChanged(Object obj) { KotlinTest.m1490test2$lambda3((Integer) obj); } } 看来Kotlin的lambda编译和Java8 lambda的编译是一样激进的，都是在for循环的基础上 默认帮你优化成一个对象了。同样的，我们也看看让这个lambda访问外部的变量，看看还有没有这个“负优化”了。 val test="12345" fun test2() { val liveData = MutableLiveData<Int>() for (i in 0..9) { liveData.observe(this, { t -> Log.v("ttt", "t:$t $test") }) } liveData.value = 3 } 看下反编译的结果： public final void test2() { MutableLiveData liveData = new MutableLiveData(); int i = 0; do { int i2 = i; i++; liveData.observe(this, new Observer() { public final void onChanged(Object obj) { KotlinTest.m1490test2$lambda3(KotlinTest.this, (Integer) obj); } }); } while (i <= 9); liveData.setValue(3); } 一切正常了。最后我们再看看 普通Kotlin的非lambda写法 是不是和Java的非lambda写法一样呢？ fun test1() { val liveData = MutableLiveData<Int>() for (i in 0..9) { liveData.observe(this, object : Observer<Int> { override fun onChanged(t: Int?) { Log.v("ttt", "t:$t") } }) } liveData.value = 3 } 看下反编译的结果： public final void test11() { MutableLiveData liveData = new MutableLiveData(); int i = 0; do { int i2 = i; i++; liveData.observe(this, new KotlinTest$test11$1()); } while (i <= 9); liveData.setValue(3); } 一切正常，到这里我们就可以下一个结论了。 对于for循环中间使用lambda的场景，当你的lambda中没有使用外部的变量或者函数的时候，那么不管是Java8的编译器还是Kotlin的编译器都会默认帮你优化成使用同一个lambda。 编译器的出发点是好的，for循环中new不同的对象，当然会导致一定程度的性能下降(毕竟new出来的东西最后都是要gc的)，但这种优化往往可能不符合我们的预期，甚至有可能在某种场景下造成我们的误判，所以使用的时候一定要小心。 二、LiveData为何会收到Observe之前的消息 2.1 分析源码找原因 我们来看一个例子： fun test1() { val liveData = MutableLiveData<Int>() Log.v("ttt","set live data value") liveData.value = 3 Thread{ Log.v("ttt","wait start") Thread.sleep(3000) runOnUiThread { Log.v("ttt","wait end start observe") liveData.observe(this, { t -> Log.v("ttt", "t:$t") }) } }.start() } 这段代码的意思是我先更新了一个livedata的值为3，然后3s之后我livedata 注册了一个观察者。这里要注意了，我是先更新的livedata的值，过了一段时间以后才注册的观察者，那么此时，理论上我应该是收不到livedata消息的。因为你是先发的消息，我后面才观察的，但程序的执行结果却是： 2021-11-21 16:27:22.306 32275-32275/com.smart.myapplication V/ttt: set live data value 2021-11-21 16:27:22.306 32275-32388/com.smart.myapplication V/ttt: wait start 2021-11-21 16:27:25.311 32275-32275/com.smart.myapplication V/ttt: wait end start observe 2021-11-21 16:27:25.313 32275-32275/com.smart.myapplication V/ttt: t:3 这个就很诡异了，而且不符合一个我们常见的消息总线框架的设计。来看看源码到底是咋回事？ 每次observe的时候我们会创建一个wrapper，看下这个wrapper是干啥的。 注意这个wrapper有一个onStateChanged方法，这是整个事件分发的核心，我们暂且记住这个入口，再回到我们之前的observe方法，最后一行是调用了addObserver方法，我们看看这个方法里做了啥。 最终流程会走到这个dispatchEvent方法里，继续跟。 这个mLifeCycleObserver其实就是我们一开始observe那个方法里new出来的LifecycleBoundObserver对象了，也就是那个wrapper的变量。这个onStateChanged方法经过一系列的调用最终会走到如下图所示的considerNotify方法。 而整个considerNotify方法的作用只有一个。 就是判断mLastVersion和mVersion的值，如果mLastVersion的值<mversion的值，那么就会触发observer的onchaged方法了，也就是会回调到我们的观察者方法里面<strong="">。 我们来看看这2个值咋变化的。首先看这个mVersion； 可以看出来这个值默认值就是start_version也就是-1。但是每次setValue的时候这个值都会加1。 而我们observer里面的mLastVersion 它的初始值就是-1。 最后总结一下： Livedata的mVersion初始值是-1。 经过一次setValue以后她的值就变成了0。 后续每次observe的时候会创建一个ObserverWrapper。 Wrapper她里面有一个mLastVersion 这个值是-1，observe的函数调用最终会经过一系列的流程走到considerNotify方法中此时 LiveData的mVersion是0。 0显然是大于observer的mLastVersion-1的，所以此时就一定会触发observer的监听函数了。 2.2 配合ActivityViewModels要小心 Livedata的这种特性，在某些场景下会引发灾难性的后果，比如说，单Activity多Fragment的场景下，在没有Jetpack-mvvm组件之前，要让Activity-Fragment 实现数据同步是很不方便的 ，但是有了Jetpack-mvvm组件之后，要实现这套机制会变的非常容易。可以看下官网上的例子： class SharedViewModel : ViewModel() { val selected = MutableLiveData<Item>() fun select(item: Item) { selected.value = item } } class MasterFragment : Fragment() { private lateinit var itemSelector: Selector private val model: SharedViewModel by activityViewModels() override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) { super.onViewCreated(view, savedInstanceState) itemSelector.setOnClickListener { item -> // Update the UI } } } class DetailFragment : Fragment() { private val model: SharedViewModel by activityViewModels() override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) { super.onViewCreated(view, savedInstanceState) model.selected.observe(viewLifecycleOwner, Observer<Item> { item -> // Update the UI }) } } 只要让2个fragment之间共享这套 ActivityViewModel 即可。使用起来很方便，但是某些场景下却会导致一些严重问题。来看这个场景，我们有一个activity默认显ListFragment，点击了ListFragment以后我们会跳转到DetailFragment，来看下代码： class ListViewModel : ViewModel() { private val _navigateToDetails = MutableLiveData<Boolean>() val navigateToDetails : LiveData<Boolean> get() = _navigateToDetails fun userClicksOnButton() { _navigateToDetails.value = true } } 再看下核心的ListFragment； class ListFragment : Fragment() { private val model: ListViewModel by activityViewModels() override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) { super.onCreate(savedInstanceState) } override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) { super.onViewCreated(view, savedInstanceState) model.navigateToDetails.observe(viewLifecycleOwner, { t -> if (t) { parentFragmentManager.commit { replace<DetailFragment>(R.id.fragment_container_view) addToBackStack("name") } } }) } override fun onCreateView( inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?, savedInstanceState: Bundle? ): View? { // Inflate the layout for this fragment return inflater.inflate(R.layout.fragment_list, container, false).apply { findViewById<View>(R.id.to_detail).setOnClickListener { model.userClicksOnButton() } } } } 可以看出来我们的实现机制就是点击了按钮以后我们调用viewModel的userClicksOnButton方法将navigateToDetails这个livedata的值改成true，然后监听这个LiveData值，如果是true的话就跳转到Detail 这个详情的fragment。 这个流程初看是没问题的，点击以后确实能跳转到DetailFragment，但是当我们在DetailFragment页面点击了返回键以后，理论上会回到ListFragment，但实际的执行结果是回到ListFragment以后马上又跳到DetailFragment了。 这是为啥？问题其实就出现在Fragment生命周期这里，当你按了返回键以后，ListFragment的onViewCreated又一次会被执行，然后这次你observe了，Livedata之前的值是true，于是又会触发跳转到DetailFragment的流程。导致你的页面再也回不到列表页了。 2.3 解决方案一：引入中间层 俗话说的好，计算机领域中的所有问题都可以通过引入一个中间层来解决。这里也一样，我们可以尝试“一个消息只被消费一次”的思路来解决上述的问题。例如我们将LiveData的值包一层： class ListViewModel : ViewModel() { private val _navigateToDetails = MutableLiveData<Event<Boolean>>() val navigateToDetails : LiveData<Event<Boolean>> get() = _navigateToDetails fun userClicksOnButton() { _navigateToDetails.value = Event(true) } } open class Event<out T>(private val content: T) { var hasBeenHandled = false private set // 只允许外部读 不允许外部写这个值 /** * 通过这个函数取的value 只能被消费一次 */ fun getContentIfNotHandled(): T? { return if (hasBeenHandled) { null } else { hasBeenHandled = true content } } /** * 如果想消费之前的value 那就直接调用这个方法即可 */ fun peekContent(): T = content } 这样我们在做监听的时候只要调用getContentIfNotHandled()这个方法即可: model.navigateToDetails.observe(viewLifecycleOwner, { t -> t.getContentIfNotHandled()?.let { if (it){ parentFragmentManager.commit { replace<DetailFragment>(R.id.fragment_container_view) addToBackStack("name") } } } }) 2.4 解决方案二：Hook LiveData的observe方法 前文我们分析过，每次observe的时候，mLastVersion的值小于 mVersion的值 是问题产生的根源，那我们利用反射，每次observer的时候将mLastVersion的值设置成与version相等不就行了么。 class SmartLiveData<T> : MutableLiveData<T>() { override fun observe(owner: LifecycleOwner, observer: Observer<in T>) { super.observe(owner, observer) //get livedata version val livedataVersion = javaClass.superclass.superclass.getDeclaredField("mVersion") livedataVersion.isAccessible = true // 获取livedata version的值 val livedataVerionValue = livedataVersion.get(this) // 取 mObservers Filed val mObserversFiled = javaClass.superclass.superclass.getDeclaredField("mObservers") mObserversFiled.isAccessible = true // 取 mObservers 对象 val objectObservers = mObserversFiled.get(this) // 取 mObservers 对象 所属的class SafeIterableMap val objectObserversClass = objectObservers.javaClass val methodGet = objectObserversClass.getDeclaredMethod("get", Any::class.java) methodGet.isAccessible = true //LifecycleBoundObserver val objectWrapper = (methodGet.invoke(objectObservers, observer) as Map.Entry<*, *>).value //ObserverWrapper val mLastVersionField = objectWrapper!!.javaClass.superclass.getDeclaredField("mLastVersion") mLastVersionField.isAccessible = true //将 mVersion的值 赋值给 mLastVersion 使其相等 mLastVersionField.set(objectWrapper, livedataVerionValue) } } 2.5 解决方案三：使用Kotlin-Flow 如果你还在使用Kotlin，那么此问题的解决方案则更加简单，甚至连过程都变的可控。在今年的谷歌I/O大会中，Yigit 在Jetpack的 AMA 中明确指出了 Livedata的存在就是为了照顾Java的使用者，短期内会继续维护（含义是什么大家自己品品），作为Livedata的替代品Flow会在今后渐渐成为主流(毕竟现在Kotlin渐渐成为主流)，那如果使用了Flow，上述的情况则可以迎刃而解。 改写viewModel class ListViewModel : ViewModel() { val _navigateToDetails = MutableSharedFlow<Boolean>() fun userClicksOnButton() { viewModelScope.launch { _navigateToDetails.emit(true) } } } 然后改写下监听的方式即可； override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) { super.onViewCreated(view, savedInstanceState) lifecycleScope.launch { model._navigateToDetails.collect { if (it) { parentFragmentManager.commit { replace<DetailFragment>(R.id.fragment_container_view) addToBackStack("name") } } } } } 我们重点看SharedFlow这个热流的构造函数； 他的实际作用就是：当有新的订阅者collect的时候（可以理解为collect就是Livedata中的observe），发送几个(replay)collect之前已经发送过的数据给它,默认值是0。所以我们上述的代码是不会收到之前的消息的。大家在这里可以试一下 把这个replay改成1，即可复现之前Livedata的问题。相比于前面两种解决方案，这个方案更加优秀，唯一的缺点就是Flow不支持Java，仅支持Kotlin。 三、总结 整体上来说，即使现在有了Kotlin Flow，LiveData也依旧是目前Android客户端架构组件中不可缺少的一环，毕竟它的生命周期安全和内存安全实在是太香，可以有效降低我们平常业务开发中的负担，在使用他的时候我们只要关注3个方面即可避坑： 谨慎使用Android Studio给出的lambda智能提示 多关注是否真的需要Observe 在注册监听之前的消息 Activity与Fragment之间使用ActivityViewModel时要小心处理。 作者：vivo互联网前端团队-Wu Yue
