Android-Lifecycle超能解析-生命周期的那些事儿

摘要：将的生命周期函数对应成，生命周期改变，会造成改变，而变化将触发事件，从而被接收。与一样，都是通过注册来监听的生命周期回调，来给每个添加的。

版权声明：本文已授权微信公众号：Android必修课，转载请申明出处
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。

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"
}

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();

    @Override
    public void onCreate(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onCreate"); }

    @Override
    public void onStart(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onStart"); }

    @Override
    public void onResume(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onResume"); }

    @Override
    public void onPause(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onPause"); }

    @Override
    public void onStop(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onStop"); }

    @Override
    public void onDestroy(@NonNull LifecycleOwner owner) { Log.d(TAG, "onDestroy"); }
}

理由很简单，Lifecycle源码中有一段注释：

/* .....
 * 

 * ......
 */

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”

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

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        // 直接调用getLifecycle()，添加Observer
        getLifecycle().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;

    @Override
    protected 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
    @Override
    public Lifecycle getLifecycle() {
        return mLifecycleRegistry;
    }

    @Override
    public void onStart() {
        super.onStart();
        mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_START);
    }

    @Override
    public void onResume() {
        super.onResume();
        mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_RESUME);
    }

    @Override
    public void onPause() {
        mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_PAUSE);
        super.onPause();
    }

    @Override
    public void onStop() {
        mLifecycleRegistry.handleLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_STOP);
        super.onStop();
    }

    @Override
    public 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。

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;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        mPresenter = new MainPresenter();
        mPresenter.onCreate();
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        mPresenter.onCreate();
        // VideoPlayer.onResume();
        // ...
    }

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        mPresenter.onStart();
        // VideoPlayer.onStart();
        // ...
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        mPresenter.onPause();
        // VideoPlayer.onPause();
        // ...
    }

    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        mPresenter.onStop();
        // VideoPlayer.onStop();
        // ...
    }

    @Override
    protected 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。

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：

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);

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        ReportFragment.injectIfNeededIn(this);
    }

    @Override
    public 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

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State
    private FastSafeIterableMap 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LifecycleOwner
    private final WeakReference 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 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> ascendingIterator =
                mObserverMap.iteratorWithAdditions();
        while (ascendingIterator.hasNext() && !mNewEventOccurred) {
            Entry 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> descendingIterator =
                mObserverMap.descendingIterator();
        while (descendingIterator.hasNext() && !mNewEventOccurred) {
            Entry 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 {
    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        ReportFragment.injectIfNeededIn(this);
    }
}

我们看看ReportFragment是什么

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();
        }
    }

    @Override
    public 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

    @Override
    public 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

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 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 {
            @Override
            public void onActivityCreated(Activity activity, Bundle savedInstanceState) {
                if (activity instanceof FragmentActivity) {
                    ((FragmentActivity) activity).getSupportFragmentManager()
                            .registerFragmentLifecycleCallbacks(mFragmentCallback, true);
                }
                // 给每个Activity添加ReportFragment
                ReportFragment.injectIfNeededIn(activity);
            }

            @Override
            public void onActivityStopped(Activity activity) {
                if (activity instanceof FragmentActivity) {
                    markState((FragmentActivity) activity, CREATED);
                }
            }

            @Override
            public 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

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() {
        @Override
        public void onCreate() {}

        @Override
        public void onStart() {
            activityStarted();
        }

        @Override
        public 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() {
            @Override
            public void onActivityCreated(Activity activity, Bundle savedInstanceState) {
                ReportFragment.get(activity).setProcessListener(mInitializationListener);
            }

            @Override
            public void onActivityPaused(Activity activity) {
                activityPaused();
            }

            @Override
            public 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 {
    @Override
    public boolean onCreate() {
        LifecycleDispatcher.init(getContext());
        ProcessLifecycleOwner.init(getContext());
        return true;
    }
    // ......
}


AndroidManifest.xml

  ......
  

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。

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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