你真的了解ViewModel的设计思想吗？

引言

在Android开发中，数据的管理是一个至关重要的问题。随着应用复杂度的增加，我们需要一种能够有效管理数据和处理UI相关逻辑的机制。Android架构组件中的ViewModel应运而生。本文将深入探讨ViewModel的原理，并介绍其高级运用，旨在帮助开发者更好地理解和运用这一组件。

什么是ViewModel？

ViewModel是一种设计模式，它的目标是将UI控制器（Activity、Fragment等）与数据分离，同时保持UI的状态。在Android中，ViewModel通常用于存储和管理与UI相关的数据，以确保这些数据在屏幕旋转或配置更改等情况下不会丢失。

原理解析

ViewModel的原理是基于ViewModelStore类。ViewModelStore类是一个存储ViewModel的容器。当UI控制器创建时，系统会为其创建一个ViewModelStore实例。当 UI控制器销毁时，系统会销毁其对应的ViewModelStore实例。

ViewModel在创建时，会将自身注册到其所在的ViewModelStore实例中。当UI控制器销毁时，系统会从其对应的ViewModelStore实例中移除ViewModel。

open class ViewModelStore {

    //存储viewmodel
    private val map = mutableMapOf<String, ViewModel>()
    ...

}

// 自动创建
getLifecycle().addObserver(new LifecycleEventObserver() {
    @Override
    public void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source,
            @NonNull Lifecycle.Event event) {
        ensureViewModelStore();
        getLifecycle().removeObserver(this);
    }
});

// 销毁
getLifecycle().addObserver(new LifecycleEventObserver() {
    @Override
    public void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source,
            @NonNull Lifecycle.Event event) {
        if (event == Lifecycle.Event.ON_DESTROY) {
            // Clear out the available context
            mContextAwareHelper.clearAvailableContext();
            // And clear the ViewModelStore
            if (!isChangingConfigurations()) {
                getViewModelStore().clear();
            }
            mReportFullyDrawnExecutor.activityDestroyed();
        }
    }
});

所以ViewModelStore的创建与ViewModel的销毁，都与Lifecycle有关，这样就让ViewModel具有以下特性：

生命周期感知: ViewModel是生命周期感知的，它会自动跟踪UI控制器的生命周期，并在适当的时候进行清理。这意味着我们无需担心内存泄漏或不必要的资源占用。
持久性存储: ViewModel可以存储大量的数据，并且在配置更改时仍然保持活动。这是通过将ViewModel与UI控制器分离，将其保存在ViewModelStore中实现的。
数据共享: 多个UI控制器可以共享同一个ViewModel，这为不同组件之间的数据共享提供了便利。这对于在Activity和Fragment之间传递数据非常有用。

为什么需要ViewModelStore

ViewModelStore是用于管理ViewModel实例的生命周期的一种机制。它的存在是为了解决以下问题：

生命周期一致性：在Android开发中，我们经常遇到配置更改（如屏幕旋转）导致Activity或Fragment被销毁并重新创建的情况。这种情况下，我们希望保持与UI相关的数据的一致性，即使UI重新创建，数据也不会丢失。ViewModelStore通过管理ViewModel实例的生命周期，确保在重新创建UI时，旧的ViewModel实例被正确地销毁，而新的ViewModel实例被正确地创建。
资源管理：每个ViewModel实例可能持有一些资源，如数据库连接、网络连接等。如果这些资源没有被正确地释放，就会导致内存泄漏和资源浪费。ViewModelStore通过在适当的时机销毁ViewModel实例，确保这些资源可以被正确地释放，避免了内存泄漏和资源浪费。
数据共享：ViewModelStore允许多个组件共享同一个ViewModel实例。这在某些情况下非常有用，比如一个Activity和它的多个Fragment需要访问和更新相同的数据。通过使用ViewModelStore，这些组件可以共享同一个ViewModel实例，避免了数据的重复加载和同步问题。

简单示例

以下是一个简单的ViewModel示例，演示了如何使用ViewModel来保存和管理数据：

class MyViewModel : ViewModel() {
    private val state = MutableLiveData<String>()

    fun setData(value: String) {
        sate.value = value
    }

    fun getData(): LiveData<String> {
        return state
    }
}

class MyActivity : AppCompatActivity() {

    private val viewModel: MyViewModel by viewModels()

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        // 观察 ViewModel 的数据变化
        viewModel.getData().observe(this, { data ->
            // 更新 UI
        })
    }
}

在上述代码中，ViewModel包含一个MutableLiveData来存储数据。通过setData和getData方法，我们可以设置和获取数据。这个ViewModel将在配置更改时保持活动，确保数据不会丢失。

高级运用

使用SavedStateHandle

SavedStateHandle是一个可用于在配置更改后保持数据的工具。它允许我们将数据与ViewModel关联，以便在应用重新创建时检索。

class MyViewModel(private val savedStateHandle: SavedStateHandle) : ViewModel() {
    private val dataKey = "data_key"

    fun setData(value: String) {
        savedStateHandle.set(dataKey, value)
    }

    fun getData(): String? {
        return savedStateHandle.get(dataKey)
    }
}

处理异步操作

ViewModel可以与协程结合，以处理异步操作。这使得在ViewModel中执行耗时操作成为可能，而不会阻塞UI线程。

class MyViewModel : ViewModel() {
    private val data = MutableLiveData<String>()

    fun fetchData() {
        viewModelScope.launch {
            // 执行耗时操作
            val result = fetchDataFromRepository()
            data.value = result
        }
    }

    fun getData(): LiveData<String> {
        return data
    }
}

使用Factory

ViewModelProvider.Factory用于自定义ViewModel的创建过程，可以传递参数ViewModel的构造函数。

class MyViewModelFactory(private val repository: MyRepository) : ViewModelProvider.Factory {

    override fun <T : ViewModel?> create(modelClass: Class<T>): T {
        if (modelClass.isAssignableFrom(MyViewModel::class.java)) {
            return MyViewModel(repository) as T
        }
        throw IllegalArgumentException("Unknown ViewModel class")
    }
}

注意事项和优化技巧

避免在ViewModel中持有View的引用，以防止内存泄漏。
将ViewModel的职责限制在处理UI相关的逻辑，不要包含过多的业务逻辑。
谨慎使用SavedStateHandle，避免将大量数据存储在其中导致性能问题。

结语

通过深入理解ViewModel的原理和高级运用，我们可以更好地利用这一强大的架构组件。ViewModel的设计模式和生命周期感知使其成为Android开发中不可或缺的一部分。希望本文能够帮助大家更好地应用和理解ViewModel。