kotlin中的模块化结构组件及工作原理
作者：每次的天空
本文介绍了Kotlin中模块化结构组件,包括ViewModel、LiveData、Room和Navigation的工作原理和基础使用,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,感兴趣的朋友一起看看吧
模块化结构组件包含ViewModel、LiveData、Room 和 Navigation ，我将讲解它们的工作原理和基础使用。
ViewModel 工作原理
- 创建与存储机制：当调用
ViewModelProvider的get方法获取ViewModel实例时，ViewModelProvider会先检查ViewModelStore中是否已存在该类型的实例。若存在则直接返回，若不存在则使用ViewModelProvider.Factory创建新实例并存储在ViewModelStore中。每个Activity和Fragment都有各自对应的ViewModelStore，用于管理其内部的ViewModel实例。 - 生命周期管理：
ViewModel的生命周期与关联的Activity或Fragment紧密相关，但又有区别。在配置更改（如屏幕旋转）时，Activity或Fragment会重新创建，而ViewModelStore会被保留，所以ViewModel实例也得以保留，从而保证数据的一致性。当Activity或Fragment被销毁（非因配置更改）时，ViewModelStore会调用clear方法，进而调用ViewModel的onCleared方法，让开发者可以在此进行资源释放操作。
ViewModel 通过 ViewModelStore 存储实例，在配置更改时保留数据，在关联组件非配置更改销毁时释放资源。
// 定义 ViewModel 类
import androidx.lifecycle.ViewModel
import androidx.lifecycle.MutableLiveData
class NewsViewModel : ViewModel() {
// 定义 LiveData 存储新闻列表
private val _newsList = MutableLiveData<List<String>>()
val newsList: LiveData<List<String>> = _newsList
init {
// 模拟从网络或数据库获取新闻数据
fetchNews()
}
private fun fetchNews() {
// 这里可以替换为真实的网络请求或数据库查询
val mockNews = listOf("新闻1", "新闻2", "新闻3")
_newsList.value = mockNews
}
}
// 在 Activity 中使用 ViewModel
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import android.os.Bundle
import androidx.lifecycle.ViewModelProvider
import kotlinx.android.synthetic.main.activity_main.*
class MainActivity : AppCompatActivity() {
private lateinit var newsViewModel: NewsViewModel
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView{"name":"GodelPlugin","parameters":{"input":"\"setContentView(R.layout.activity_main)\""}}<|FunctionExecuteEnd|><|FunctionExecuteResult|>setContentView(R.layout.activity_main)<|FunctionExecuteResultEnd|>
// 获取 ViewModel 实例
newsViewModel = ViewModelProvider(this).get(NewsViewModel::class.java)
// 观察 LiveData 数据变化
newsViewModel.newsList.observe(this, { news ->
// 更新 UI
news.forEach {
textView.append("$it\n")
}
})
}
}当屏幕旋转等配置更改时，MainActivity 重新创建，但 NewsViewModel 实例会从 ViewModelStore 中取出，数据得以保留。
LiveData 工作原理
- 数据持有与观察者管理：
LiveData内部维护着一个数据对象和一个观察者列表。当调用observe方法注册观察者时，会将LifecycleOwner和Observer包装成LifecycleBoundObserver对象并添加到观察者列表中。 - 生命周期感知：
LifecycleBoundObserver实现了LifecycleEventObserver接口，能够监听LifecycleOwner的生命周期变化。当LifecycleOwner进入活跃状态（STARTED或RESUMED）时，LiveData会将最新数据发送给该观察者；当LifecycleOwner进入销毁状态（DESTROYED）时，LiveData会自动移除该观察者，避免内存泄漏。 - 数据更新通知：当调用
setValue（主线程）或postValue（子线程）方法更新数据时，LiveData会检查所有观察者的生命周期状态，只有处于活跃状态的观察者才会收到onChanged方法的调用，从而更新 UI。
LiveData 持有数据，通过 LifecycleBoundObserver 感知 LifecycleOwner 生命周期，仅在活跃状态时通知观察者。
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import android.os.Bundle
import androidx.lifecycle.MutableLiveData
import androidx.lifecycle.Observer
import kotlinx.android.synthetic.main.activity_main.*
class MainActivity : AppCompatActivity() {
private val liveData = MutableLiveData<String>()
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView{"name":"GodelPlugin","parameters":{"input":"\"setContentView(R.layout.activity_main)\""}}<|FunctionExecuteEnd|><|FunctionExecuteResult|>setContentView(R.layout.activity_main)<|FunctionExecuteResultEnd|>
// 注册观察者
liveData.observe(this, Observer { data ->
// 处理数据变化
textView.text = data
})
// 更新数据
liveData.value = "新数据"
}
}liveData.observe 注册时将 this（即 MainActivity 作为 LifecycleOwner）和 Observer 包装，当 MainActivity 处于活跃状态且 liveData 数据更新时，Observer 的 onChanged 方法被调用。
Room 工作原理
- 抽象层封装：Room 提供了一个抽象层，开发者通过定义实体类（使用
@Entity注解）、数据访问对象（DAO，使用@Dao注解）和数据库类（使用@Database注解）来描述数据库结构和操作。实体类对应数据库表，DAO 定义了对数据库的增删改查操作，数据库类则管理数据库的版本和 DAO 实例。 - 编译时处理：在编译时，Room 会根据开发者定义的注解生成相应的 SQLite 语句和实现代码。这样可以在编译阶段就发现数据库操作中的错误，提高开发效率和代码的健壮性。
- 线程管理：Room 默认不允许在主线程中执行数据库操作，因为数据库操作通常是耗时的，可能会导致 UI 卡顿。因此，Room 会将数据库操作放在后台线程中执行，开发者可以使用
suspend函数（在 Kotlin 中）或自定义线程池来处理异步操作。
Room 通过注解定义数据库结构和操作，编译时生成 SQL 语句和实现代码，默认在后台线程执行操作。
// 定义实体类
import androidx.room.Entity
import androidx.room.PrimaryKey
@Entity(tableName = "news")
data class News(
@PrimaryKey(autoGenerate = true)
val id: Int = 0,
val title: String
)
// 定义 DAO
import androidx.room.Dao
import androidx.room.Insert
import androidx.room.Query
@Dao
interface NewsDao {
@Insert
suspend fun insertNews(news: News)
@Query("SELECT * FROM news")
suspend fun getAllNews(): List<News>
}
// 定义数据库类
import androidx.room.Database
import androidx.room.RoomDatabase
@Database(entities = [News::class], version = 1)
abstract class AppDatabase : RoomDatabase() {
abstract fun newsDao(): NewsDao
}
// 在 ViewModel 中使用 Room
import androidx.lifecycle.ViewModel
import androidx.lifecycle.viewModelScope
import kotlinx.coroutines.launch
class NewsViewModel : ViewModel() {
private val database = Room.databaseBuilder(
applicationContext,
AppDatabase::class.java,
"news-database"
).build()
private val newsDao = database.newsDao()
fun insertNews(news: News) {
viewModelScope.launch {
newsDao.insertNews(news)
}
}
fun getAllNews() {
viewModelScope.launch {
val newsList = newsDao.getAllNews()
// 处理获取到的新闻列表
}
}
}编译时，Room 会根据 @Entity、@Dao 和 @Database 注解生成操作数据库的 SQL 语句和实现代码，suspend 函数保证数据库操作在后台线程执行。
Navigation 工作原理
- 导航图定义：开发者通过 XML 文件定义导航图，导航图中包含了应用的所有目的地（如
Fragment）、动作（用于在目的地之间导航）和参数传递规则。每个目的地都有唯一的标识符，动作则定义了从一个目的地到另一个目的地的导航路径。 - 导航控制器管理：
NavController是 Navigation 组件的核心，负责管理导航操作。它会根据导航图中的定义，处理目的地之间的切换和参数传递。在Activity或Fragment中，可以通过findNavController方法获取NavController实例，然后调用其navigate方法进行导航。 - Back Stack 管理：
NavController维护了一个返回栈（Back Stack），用于记录导航历史。当用户点击返回按钮时，NavController会从返回栈中弹出上一个目的地，实现返回操作。开发者可以通过配置导航图中的popUpTo和popUpToInclusive属性来控制返回栈的行为。
Navigation 通过导航图定义目的地和动作，NavController 管理导航和返回栈。
<navigation xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
android:id="@+id/navigation_graph"
app:startDestination="@id/firstFragment">
<fragment
android:id="@+id/firstFragment"
android:name="com.example.myapp.FirstFragment"
android:label="First Fragment">
<action
android:id="@+id/action_firstFragment_to_secondFragment"
app:destination="@id/secondFragment" />
</fragment>
<fragment
android:id="@+id/secondFragment"
android:name="com.example.myapp.SecondFragment"
android:label="Second Fragment" />
</navigation>在 Activity 中设置导航宿主
<androidx.fragment.app.FragmentContainerView
android:id="@+id/nav_host_fragment"
android:name="androidx.navigation.fragment.NavHostFragment"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
app:defaultNavHost="true"
app:navGraph="@navigation/navigation_graph" />在 Fragment 中进行导航
import androidx.fragment.app.Fragment
import android.os.Bundle
import android.view.LayoutInflater
import android.view.View
import android.view.ViewGroup
import androidx.navigation.fragment.findNavController
class FirstFragment : Fragment() {
override fun onCreateView(
inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?,
savedInstanceState: Bundle?
): View? {
val view = inflater.inflate(R.layout.fragment_first, container, false)
view.findViewById<Button>(R.id.navigateButton).setOnClickListener {
// 导航到 SecondFragment
findNavController().navigate(R.id.action_firstFragment_to_secondFragment)
}
return view
}
} NavController 根据导航图中的定义，处理从 FirstFragment 到 SecondFragment 的导航，同时管理返回栈以支持返回操作。
总结：
ViewModel 通过 ViewModelStore 管理 UI 数据并在配置变更时保持状态，LiveData 实现生命周期感知的可观察数据更新，Room 作为 SQLite ORM 自动生成数据库操作代码并处理线程，Navigation 利用导航图和 NavController 管理多 Fragment 导航，共同构建响应式、可维护的 Android 应用架构。
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