Android架构组件-Architecture Components

英文原文链接：

https://google-developer-training.github.io/android-developer-advanced-course-concepts/unit-6-working-with-architecture-components/lesson-14-architecture-components/14-1-c-architecture-components/14-1-c-architecture-components.html

内容：

Android架构组件是什么？
推荐的架构组件
App架构示例
Gradle构建文件
实体Entity
DAO(数据访问对象)
LiveData
Room数据库
Repository
ViewModel
Displaying LiveData
Lifecycle-aware components
分页库(Paging libreary)
总结
相关实践
学习更多

Android组件库是什么？

Android操作系统积极管理资源，以在大量设备上运行良好，有时这使得构建健壮的应用具有挑战性。Android架构组件提供了关于应用架构的指导，包括用于生命周期管理和数据持久性等常见任务的库。

架构组件帮助你以一种健壮、可测试、稳定的方式来构建应用，使用更少的样板代码。架构组件提供了一种简单、灵活和实用的方法，将你从常见的问题中解脱出来，以便你可以专注于构建出色的体验。

推荐的架构组件

为了介绍术语，这里简要介绍架构组件以及它们是如何一起工作的。每一个架构组件在后续章节中都有详细介绍。这张图显示了该架构的基本形式。

Entity：当使用架构组件时，实体是描述数据表表的带注释的类。

SQLite database:在该设备，数据被存储在SQLite数据表。简单起见，其他的存储选项，美丽如web服务，在本章中省略了。Room持久性库为你创建并维护这个数据库。

DAO：数据访问对象。SQL查询到函数的映射。过去，必须在helper类（如SQLiteOpenHelper）中定义这些查询。当你使用DAO，你调用这些方法，组件会负责其余的事情。

Room database:数据库层位于SQLite数据库之上，负责处理日程任务，这些任务通常是用helper类来处理的，比如SQLiteOpenHelper。提供更简单的本地数据库存储。Room数据库使用DAO向SQLite数据库发出查询。

Respository：为管理多个数据源而创建的类，例如使用WordRepository类。

ViewModel：向UI提供数据并充当Repository和UI之间的通信中心。从UI中隐藏后端。ViewMdel实例在设备配置更改后仍然存在。

LiveData：遵循观察者模式的数据持有者类，意味着它可以被观察。总是保存/缓存最新版本的数据。当数据发生改变时，通知它的观察者。LiveData具有生命周期意识。UI组件观察相关数据。LiveData自动管理停止和恢复观察，意味它知道相关生命周期状态的变化。

App架构示例

下图显示了和上图一样的基本架构形式。但是在后面的章节会深入到每个架构组件。

Gradle文件

为了使用架构组件库，你必须手动添加最新版本库到你的gradle文件中。

添加以下代码到你的build.gradle（Module：app）文件，在依赖块的末尾：

从添加组件到你的项目中获取当前的版本号。在你的build.gradle(Project：RoomWordsSample)文件，添加版本号到文件的末尾，如下代码所示：

Entity

带有数据库的应用程序的数据以存储在数据库中的数据为中心。当然这里会有不同来源的其他数据，但简单起见，在这里会忽略其他数据。

Room模型一个SQLite数据库，被一个SQLite数据库所实现。SQLite将数据库存储在行和列的表中。每一行代表一个实体（或者记录），每一列标识该实体中的一个值。例如，字典条目的实体可能包含唯一ID，单词，定义和语法信息，以及纸箱更多信息的链接。

另一个常见的实体是一个人，具有唯一的ID、名、姓、电子邮件和人口信息。这样的数据库中的实体可能如下所示：

学习更多SQLite数据库知识，参见Android开发者基础课程中的SQLite入门。

当你使用架构组件（或SQLite数据库）编写应用程序时，你可以在类中定义实体。类的每个实例代表一行，每一列代表一个成员变量。

下面时代表Person的实体：

Entity注解

对于和entity一起工作的Room，你需要提供Room信息，将实体的java类的内容（例如Person）与你想在数据库中标识的内容联系起来。你可以使用注解来实现这一点。

下面是一些常用的注解：

@Entity(tableName ="word_table")每一个@Entity实例代表表中的一个实体。注解类声明，向Room表明该类是一个实体。如果希望表的名称和类的名称不一样，请指定表的名称。
@primaryKey每一个实体需要一个主键。为每一个实体自动产生一个唯一key。使用autoGenerate=true添加和注释一个主整数键，如以下代码所示。
@NonNull 表明一个参数，字段方法返回值不回为null。主键应该总是使用@NonNull注解。对于行中的强制字段使用此注解。
@ColumnInfo(name ="word")指定数据库表中列的名称，如果你想列的民初和成员变量名称不一样。
存储在数据库中的每一个字段必须是public或者有getter方法，这样Room才可以访问它。下面的代码提供了一个get方法而不是直接暴露它们。

下面是标识Person实体的注释代码：

你可以使用注解定义实体之间的关系。有关详细和完整的注释列表，请参见Room包摘要参考。

The DAO(数据访问对象)

使用Room持久化库来访问你的app数据，需要使用数据访问对象或者DAOs。一组Dao对象（Dao）形成了Room数据库的主要组件。每个DAO包含提供应用程序数据库抽象访问的方法。

你可以注解DAO，以指定SQL查询并将它们与方法调用关联起来。编译器检查SQL中的错误，然后从注释生成查询。对于常见的查询，库提供了方便的注释，如@Insert,@Delete和@Update。

注意：

DAO必须是接口或者抽象类。
Room使用DAO为您的代码创建一个干净的API。
默认，查询（@query）必须在主线程意外的线程上执行。对于插入或删除操作，如果使用适当的注释，Room将为你负责线程管理。
当你要求Room插入数据库已经存在的实体时，默认操作是终止。你可以指定一个不同的冲突策略，例如替换。

下面代码演示了使用不同类型查询的注释：

LiveData

当你的APP以其他的方式显示数据或者使用数据，当数据发生变化时，你通常需要采取动作。这意味找你必须要观察数据以便当它发生改变时，你可以作出反应。根据数据的存储方式，该问题可能会很棘手。通过观察应用中多个组件的数据变化，可以在组件之间创建显示的、严格的依赖路径。这使得测试和调试变得非常困难。

为了避免这些问题，使用LiveData,一个用于数据观察的生命周期库类。如果你在方法描述中使用了LiveData类型返回值，大概数据库更新时，Room生成更新LiveData所需的所有代码。

使用LiveData的好处

确保你的UI匹配你的数据状态

LiveData遵循观察者模式，因此当生命周期状态发生改变时，它会通知观察对象。你可以整合代码更新使用这些观察对象的UI。你的app数据每次发生变化，不用去更新UI，你的观察者会在每次状态发生改变时更新UI。

不会有内存泄漏

观察者绑定到生命周期对象，当关联的生命周期被销毁时，观察者会在自己之后进行清理。

没有由于停止视图而导致的奔溃

如果观察者的生命周期是非活动的，就像back stack中的activity一样，那么它就不会接收到任何LiveData事件。

没有更多的手动生命周期处理

UI组件值观察相关数据，不停止或恢复观察。LiveData在观察过程中会意识到相关的生命周期状态变化，因此LiveData会自动的管理停止和恢复观察。

数据总是最新的

如果生命周期变为非活动状态，它将在再次激活时接收最新的数据。例如在后台的activity在它切到前台后，会收到最新的数据。

配置更改正确处理

如果一个activity或者fragment由于配置更改重新创建，例如设备旋转，该activity和fragment会立刻收到最新可用的数据。

资源可以共享

你可以使用单例模式扩展LiveData对象，例如为服务或者数据库执行此操作。LiveData对象连接到系统服务一次，然后任何需要资源的观察者都可以只监视LiveData对象。

使用LiveData

安装以下步骤来操作LiveData对象：

创建一个LiveData实例来保存特定类型的数据。这通常是在ViewModel类中完成。
创建一个定义了onChanged()方法的观察者对象，该方法控制当LiveData对象所持有的数据发生变化时发生什么。你通常在UI控制器（例如activity和fragment）创建一个观察者。
使用observer()方法将观察者对象附加到LiveData对象上。Oberserve()方法接受一个lifecycleOwner对象。它将Observer对象订阅到LiveData对象，以便在发生变化时通知观察者。通常将Observer对象附加到UI控制器中，例如activity和fragment。

提示：你可以使用observerForever(Observer)方法来注册一个没有关联LifecycleOwner对象的观察者。在这种情况下，观察者被认为总是处于活动状态，因此总是受到关于修改的通知。要删除这些观察者，调用removeObserver(Observer)方法。

当你更新存储在LiveData对象中的值时，所有注册的观察者都会被通知，并采取指定的措施，例如更新UI，只要附加的LifecyclerOwner处于活动状态。

LiveData允许UI控制器观察者订阅更新。当被LiveData对象所持有的数据发生变化，作为响应，UI会自动进行更新。

这些步骤会在接下来的章节中进行详细介绍。

使用LiveData使数据可观察

使数据可观察，使用LiveData进行包装就好。

对于Person示例，在DAO中你可以将返回的数据包装到LiveData中，如下代码所示：

重要：当你将数据通过应用架构的各个层从一个Room数据库传递到你的UI时，所有层中的数据多必须时LiveData：Room返回给Respository，然后Respository传递给ViewModel的所有数据必须是LiveData。你可以在观察viewModel中的数据的activity中创建一个观察者。

MutableLiveData

你可以独立于Room使用LiveData，但要这样做，你必须管理数据更新。然而，LiveData没有公共可用的方法来更新存储的数据。

这样，如果你想要更新存储的数据，你必须使用MutableLiveData来代替LiveData。MutableLiveData类增加两个公共的方法来允许你设置LiveData对象的值：setValue(T)和postValue(T)。

MutableLiveData通常用在ViewModel中，然后ViewModel只想观察者公开不可变的LiveData对象。

有关使用MutableLiveData的示例，请参阅架构组件的BasicSample代码。应用架构指南的示例也展示了MultableLiveData的使用。

观察LiveData

为了观察向用户展示的数据，在MainAcitvity中的onCreate()方法创建一个数据的观察者，并重载观察者的onChanged()方法。当LiveData改变，观察者会收到通知且onChanged()方法会执行。然后你更新缓存的数据，例如在适配器adapter，该adapter更新用户看到的页面。

通常你在ViewModel中观察数据，不是直接在Repository或者Room中。ViewModel会在后面的章节中进行描述。

下面的代码显示了如何附加观察者到LiveData中：

查阅LiveData文档学习使用LiveData的其他方式，或者观看架构组件：LiveData和LifeCycle视频。

Room数据库

Room是一个位于SQLite数据库之上的数据库层。Room负责处理你以前用SQLiteOpenHelper处理的日常任务。

使用Room:

创建一个继承RoomDatabase的公共抽象类。
使用注释来声明数据库的实体并设置版本号。
如果数据库不存在，请使用Room的数据库构建器创建数据库。
为数据库添加迁移策略。修改数据库模式时，需要更新版本号冰定义如何处理迁移。对于示例，销毁并重新创建数据库是一种很好的迁移策略。对于真正的应用程序，必须实现迁移策略。参见”使用Room理解迁移”。

提示：

Room提供了SQLite语句的编译时检查。
默认情况下，为了避免糟糕的UI性能，Room不允许在主线程上发出数据查询。LiveData有需要时在后台线程通过自动的异步执行这个查询来运用这个规则。
通常对于整个APP你只需要一个Room数据库的实例。使你的RoomDatabase成为一个单例来阻止在相同时间打开数据库会有多个实例的情况，这会是非常糟糕的一件事。

这里有个完整的Room类的例子：

Repository

Repository是对多个数据源的访问进行抽象的类。Repository不是架构组件库的一部分，但它是代码分离和架构的最好实践。Repository处理数据操作，它为应用程序数据提供了干净api。

Repository管理查询线程并允许你使用多个后端。在一个常见的示例中，respository为决定是从网络拉取数据还是使用数据库中缓存数据来实现逻辑。

这里有个关于基本repository的完整代码：

提示：在这个示例中，repository没有做过多的事情。可以参阅运用在BasicSample示例中的实现。

APP架构指南包含了一个使用Web服务器来获取数据的更复杂的示例。

ViewModel

viewModel是一个类，它的角色是向UI提供数据并保存配置更改。viewModel充当了repository和Ui之间的通信中心。你同样可以使用viewModel在fragment之间共享数据。

viewModel是lifecycle库的一部分。有关这个主题的入门指南，请参阅ViewModel概览。

ViewModel以生命周期意识的方式来保存应用程序的UI数据，并在配置更改后继续保存。把你的UI数据从你的activity和fragment类分离可以让你更好的遵循单一职责原则：你的activity和fragment只负责绘制数据到屏幕上，然而你的viewModel负责持有和处理UI所需要的所有数据。

警告：从来不要传递上下文到viewModel实例中去。不要存储activity，fragment,view实例或者它们的上下文到viewModel中去。例如，一个activity可以被销毁并被创建多次在viewModel的生命周期中，例如当设备发生旋转时。如果你储存了activity的引用在viewModel中，你最终会得到指向该销毁activity的引用。这就是内存泄漏。如果你需要应用上下文，使用AndroidViewModel来代替viewModel。

在ViewModel中，对UI使用或展示的可变数据来使用LiveData，因此你可以添加观察者并来响应这个变化。

这里时一个完整的代码：

重要：viewModel不是一个为onSaveInstanceState()的替代品，因为viewModel在进程关闭时无法存活。请参阅保存UI状态。

为了学习更多，请观看“架构组件：viewModel视频”。

显示LiveData

最终，你可以显示所有这些有趣的数据给用户。

无论该数据什么时候变化，观察者的onChanged()方法会被调用。

在大部分基本实例中，这可以更新TextView的内容，如下代码所示：

另一个常见的实例是在与适配器一起工作的视图中展示数据。例如，如果你正在显示RecyclereView中的数据，onChange()方法更新缓存在适配器中的数据。

提示：获取数据存储库repository中的上下文引用的一种方法是扩展application类，并将context类型的成员添加到该自定义子类。

生命周期意识组件（Lifecycle-aware componeents）

在Android框架中国定义的大多数应用组件都附加了生命周期。生命周期是被你进程的操作系统或者框架代码所管理。它们是Android工作的核心，你的应哟个程序必须尊重它们。没有这样做，可能会触发内存泄漏甚至程序崩溃。Activity和fragment是生命周期感知组件的例子，而LiveData是生命周期感知组件。

一个常见的模式是在activity和fragment的生命周期方法中实现依赖组件的操作。例如，你可能需要一个在activity启动时，连接service的监听类，并在activity停止时，断开连接。在该activity中，你重载onStart()和onStop()方法来启动和停止该监听。

这代码看起来没什么问题，然而，一旦你有多个组件，使用这种模式会导致糟糕的代码组织和错误的扩散，比如可能的竞争条件。

生命周期感知组件执行动作以响应另一个组件生命周期状态的变化。例如，一个监听可以启动和停止它自己来响应一个activity的启动和停止。这使得代码组织的更好，通常更短，而且总是更容易维护。

Android.arch.lifecycle包提供了接口和类，让你构建生命周期感知组件，这些组件根据activity和fragment的生命周期状态自动的调整它们的行为。也就是说，你可以使任何类的生命周期敏感。

导入lifecycle包到你的Android工程中，请查阅添加组件到你的工程。
使用这些组件的更多信息，请参阅是哟个生命周期感知组件处理生命周期。

生命周期感知组件的用例

生命周期组件可以使你在不同的类中管理生命周期变得简单许多。例如，你可以使用生命周期感知组件：

在粗粒度和细粒度位置更新之间切换。

使用生命周期感知组件在位置app可见时开启细粒度位置更新，然后在app切换到后台时，选择到粗粒度位置更新。

停止和启动视频缓冲。

使用生命周期感知组件尽快启动视频缓冲，但推迟播放，直到应用程序完全启动。你同样可以使用生命周期感知组件来结束缓冲，在你app销毁时。

启动和停止网络连接。

当应应用程序在前台时，使用生命周期感知组件来启用实时更新网络数据，然后当应用程序移到后台时自动暂停。

暂停和恢复动画拖曳。

使用生命周期感知组件在应用程序切到后台时停止动画绘制，在程序返回前台时，恢复动画绘制。

Lifecycle基本示例

要使用基本生命周期观察，请将一个观察者添加到你想要观察的生命周期中，并指定你希望为感兴趣的生命周期事件发生什么。

下面时一个基本的生命周期观察者实现的代码示例。在真实项目中，你将会想要做更多有意义的事情，例如连接服务或轮询传感器。

分页库

分页库使应用程序更容易根据需要从数据源逐步加载信息，而不会重载设备或等待太长时间的大型数据库查询。

许多app可以处理大量数据，但每次只需加载和展示其中的一小部分数据。一个应用程序可能有数千项可以显示的商品，但它可能一次只需要访问其中的几十项。如果app没有经过精心设计，它可能会请求它不需要的数据，而这会给设备和网络带来性能负担。如果数据保存或者与远程数据库同步，这会减慢应用程序的运行速度，并浪费用户的数据计划。

分页库使用现有的解决方案解决问题。该库包含几个类，在你需要时可以简化请求数据处理过程。这些类还可以与现有的架构组件像Room无缝地工作。

在官方文档中学习更多的有关分页库的内容。

总结

假设你有展示数据的app，例如recyclerView中的列表，你可以添加数据到列表或者改变列表中的数据。如果app实现了上图中的架构，那么以下时正确的：

其中一些数据是基于Entity的实例，该实例表示存储库中的实体。
该Adapter缓存列表数据，当数据变化时，列表会自动更新和重新显示。
自动更新发生时因为在MainActivity中有个观察该数据的观察者，在数据发生变化时，观察者会收到通知。当数据发生改变时，观察者的onChanged()方法执行并更新adapter中的缓存数据。
数据可以被观察因为它是LiveData。观察到的是由ViewModel对象中的方法返回的LiveData<List<Entity>>。
ViewModel从用户界面中隐藏了后端的一切动作。它为访问UI数据提供了方法且它返回LiveData所以MainActivity可以色织观察者关系。View，activity和fragment仅仅通过ViewModel来和数据进行交互。因此，它不关心数据来自于哪里。
在本例中，数据来自于repository。viewModel不需要知道respository和谁进行交互。它需要直到的是如何和repository进行交互，这是通过repository公开的方法实现的。
Respository管理一个或多个数据源。对于这个架构，后端是一个Room数据库。Room是一个包装器，实现了一个SQLite数据库。Room做了很多你以前必须自己做的事情。例如，Room完成了你以前使用SQLiteOpenHepler类完成的所有事情。
DAO将犯法调用映射到数据库查询，这样当repository调用诸如getAllEntities()这样的方法时，Room可以执行SELECT * from table ORDER BY entity ASC。
从查询返回的结果时可观察的LiveData。因此，每次在Room中的数据发生变化时，观察者接口的onChanged()方法被执行，UI被更新。

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