基于LiveData实现事件总线思路和方案

前言

当前市面上, 比较常用的事件总线, 仍然是EventBus和RxBus, 早期我曾经写过EventBus源码解析,这两个框架不论是哪个, 开发者都需要去考虑生命周期的处理.而美团给出了个解决方案, 通过LiveData来实现自带生命周期感知能力的事件总线框架. 本篇我们自己撸一个事件总线框架.

LiveData的原理

我们要用LiveData做事件总线, 总需要知道它是什么, 为什么可以用它来实现事件总线.

LiveData可对数据进行观测, 并具有生命周期感知能力, 这就意味着当liveData只会在生命周期处于活跃(inActive)的状态下才会去执行观测动作, 而他的能力赋予不能脱离LifeCycle的范围.

首先我们可以看下LiveData的UML图, 便于对他有个大概的理解
uml
这里我们需要注意的是,LiveData内维护的mVersion表示的是发送信息的版本,每次发送一次信息, 它都会+1, 而ObserverWrapper内维护的mLastVersion为订阅触发的版本号, 当订阅动作生效的时候, 它的版本号会和发送信息的版本号同步.他们初始值都为-1

LiveData内部存在一个mObservers用来保存相关绑定的所有观察者, 通过LiveData#observe以及LiveData#oberveForever方法, 我们可以进行订阅动作.如果需要与生命周期绑定, 则需要传入LifecycleOwner对象, 将我们的LiveData数据观测者(Observer)包装注册到生命周期的观测者中, 得以接收到生命周期的变更, 并做出及时的对应更新活动, 我们可以看下LiveData的订阅的方法代码

@MainThread
   public void observe(@NonNull LifecycleOwner owner, @NonNull Observer<? super T> observer) {
       assertMainThread("observe");
       // 当前绑定的组件(activity or fragment)状态为DESTROYED的时候, 则会忽视当前的订阅请求
       if (owner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
           return;
       }
       // 转为带生命周期感知的观察者包装类
       LifecycleBoundObserver wrapper = new LifecycleBoundObserver(owner, observer);
       ObserverWrapper existing = mObservers.putIfAbsent(observer, wrapper);
       // 对应观察者只能与一个owner绑定
       if (existing != null && !existing.isAttachedTo(owner)) {
           throw new IllegalArgumentException("Cannot add the same observer"
                   + " with different lifecycles");
       }
       if (existing != null) {
           return;
       }
       // lifecycle注册
       owner.getLifecycle().addObserver(wrapper);
   }

针对我们需要监测生命周期的观察者, LiveData将其包装成了LifecycleBoundObserver对象, 它继承于ObserverWrapper, 并最终实现了GenericLifecycleObserver接口, 通过实现GenericLifecycleObserver#onStateChanged方法获取到生命周期状态变更事件.

发送信息

LiveData#setValue和LiveData#postValue的区别在于一个是在主线程发送信息, 而post是在子线程发送信息, post最终通过指定主线程的Handler执行调用setValue, 所以这里主要看下LiveData#setValue

@MainThread
    protected void setValue(T value) {
        assertMainThread("setValue");
        // 发送版本+1
        mVersion++;
        mData = value;
        // 信息分发
        dispatchingValue(null);
    }

当调用setValue的时候, 就相当于是LiveData内部维护的可观测数据发生变化, 则直接触发事件分发

void dispatchingValue(@Nullable ObserverWrapper initiator) {
        // mDispatchingValue的判断主要是为了解决并发调用dispatchingValue的情况
        // 当对应数据的观察者在执行的过程中, 如有新的数据变更, 则不会再次通知到观察者
        // 所以观察者内的执行不应进行耗时工作
        if (mDispatchingValue) {
            mDispatchInvalidated = true;
            return;
        }
        mDispatchingValue = true;
        do {
            mDispatchInvalidated = false;
            if (initiator != null) {
                considerNotify(initiator);
                initiator = null;
            } else {
                for (Iterator<Map.Entry<Observer<? super T>, ObserverWrapper>> iterator =
                        mObservers.iteratorWithAdditions(); iterator.hasNext(); ) {
                    considerNotify(iterator.next().getValue());
                    if (mDispatchInvalidated) {
                        break;
                    }
                }
            }
        } while (mDispatchInvalidated);
        mDispatchingValue = false;
    }

最终, 会走到considerNotify方法, 在保证观察者活跃, 并且他的订阅生效数小于发送数的情况下, 最终触发到我们实现的观察方法.

private void considerNotify(ObserverWrapper observer) {
        if (!observer.mActive) {
            return;
        }
        if (!observer.shouldBeActive()) {
            observer.activeStateChanged(false);
            return;
        }
        if (observer.mLastVersion >= mVersion) {
            return;
        }
        observer.mLastVersion = mVersion;
        //noinspection unchecked
        observer.mObserver.onChanged((T) mData);
    }

要注意的是, LiveData#dispatchingValue除了在我们主动更新数据的时候会触发, 在我们的观察者状态变更(inactive->active)的时候, 也会通知到, 这就导致了LiveData必然支持粘性事件

class LifecycleBoundObserver extends ObserverWrapper implements GenericLifecycleObserver {
  @Override
       public void onStateChanged(LifecycleOwner source, Lifecycle.Event event) {
           if (mOwner.getLifecycle().getCurrentState() == DESTROYED) {
               removeObserver(mObserver);
               return;
           }
           activeStateChanged(shouldBeActive());
       }
}
private abstract class ObserverWrapper {
  void activeStateChanged(boolean newActive) {
            if (newActive == mActive) {
                return;
            }
            // 当observer的状态从active->inactive, 或者inactive->active的时候走以下流程
            mActive = newActive;
            boolean wasInactive = LiveData.this.mActiveCount == 0;
            LiveData.this.mActiveCount += mActive ? 1 : -1;
            if (wasInactive && mActive) {
                onActive();
            }
            if (LiveData.this.mActiveCount == 0 && !mActive) {
              // 当前liveData维护的观察者都不活跃, 并且目前的观察者也从active->inactive, 会触发onInactive空方法
              // 我们可以覆写onInactive来判断livedata所有观察者失效时候的情况, 比如释放掉一些大内存对象
                onInactive();
            }
            // 当observer是从inactive->active的时候
            // 需要通知到观察者
            if (mActive) {
                dispatchingValue(this);
            }
        }
}

原理总结

我们概括下来, 关于LiveData可以了解如下:

LiveData的观察者可以联动生命周期, 也可以不联动
LiveData的观察者只能与一个LifecycleOwner绑定, 否则会抛出异常
当观察者的active状态变更的时候
1. active->inactive : 如果LiveCycler通知OnDestroy, 则移除对应的观察者, 切当所有观察者都非活跃的状态下时, 会触发onInactive
2. inactive->active: 会通知观察者最近的数据更新(粘性消息)
除了观察者状态变更时, 会接收到数据更新的通知外, 还有一种就是在活跃的情况下, 通过开发者主动更新数据, 会接收到数据更新的通知.

基于LiveData的事件总线的实现

可以看出, LiveData本身就已经可观测数据更新, 我们通过维护一张eventName-LiveData的哈希表, 就可以得到一个基础的事件总线

class LiveDataBus {
    internal val liveDatas by lazy { mutableMapOf<String, LiveData<*>>() }

    @Synchronized
    private fun <T>bus(channel: String): LiveData<T>{
        return liveDatas.getOrPut(channel){
            LiveDataEvent<T>(channel)
        } as LiveData<T>
    }

    fun <T> with(channel: String): LiveData<T>{
        return bus(channel)
    }

    companion object{
        private val INSTANCE by lazy { LiveDataBus() }
        @JvmStatic
        fun get() = INSTANCE
    }
}

但是除了粘性事件以外, 我们还需要非粘性事件的支持, 这里有两种做法.

美团是根据覆写observe方法, 反射获取ObserverWrapper.mLastVersion, 在订阅的时候使得初始化的ObserverWrapper.mLastVersion等于LiveData.mVersion, 使得粘性消息无法通过实现(详细可以看下参考1的文章内容)

这里我用了另外一种做法,粘性消息最终会调到Observer#onChanged, 那么我们就干脆将其再进行一层包装, 内部维护实际的订阅消息数, 来判断是否要触发真正的onChanged方法

internal open class ExternalObserverWrapper<T>(val observer: Observer<in T>, val liveData: ExternalLiveData<T>): Observer<T>{
    // 新建观察者包装类的时候, 内部实际的version直接等于LiveData的version
    private var mLastVersion = liveData.version
    override fun onChanged(t: T) {
        if(mLastVersion >= liveData.version){
            return
        }
        mLastVersion = liveData.version
        observer.onChanged(t)
    }
}

我们需要覆写observe方法, 将我们包装的观察者传进去

internal class ExternalLiveData<T>(val key: String) : MutableLiveData<T>(){
    @MainThread
    override fun observe(owner: LifecycleOwner, observer: Observer<in T>) {
        super.observe(owner, ExternalObserverWrapper(observer, this, owner))
    }

}

需要注意的是, LiveData维护的观察者集合变为我们包装后的观察者集合后, 那么对应的移除观察者方法, 我们也需要重新包装传入, 并且需要额外维护一份真正的观察者和包装后的观察者的对应hash表对象, 并在观察者被移除的时候删除对应的内存对象, 防止内存泄漏的产生, 最终的代码如下

internal class ExternalLiveData<T>(val key: String) : MutableLiveData<T>(){
    internal var mObservers = mutableMapOf<Observer<in T>, ExternalObserverWrapper<T>>()

    @MainThread
    override fun observe(owner: LifecycleOwner, observer: Observer<in T>) {
        val exist = mObservers.getOrPut(observer){
            LifecycleExternalObserver(observer, this, owner).apply {
                mObservers[observer] = this
                owner.lifecycle.addObserver(this)
            }
        }
        super.observe(owner, exist)
    }

    @MainThread
    override fun observeForever(observer: Observer<in T>) {
        val exist = mObservers.getOrPut(observer){
            AlwaysExternalObserver(observer, this).apply { mObservers[observer] = this }
        }
        super.observeForever(exist)
    }

    @MainThread
    fun observeSticky(owner: LifecycleOwner, observer: Observer<in T>) {
        super.observe(owner, observer)
    }

    @MainThread
    fun observeStickyForever(observer: Observer<in T>){
        super.observeForever(observer)
    }

    @MainThread
    override fun removeObserver(observer: Observer<in T>) {
        val exist = mObservers.remove(observer) ?: observer
        super.removeObserver(exist)
    }

    @MainThread
    override fun removeObservers(owner: LifecycleOwner) {
        mObservers.iterator().forEach { item->
            if(item.value.isAttachedTo(owner)){
                mObservers.remove(item.key)
            }
        }
        super.removeObservers(owner)
    }

    override fun onInactive() {
        super.onInactive()
        if(!hasObservers()){
            // 当对应liveData没有相关的观察者的时候
            // 就可以移除掉维护的LiveData
            LiveDataBus.get().liveDatas.remove(key)
        }
    }
}

internal open class ExternalObserverWrapper<T>(val observer: Observer<in T>, val liveData: ExternalLiveData<T>): Observer<T>{

    private var mLastVersion = liveData.version
    override fun onChanged(t: T) {
        if(mLastVersion >= liveData.version){
            return
        }
        mLastVersion = liveData.version
        observer.onChanged(t)
    }

    open fun isAttachedTo(owner: LifecycleOwner) = false
}

/**
 * always active 的观察者包装类
 * @param T
 * @constructor
 */
internal class AlwaysExternalObserver<T>(observer: Observer<in T>, liveData: ExternalLiveData<T>):
    ExternalObserverWrapper<T>(observer, liveData)

/**
 * 绑定生命周期的观察者包装类
 * @param T
 * @property owner LifecycleOwner
 * @constructor
 */
internal class LifecycleExternalObserver<T>(observer: Observer<in T>, liveData: ExternalLiveData<T>, val owner: LifecycleOwner): ExternalObserverWrapper<T>(
    observer,
    liveData
), LifecycleObserver{
    /**
     * 当绑定的lifecycle销毁的时候
     * 移除掉内部维护的对应观察者
     */
    @OnLifecycleEvent(Lifecycle.Event.ON_DESTROY)
    fun onDestroy(){
        liveData.mObservers.remove(observer)
        owner.lifecycle.removeObserver(this)
    }

    override fun isAttachedTo(owner: LifecycleOwner): Boolean {
        return owner == this.owner
    }
}

事件的约束

正如美团后期讨论的改进文章内所说, 当前的事件总线(不论是EventBus还是LiveEventBus)都没有对事件进行约束, 假如A同学以”event1”字符串定义事件名并发送事件, 而B同学勿写成”eventl”字符串订阅事件, 那么这个事件就永远都接收不到了. 另外当上游删除发送的事件相关代码, 订阅方也无从感知到.
基于此, 参考了Retrofit针对于请求的动态代理的做法, 将事件的定义由事件总线框架本身通过动态代理去实现

class LiveDataBus {
  fun <E> of(clz: Class<E>): E {
        if(!clz.isInterface){
            throw IllegalArgumentException("API declarations must be interfaces.")
        }
        if(0 < clz.interfaces.size){
            throw IllegalArgumentException("API interfaces must not extend other interfaces.")
        }
        return Proxy.newProxyInstance(clz.classLoader, arrayOf(clz), InvocationHandler { _, method, _->
            return@InvocationHandler get().with(
                // 事件名以集合类名_事件方法名定义
                // 以此保证事件的唯一性
                "${clz.canonicalName}_${method.name}",
                (method.genericReturnType as ParameterizedType).actualTypeArguments[0].javaClass)
        }) as E
    }
}

开发者需要先定义一个事件, 才可以对它进行相关的发送和订阅的工作.

interface LiveEvents {
    /**
     * 定义一个事件
     * @return LiveEventObserver<Boolean> 事件类型
     */
    fun event1(): LiveEventObserver<Boolean>
    fun event2(): LiveEventObserver<MutableList<String>>
}

然后开发者可以通过以下方式去发送和订阅

private fun sendEvent(){
        LiveDataBus
            .get()
            .of(LiveEvents::class.java)
            .event1()
            .post(true)
    }

private fun observe(){
    LiveDataBus
        .get()
        .of(LiveEvents::class.java)
        .event1()
        .observe(this, Observer {
            Log.i(LOG, it.toString())
        })
}