ViewModel简介

1. Activity或Fragment有自己的生命周期被Framework所管理，Framework可能会根据用户的一些操作以及设备的状态对Actvity或Fragment进行销毁和重建。伴随着Activity或Fragment的销毁和重建，它们当中的数据也会随着一起销毁和重建。对于一些简单的数据，Activity可以使用onSaveInstanceState()方法，并从onCreate的bundle中重新获取，但这一方法仅仅适合一些简单的UI状态，对于列表型这种庞大的数据类型并不适合。
2. Activity或Fragment经常会做一些异步的耗时操作，需要管理这些异步操作得到的数据，并在destroyed的时候清理它们，从而避免内存溢出这类问题的发生。管理数据的成本较大，另外configurationChanged发生时，部分资源和数据需要重新请求，降低了性能。
3. Activity或Fragment本身需要处理很多用户的输入事件并和操作系统相关操作们，如果还维护管理业务数据和资源，会导致Activity和Fragment过于庞大。

特点

以关联生命周期的方式来存储和管理UI相关的数据，即使configuration发生改变（比如旋转屏幕，系统语言字体变化），数据仍然可以存在不会销毁。
Activity和Fragment之间，多个Fragment之间共享数据，轻松解决Activity和Fragment之间数据通信提高复杂性问题。

职责

ViewModel类图

ViewModel
ViewModel 对象为特定的界面组件提供数据，并包含数据处理业务逻辑，以与模型进行通信。
ViewModel被更换或者清除时，通过onCleard释放持有资源。

ViewModelStore
负责缓存ViewModel,通过clear释放ViewModel持有资源。

ViewModelStoreOwner
负责持有ViewModelStore，Support Library 28中Fragemnt，Activity和HoldFragment是ViewModelStoreOwner的具体实现类，他们内部持有ViewModelStore。

ViewModelStores
负责通过Activity或者Fragment获取ViewModelStore。
1. 如果Activity或者Fragment已实现ViewModelStoreOwner接口，直接返回内部ViewModelStore；
2. 如果Activity或者Fragment未实现ViewModelStoreOwner接口，通过HoldFragment机制获得ViewModelStore；

ViewModelProvider
负责获取ViewModel实例，构造ViewModelProvider需要ViewModelStore和Factory。

1. 根据ViewModel Class名称，从ViewModelStore缓存中获取ViewModel实例；
2. 步骤1获取成功，直接返回实例；
3. 步骤1获取失败，通过Factory反射构造ViewModel，内置Factory有NewInstanceFactory，AndroidViewModelFactory。
4. 使用ViewModelStore缓存步骤3创建的ViewModel实例后，返回ViewModel实例。

ViewModelProviders
负责为Activity和Fragment创建ViewModelProvider。

源码解析

使用

在Activity或者Fragment中获得ViewModel实例。

class MainFragment : Fragment() {
    companion object {
        fun newInstance() = MainFragment()
    }
    private lateinit var viewModel: MainViewModel
    override fun onCreateView(inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?,
                              savedInstanceState: Bundle?): View {
        return inflater.inflate(R.layout.main_fragment, container, false)
    }
    override fun onActivityCreated(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onActivityCreated(savedInstanceState)

        viewModel = ViewModelProviders.of(this).get(MainViewModel::class.java)
    }
}

上面的样例代码中使用最简单的方式构造ViewModel，通过ViewModelProvider内部自动构造ViewModel，如果需要把Repository等其他对象内置到ViewModel中，可以自定义Factory去实现。这篇文章主要是分析ViewModel内部实现机制，不对ViewModel的构造太多介绍，可以参见android-architecture-components-BasicSample。

关键源码分析

相关源码中比较关键是的ViewModelStores，HoldFragment。

ViewModelStores

public class ViewModelStores {
    private ViewModelStores() {
    }
    public static ViewModelStore of(@NonNull FragmentActivity activity) {
        if (activity instanceof ViewModelStoreOwner) {
            return ((ViewModelStoreOwner) activity).getViewModelStore();
        }
        return holderFragmentFor(activity).getViewModelStore();
    }
    public static ViewModelStore of(@NonNull Fragment fragment) {
        if (fragment instanceof ViewModelStoreOwner) {
            return ((ViewModelStoreOwner) fragment).getViewModelStore();
        }
        return holderFragmentFor(fragment).getViewModelStore();
    }
}

1. 如果Activity或者Fragment实现ViewModelOwner，直接返回内部的ViewModelStore；
2. 否则，通过HoldFragment获得ViewModelStore。

注意：无论哪种方式，都实现了对应Activity或者Fragment只存在一个ViewModelStore，且根据Activity和Fragment生命周期销毁（configurationChanged除外）。

HoldFragment

public class HolderFragment extends Fragment implements ViewModelStoreOwner {
    //仅存在一个HolderFragmentManager实例
    private static final HolderFragmentManager sHolderFragmentManager = new HolderFragmentManager();
    private ViewModelStore mViewModelStore = new ViewModelStore();
    public HolderFragment() {
//保留Fragment
        setRetainInstance(true);
    }
    @Override
    public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        sHolderFragmentManager.holderFragmentCreated(this);
    }
    @Override
    public void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        mViewModelStore.clear();
    }
    @Override
    public ViewModelStore getViewModelStore() {
        return mViewModelStore;
    }
    public static HolderFragment holderFragmentFor(FragmentActivity activity) {
        return sHolderFragmentManager.holderFragmentFor(activity);
    }
    
static class HolderFragmentManager {
        private Map<Activity, HolderFragment> mNotCommittedActivityHolders = new HashMap<>(); 
private Map<Fragment, HolderFragment> mNotCommittedFragmentHolders = new HashMap<>();
...
}

1. HoldFragment实现ViewModelStoreOwner接口；
2.setRetainInstance，configurationChanged后，短暂保留Fragment，从而保留ViewModelStore[参考]；
3. onDestory时，ViewModelStore clear；
4. sHolderFragmentManager仅存在一个实例；
5. NotCommitted变量和holderFragmentCreated规避为一个Activity或者Fragment创建多个HoldFragment。

Support Library

support v4 28.0.0 中FragmentActivity和Fragment已实现ViewModelStoreOwner接口，不再需要HoldFragment机制支持ViewModel特性。

Fragment

通过在OnDestroy方法对configuration的判断，保留下ViewModelStore。

public class Fragment implements LifecycleOwner, ViewModelStoreOwner {
    ViewModelStore mViewModelStore;
    public ViewModelStore getViewModelStore() {
        if (this.getContext() == null) {
            throw new IllegalStateException("Can't access ViewModels from detached fragment");
        } else {
            if (this.mViewModelStore == null) {
                this.mViewModelStore = new ViewModelStore();
            }
            return this.mViewModelStore;
        }
    }
    public void onDestroy() {
        this.mCalled = true;
        FragmentActivity activity = this.getActivity();
        boolean isChangingConfigurations = activity != null && activity.isChangingConfigurations();
        if (this.mViewModelStore != null && !isChangingConfigurations) {
            this.mViewModelStore.clear();
        }
    }
}

FragmentActivity

了解下NonConfigurationInstances，此处不再赘述。

public class FragmentActivity extends SupportActivity implements ViewModelStoreOwner {
    private ViewModelStore mViewModelStore;
    public ViewModelStore getViewModelStore() {
        if (this.getApplication() == null) {
            throw new IllegalStateException("Your activity is not yet attached to the Application instance. You can't request ViewModel before onCreate call.");
        } else {
            if (this.mViewModelStore == null) {
                FragmentActivity.NonConfigurationInstances nc = (FragmentActivity.NonConfigurationInstances)this.getLastNonConfigurationInstance();
                if (nc != null) {
                    this.mViewModelStore = nc.viewModelStore;
                }

                if (this.mViewModelStore == null) {
                    this.mViewModelStore = new ViewModelStore();
                }
            }
            return this.mViewModelStore;
        }
    }
   protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        this.mFragments.attachHost((Fragment)null);
        super.onCreate(savedInstanceState);
        FragmentActivity.NonConfigurationInstances nc = (FragmentActivity.NonConfigurationInstances)this.getLastNonConfigurationInstance();
        if (nc != null && nc.viewModelStore != null && this.mViewModelStore == null) {
            this.mViewModelStore = nc.viewModelStore;
        }
   }
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        if (this.mViewModelStore != null && !this.isChangingConfigurations()) {
            this.mViewModelStore.clear();
        }
        this.mFragments.dispatchDestroy();
    }
}

总结

Jetpack中ViewModel的设计和实现并不是很复杂，ViewModel是Google官方推荐MVVM模式实现的重要组成部分，ViewModel与Lifecycle和LiveData等Jetpack组件组合使用会更加发挥其作用，待后续深入分析其他Jetpack组件源码实现。