ViewModel

ViewModel 是 Jetpack 中的一个重要组件，用于存储和管理 UI 相关数据，具备对宿主生命周期的感知能力。借助 ViewModel，在页面因配置变更（如横竖屏切换、分辨率调整、权限变更、系统字体样式变更等）导致销毁重建后，依然能复用之前保存的数据，从而提升用户体验与应用性能。

本文将深入介绍 ViewModel 的基本使用方式、常规和进阶用法、跨页面数据共享方案，以及配置变更时 ViewModel 复用的内部实现原理，并给出最佳实践建议。

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1. ViewModel 的基本概念

• 生命周期感知：ViewModel 能感知宿主（Activity、Fragment）的生命周期变化，不会因为界面销毁而立即释放，从而实现数据的持久保存。
• 数据复用：在配置变更后，页面会重建，但获取的依然是之前创建的 ViewModel 实例，保证数据一致性。
• 内存优化：避免在 Activity/Fragment 中直接保存大量数据，防止频繁重建带来的内存开销。

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2. 使用方式

2.1 常规用法

常规场景下，ViewModel 主要用于保存因配置变更而导致页面销毁重建时需要复用的数据。使用 ViewModelProvider 获取 ViewModel 实例时，系统会在内部创建并维护一个 ViewModelStore，这个存储容器通过 NonConfigurationInstances 机制实现跨配置变更复用。

示例代码

class MyViewModel : ViewModel() {
    // 示例数据：计数器
    var counter: Int = 0

    fun increment() {
        counter++
    }
    
    override fun onCleared() {
        super.onCleared()
        // 此处可清理资源，如取消协程、关闭数据库连接等
    }
}

在 Activity 中使用 ViewModel：

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var viewModel: MyViewModel
    
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        // 通过 ViewModelProvider 获取的 ViewModel 实例会在配置变更时复用
        viewModel = ViewModelProvider(this).get(MyViewModel::class.java)
    }
}

2.2 进阶用法 —— 使用 SavedStateHandle 实现数据持久化

在某些场景下，不仅需要在配置变更时复用数据，还需要在因内存不足、电量不足等系统原因导致页面被回收后恢复数据。此时可以借助 savedstate 组件，通过 SavedStateHandle 保存和恢复数据。

示例代码

class MySavedStateViewModel(private val state: SavedStateHandle) : ViewModel() {

    fun saveState(value: String) {
        state.set("KEY_DATA", value)
    }
    
    fun getState(): LiveData<String> {
        // 如果不存在则返回默认值
        return state.getLiveData("KEY_DATA", "默认数据")
    }
}

在 Activity 中使用 SavedStateViewModelFactory 获取带有 SavedStateHandle 的 ViewModel：

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var viewModel: MySavedStateViewModel
    
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        // 使用 SavedStateViewModelFactory 构建 ViewModel
        viewModel = ViewModelProvider(this, SavedStateViewModelFactory(application, this))
            .get(MySavedStateViewModel::class.java)
    }
}

2.3 跨页面数据共享

当需要在多个页面（如多个 Fragment）间共享数据时，可通过实现 ViewModelStoreOwner 接口来实现。例如，在宿主 Activity 内创建一个共享 ViewModel，然后由各个 Fragment 获取同一个实例，实现跨页面数据共享。

示例代码

class SharedViewModel : ViewModel() {
    val sharedData = MutableLiveData<String>()
}

在 Activity 中：

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    val sharedViewModel by lazy {
        ViewModelProvider(this).get(SharedViewModel::class.java)
    }
}

在多个 Fragment 中均通过宿主 Activity 获取共享 ViewModel：

class FirstFragment : Fragment() {

    private lateinit var sharedViewModel: SharedViewModel
    
    override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
        sharedViewModel = ViewModelProvider(requireActivity()).get(SharedViewModel::class.java)
        // 使用 sharedViewModel 共享数据
    }
}

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3. 配置变更时 ViewModel 复用的实现原理

要理解 ViewModel 如何在配置变更时复用数据，关键在于 ViewModelProvider 和 ViewModelStore 的工作机制，以及 Android 系统的 NonConfigurationInstances 机制。

3.1 ViewModelProvider 与 ViewModelStore

• ViewModelProvider：负责创建和管理 ViewModel 实例。每个调用 ViewModelProvider 的 Activity 或 Fragment 内部都会关联一个 ViewModelStore。
• ViewModelStore：底层使用一个 HashMap 来存储已创建的 ViewModel 实例。键为 ViewModel 类名，值为对应的实例。
• 复用原理：当 Activity 因配置变更（如横竖屏切换）而销毁重建时，系统会通过 getLastNonConfigurationInstance() 方法将 ViewModelStore 中的 ViewModel 传递给新创建的 Activity。这样新实例在调用 ViewModelProvider 时会获取到之前保存的 ViewModel 实例，而不是重新创建。

3.2 NonConfigurationInstances 机制

• Android 系统在配置变更时，并不会直接销毁所有对象，而是将需要保留的对象（例如 ViewModelStore、Fragment 实例）保存在 NonConfigurationInstances 中。
• 在页面重建后，通过调用 getLastNonConfigurationInstance() 方法，从 NonConfigurationInstances 中恢复 ViewModelStore，从而使 ViewModel 实例得以复用。

3.3 内部流程示例

伪代码描述了配置变更时的内部处理逻辑：

// Activity 在销毁前
onRetainNonConfigurationInstance() {
    // 将 ViewModelStore 保存到 NonConfigurationInstances
    return viewModelStore;
}

// Activity 重建时
onCreate() {
    // 从 NonConfigurationInstances 中恢复 ViewModelStore
    viewModelStore = getLastNonConfigurationInstance();
    // ViewModelProvider 利用恢复的 ViewModelStore 获取已有的 ViewModel 实例
    viewModel = viewModelProvider.get(MyViewModel.class);
}

这种机制确保了配置变更后获取的 ViewModel 实例与之前一致，从而实现数据的持久化。

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4. ViewModel 的最佳实践

为了充分发挥 ViewModel 的优势，并避免常见的坑，建议遵循以下最佳实践：

1. 避免持有 UI 引用
   切勿在 ViewModel 中直接引用 Activity、Fragment 或 View，防止内存泄漏。若需应用上下文，请使用 ApplicationContext，并考虑继承 AndroidViewModel。

2. 使用 Repository 模式
   将数据源操作（如网络请求、数据库访问）封装在 Repository 中，并在 ViewModel 中调用，保持职责单一。

3. 利用 SavedStateHandle 保存状态
   对于需要在进程被杀死后恢复的数据，使用 SavedStateHandle 保存状态。配合 SavedStateViewModelFactory 可实现数据持久化。

4. 共享 ViewModel 实现跨页面通信
   在宿主 Activity 中创建共享 ViewModel，由多个 Fragment 通过 ViewModelProvider(requireActivity()) 获取同一实例，实现数据共享与通信。

5. 及时清理资源
   在 ViewModel 的 onCleared() 方法中释放资源，如取消协程、关闭数据库连接等，确保应用性能稳定。

6. 避免过度依赖 ViewModel 存储大量数据
   ViewModel 主要用于保存与 UI 相关的状态数据，不适合存储大量非 UI 数据。对于大数据量，建议使用本地缓存或数据库。

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