第13天：高级主题 - ViewModel 和 LiveData

在第13天，我们将深入学习Android的两个重要组件：ViewModel 和 LiveData，并通过一个实践实例来学习如何应用它们。这些组件是 Android Jetpack 的一部分，它们不仅能让应用更具响应性和可扩展性，还能帮助你在面对配置变化（例如屏幕旋转）时保存数据，防止数据丢失。

##本节对应的代码链接为: TodoApp简单的待办事项（Todo）应用

1. ViewModel 和 LiveData 详细介绍

什么是 ViewModel？

ViewModel 是一种专门用于保存和管理 UI 相关数据的类，它解决了一个常见问题：当Activity或Fragment在配置发生变化（例如屏幕旋转）时会被销毁和重新创建，这可能导致其中的数据丢失。而 ViewModel 能够在这种情况下保持数据持久化，避免不必要的数据重新加载。

ViewModel 的作用主要包括：

数据持久化：当Activity/Fragment重新创建时，ViewModel 中的数据仍然可以被保留，不会因为UI组件的重建而丢失。
与生命周期分离：ViewModel 独立于Activity或Fragment的生命周期。这意味着，即使Activity被销毁，ViewModel 中的数据也不会受到影响。
数据管理：ViewModel 是专门用于管理和处理与UI相关的数据逻辑，而不会影响UI的渲染逻辑。

举例来说，假设我们有一个任务列表应用，任务数据存储在 ViewModel 中。如果用户旋转屏幕，Activity 会重新创建，但 ViewModel 中的数据不会丢失，从而避免重新加载任务列表的操作。

什么是 LiveData？

LiveData 是一种可观察的数据持有类。与普通的数据类不同，LiveData 可以与UI组件建立联系，当数据发生变化时，UI组件会自动更新，无需手动通知。

LiveData 的主要特点包括：

感知生命周期：LiveData 会自动感知 Activity 或 Fragment 的生命周期，并只在生命周期处于活跃状态时更新数据。当 Activity 被销毁或停止时，LiveData 会停止向UI发送更新，以避免内存泄漏。
数据同步更新：当 LiveData 中的数据发生变化时，UI会自动更新，无需手动调用 notifyDataSetChanged 或 invalidate 等方法。
无需手动管理生命周期：LiveData 会自动处理与生命周期的绑定，使得我们不需要在代码中显式地管理数据和生命周期之间的关系。

MVVM 架构模式

在Android开发中，MVVM （Model-View-ViewModel）是一种常见的架构模式，能够使代码结构更清晰、可维护性更高。

Model（模型）：负责数据的获取、存储以及业务逻辑的处理。它可以是来自网络、数据库或本地存储的数据。
View（视图）：表示UI层，直接与用户进行交互。Activity 或 Fragment 通常扮演 View 的角色。
ViewModel：持有和管理与UI相关的数据逻辑。它不会直接与View打交道，而是通过 LiveData 来通知 View 更新。

这个模式能够很好地分离业务逻辑与UI逻辑，使代码更加模块化和易于维护。

2. 实践实例 - 构建一个待办事项应用

在这一部分，我们将通过Kotlin编写一个待办事项应用，演示如何使用 ViewModel 和 LiveData 进行数据管理。这个应用的功能包括：展示任务列表，添加任务，并在任务列表中实时更新UI。

工程创建过程

创建新项目
- 打开Android Studio，点击“New Project”。
- 选择“Empty Activity”模板，并点击“Next”。
- 设置项目名称为 TodoApp。
- 语言选择 Kotlin，点击“Finish”完成项目创建。

配置依赖
在项目的 build.gradle 文件中，添加以下依赖，以确保我们可以使用 ViewModel 和 LiveData：

dependencies {// ViewModel 和 LiveDataimplementation "androidx.lifecycle:lifecycle-viewmodel-ktx:2.6.0"implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-livedata-ktx:2.6.0"// RecyclerView 用于展示任务列表implementation "androidx.recyclerview:recyclerview:1.2.1"
}

添加完依赖后，点击“Sync Now”同步项目。

3. MVVM 实现步骤

Step 1: 创建数据模型

首先，我们创建一个 Task 数据类，表示每个待办事项的任务。它包含三个属性：任务的唯一ID、任务名称和任务是否已完成的状态。

kotlin">// Task.kt
data class Task(val id: Int,val name: String,val isCompleted: Boolean = false
)

解释：

id：任务的唯一标识符。
name：任务的名称。
isCompleted：任务是否完成，默认值为 false。

Step 2: 创建 ViewModel

ViewModel 负责持有和管理任务列表数据。我们创建一个 TaskViewModel，它包含 LiveData 来保存任务列表，并提供方法来添加任务。

kotlin">// TaskViewModel.kt
import androidx.lifecycle.LiveData
import androidx.lifecycle.MutableLiveData
import androidx.lifecycle.ViewModelclass TaskViewModel : ViewModel() {// 私有的 MutableLiveData 保存任务列表private val _taskList = MutableLiveData<List<Task>>()val taskList: LiveData<List<Task>> get() = _taskList// 初始化任务列表为空init {_taskList.value = listOf()}// 添加新任务的方法fun addTask(taskName: String) {val currentList = _taskList.value ?: listOf()val newTask = Task(id = currentList.size + 1, name = taskName)_taskList.value = currentList + newTask}
}

解释：

MutableLiveData 是一个可变的 LiveData，用于在内部管理数据。
LiveData 对外暴露，只读，用于观察任务列表的变化。
addTask() 方法会向当前的任务列表中添加新任务，然后更新 LiveData，从而自动通知UI更新。

Step 3: 创建 Adapter

为了在 RecyclerView 中显示任务列表，我们需要创建一个适配器 TaskAdapter 来处理数据绑定。

kotlin">// TaskAdapter.kt
import android.view.LayoutInflater
import android.view.ViewGroup
import androidx.recyclerview.widget.RecyclerView
import com.example.todoapp.databinding.ItemTaskBindingclass TaskAdapter(private var taskList: List<Task>) : RecyclerView.Adapter<TaskAdapter.TaskViewHolder>() {// ViewHolder 用于保存每个任务视图的引用class TaskViewHolder(private val binding: ItemTaskBinding) : RecyclerView.ViewHolder(binding.root) {fun bind(task: Task) {binding.taskName.text = task.namebinding.taskCompleted.text = if (task.isCompleted) "Completed" else "Not Completed"}}override fun onCreateViewHolder(parent: ViewGroup, viewType: Int): TaskViewHolder {val binding = ItemTaskBinding.inflate(LayoutInflater.from(parent.context), parent, false)return TaskViewHolder(binding)}override fun onBindViewHolder(holder: TaskViewHolder, position: Int) {val task = taskList[position]holder.bind(task)}override fun getItemCount() = taskList.size// 更新任务列表的方法fun updateTasks(newTasks: List<Task>) {taskList = newTasksnotifyDataSetChanged()}
}

解释：

TaskViewHolder 是 RecyclerView.ViewHolder 的子类，用于保存和绑定任务数据到UI。
onCreateViewHolder 创建并初始化视图。
onBindViewHolder 绑定每个任务的数据。
updateTasks 方法用来更新任务列表并通知 RecyclerView 重新渲染。

Step 4: 创建 Activity

在 MainActivity 中，我们需要初始化 ViewModel 和 RecyclerView，并且通过观察 LiveData 来实时更新UI。

activity_main.xml

在布局文件中，我们需要一个 RecyclerView 用于展示任务列表，还有一个 EditText 和 Button 用于添加任务。

<!-- activity_main.xml -->
<LinearLayoutxmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:orientation="vertical"android:padding="16dp"><EditTextandroid:id="@+id/etTaskName"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:hint="Enter task name" /><Buttonandroid:id="@+id/btnAddTask"android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content"android:text="Add Task" /><androidx.recyclerview.widget.RecyclerViewandroid:id="@+id/recyclerView"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="wrap_content"android:layout_marginTop="16dp" />
</LinearLayout>

MainActivity.kt

在 MainActivity 中，我们需要初始化 ViewModel，设置 RecyclerView，并在 LiveData 发生变化时更新UI。

kotlin">// MainActivity.kt
import android.os.Bundle
import androidx.activity.viewModels
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import androidx.recyclerview.widget.LinearLayoutManager
import com.example.todoapp.databinding.ActivityMainBindingclass MainActivity : AppCompatActivity() {private lateinit var binding: ActivityMainBindingprivate lateinit var taskAdapter: TaskAdapterprivate val taskViewModel: TaskViewModel by viewModels()override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)binding = ActivityMainBinding.inflate(layoutInflater)setContentView(binding.root)// 设置 RecyclerViewtaskAdapter = TaskAdapter(listOf())binding.recyclerView.layoutManager = LinearLayoutManager(this)binding.recyclerView.adapter = taskAdapter// 观察任务列表数据变化taskViewModel.taskList.observe(this) { tasks ->taskAdapter.updateTasks(tasks)}// 添加任务按钮点击事件binding.btnAddTask.setOnClickListener {val taskName = binding.etTaskName.text.toString()if (taskName.isNotEmpty()) {taskViewModel.addTask(taskName)binding.etTaskName.text.clear()}}}
}

解释：

by viewModels() 是一个 Kotlin 委托，用于初始化 ViewModel。
observe() 方法用来观察 LiveData，当 taskList 发生变化时，适配器会更新任务列表。
在 btnAddTask.setOnClickListener 中，用户输入任务名并点击“Add Task”按钮后，ViewModel 将新任务添加到任务列表中。