簡介

在Android開發(fā)中，內(nèi)存泄漏是導(dǎo)致應(yīng)用崩潰、性能下降的“隱形殺手”。而ViewModel作為Jetpack架構(gòu)的核心組件，通過其“生命周期穿透”能力，為開發(fā)者提供了一種優(yōu)雅的解決方案。本文將從源碼級原理、實戰(zhàn)開發(fā)技巧到企業(yè)級優(yōu)化策略，深入解析ViewModel如何實現(xiàn)跨配置變更的數(shù)據(jù)持久化，并徹底解決內(nèi)存泄漏問題。

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一、ViewModel與生命周期穿透的底層原理

1. 傳統(tǒng)方案的痛點

在Android開發(fā)中，屏幕旋轉(zhuǎn)、系統(tǒng)回收資源等配置變更會導(dǎo)致Activity或Fragment的重建。傳統(tǒng)的onSaveInstanceState方法存在以下問題：

• 序列化性能瓶頸：Bundle的序列化和反序列化效率低下。
• 數(shù)據(jù)量限制：Bundle最大容量僅1MB，無法存儲復(fù)雜對象（如圖片列表）。
• 生命周期綁定：數(shù)據(jù)僅在臨時重建時有效，無法抵御進程被系統(tǒng)殺死的情況。

2. ViewModel的“生命周期穿透”機制

ViewModel通過以下三大黑科技實現(xiàn)生命周期解耦：

2.1 HolderFragment：寄生在Activity中的“數(shù)據(jù)保險箱”

核心原理：
當調(diào)用ViewModelProviders.of(activity)時，系統(tǒng)會動態(tài)注入一個無UI的HolderFragment。該Fragment的setRetainInstance(true)屬性使其在Activity重建時仍存活于內(nèi)存中，內(nèi)部通過ViewModelStore緩存所有ViewModel實例。

源碼解析（AndroidX 2.5.1）：

public class HolderFragment extends Fragment {
    private ViewModelStore mViewModelStore = new ViewModelStore();

    @Override
    public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setRetainInstance(true);  // 關(guān)鍵黑科技！
    }

    public ViewModelStore getViewModelStore() {
        return mViewModelStore;
    }
}

優(yōu)勢：

• 跨配置變更：屏幕旋轉(zhuǎn)后，ViewModelStore中的數(shù)據(jù)依然存在。
• 生命周期隔離：ViewModel與Activity生命周期解耦，避免因重建導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

2.2 ViewModelStore：數(shù)據(jù)持久化的核心倉庫

ViewModelStore是一個輕量級容器，用于存儲和管理ViewModel實例。其生命周期由HolderFragment控制，而非直接綁定到Activity或Fragment。

代碼示例：

// 在Activity中獲取ViewModel
ViewModelProvider viewModelProvider = new ViewModelProvider(this);
MyViewModel myViewModel = viewModelProvider.get(MyViewModel.class);

關(guān)鍵點：

• 多級作用域：支持Activity、Fragment、Navigation圖等不同作用域的ViewModel共享。
• 資源清理：當宿主組件完全銷毀時（如調(diào)用finish()），ViewModelStore會自動清理資源。

2.3 SavedStateHandle：進程級數(shù)據(jù)恢復(fù)的“最后防線”

ViewModel默認只能抵御配置變更，但進程被系統(tǒng)殺死時數(shù)據(jù)仍會丟失。通過集成SavedStateHandle，可將數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)管理的Bundle，實現(xiàn)跨進程銷毀的數(shù)據(jù)恢復(fù)。

代碼示例：

public class MyViewModel extends ViewModel {
    private final SavedStateHandle savedStateHandle;

    public MyViewModel(SavedStateHandle savedStateHandle) {
        this.savedStateHandle = savedStateHandle;
    }

    public LiveData<String> getData() {
        return savedStateHandle.getLiveData("key");
    }
}

優(yōu)勢：

• 進程重啟恢復(fù)：即使應(yīng)用被強制關(guān)閉，數(shù)據(jù)仍可通過SavedStateHandle恢復(fù)。
• 與Bundle無縫集成：利用系統(tǒng)提供的機制，避免手動序列化開銷。

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二、內(nèi)存泄漏的成因與解決方案

1. 內(nèi)存泄漏的典型場景

1.1 ViewModel持有Activity/Fragment的強引用

錯誤示例：

public class MyViewModel extends ViewModel {
    private MyActivity activity;

    public MyViewModel(MyActivity activity) {
        this.activity = activity;  // 錯誤：強引用導(dǎo)致內(nèi)存泄漏
    }
}

問題分析：

• ViewModel的生命周期長于Activity/Fragment，強引用會阻止垃圾回收器釋放資源。
• 用戶旋轉(zhuǎn)屏幕后，舊Activity可能無法被回收，導(dǎo)致內(nèi)存占用持續(xù)增長。

1.2 未正確取消異步任務(wù)

錯誤示例：

public class MyViewModel extends ViewModel {
    private Disposable disposable;

    public void loadData() {
        disposable = RetrofitClient.getApi().getData()
            .subscribeOn(Schedulers.io())
            .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
            .subscribe(data -> {
                // 更新UI
            });
    }

    @Override
    protected void onCleared() {
        super.onCleared();
        disposable.dispose();  // 必須調(diào)用！否則任務(wù)未完成時會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏
    }
}

問題分析：

• 若未在onCleared()中取消任務(wù)，ViewModel可能在任務(wù)執(zhí)行期間持有Activity的引用。
• 即使Activity已銷毀，任務(wù)仍在后臺運行，導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

2. 內(nèi)存泄漏的解決方案

2.1 使用WeakReference代替強引用

正確示例：

public class MyViewModel extends ViewModel {
    private final WeakReference<MyActivity> activityRef;

    public MyViewModel(@NonNull Application application) {
        this.activityRef = new WeakReference<>(application.getActivity());
    }

    public void updateUI() {
        MyActivity activity = activityRef.get();
        if (activity != null) {
            // 訪問Activity的成員和方法
        }
    }
}

優(yōu)勢：

• WeakReference允許垃圾回收器在資源不足時回收對象，避免內(nèi)存泄漏。
• 僅在Activity存活時訪問UI組件，降低風險。

2.2 正確管理異步任務(wù)的生命周期

正確示例：

public class MyViewModel extends ViewModel {
    private CompositeDisposable disposables = new CompositeDisposable();

    public void loadData() {
        disposables.add(
            RetrofitClient.getApi().getData()
                .subscribeOn(Schedulers.io())
                .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())
                .subscribe(data -> {
                    // 更新UI
                })
        );
    }

    @Override
    protected void onCleared() {
        super.onCleared();
        disposables.clear();  // 清除所有未完成的任務(wù)
    }
}

優(yōu)勢：

• CompositeDisposable集中管理所有異步任務(wù)，確保在ViewModel銷毀時統(tǒng)一清理。
• 避免任務(wù)在后臺運行時持有Activity引用。

2.3 利用AndroidViewModel綁定ApplicationContext

正確示例：

public class MyViewModel extends AndroidViewModel {
    private final Application application;

    public MyViewModel(@NonNull Application application) {
        super(application);
        this.application = application;
    }

    public void saveDataToDisk(String data) {
        // 使用ApplicationContext操作文件或數(shù)據(jù)庫
    }
}

優(yōu)勢：

• AndroidViewModel提供對Application的直接訪問，避免持有Activity的強引用。
• Application的生命周期與進程一致，適合存儲全局數(shù)據(jù)。

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三、企業(yè)級開發(fā)實戰(zhàn)：ViewModel的典型應(yīng)用場景

1. 跨配置變更的數(shù)據(jù)持久化

場景：電商App中，用戶添加商品到購物車后旋轉(zhuǎn)屏幕，購物車數(shù)據(jù)不應(yīng)丟失。

代碼實現(xiàn)：

public class CartViewModel extends ViewModel {
    private MutableLiveData<List<CartItem>> cartItems = new MutableLiveData<>();

    public LiveData<List<CartItem>> getCartItems() {
        return cartItems;
    }

    public void addToCart(CartItem item) {
        List<CartItem> currentItems = cartItems.getValue();
        currentItems.add(item);
        cartItems.setValue(currentItems);
    }
}

// 在Activity中觀察數(shù)據(jù)變更
cartViewModel.getCartItems().observe(this, items -> {
    // 更新UI顯示購物車
});

效果：

• 屏幕旋轉(zhuǎn)后，CartViewModel中的購物車數(shù)據(jù)依然存在。
• 用戶無需重新加載數(shù)據(jù)，提升用戶體驗。

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2. 跨組件通信的“數(shù)據(jù)樞紐”

場景：Activity與Fragment之間共享數(shù)據(jù)（如搜索結(jié)果）。

代碼實現(xiàn)：

// 在Fragment中獲取Activity級別的ViewModel
val sharedModel: SharedViewModel by viewModels(requireActivity())

// 在Activity中更新數(shù)據(jù)
sharedModel.updateData("New Data")

// 在Fragment中觀察數(shù)據(jù)變更
sharedModel.getData().observe(viewLifecycleOwner, newData -> {
    // 更新UI
});

優(yōu)勢：

• 通過ViewModelStoreOwner接口，不同組件可共享同一ViewModel實例。
• 無需通過接口回調(diào)或Bundle傳遞數(shù)據(jù)，代碼簡潔高效。

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3. 進程級數(shù)據(jù)恢復(fù)

場景：社交App中，用戶輸入的草稿在進程被系統(tǒng)殺死后仍需保留。

代碼實現(xiàn)：

public class DraftViewModel extends ViewModel {
    private final SavedStateHandle savedStateHandle;

    public DraftViewModel(SavedStateHandle savedStateHandle) {
        this.savedStateHandle = savedStateHandle;
    }

    public void saveDraft(String content) {
        savedStateHandle.set("draft", content);  // 數(shù)據(jù)寫入Bundle
    }

    public LiveData<String> getDraft() {
        return savedStateHandle.getLiveData("draft");  // 數(shù)據(jù)從Bundle恢復(fù)
    }
}

// 在Activity中使用
draftViewModel.saveDraft("Hello, World!");
draftViewModel.getDraft().observe(this, draft -> {
    // 顯示草稿內(nèi)容
});

效果：

• 即使應(yīng)用被強制關(guān)閉，草稿內(nèi)容仍可通過SavedStateHandle恢復(fù)。
• 無需手動管理Bundle的序列化和反序列化。

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四、高級應(yīng)用與性能優(yōu)化

1. ViewModel的“僵尸復(fù)活”機制

場景還原：某電商App在屏幕旋轉(zhuǎn)后購物車數(shù)據(jù)丟失，候選人無法解釋ViewModel為何能存活。

技術(shù)拆解：

• 底層原理：ViewModel通過HolderFragment實現(xiàn)生命周期隔離，數(shù)據(jù)存儲依賴onRetainNonConfigurationInstance()方法實現(xiàn)跨配置保存。
• 高頻誤區(qū)：
  • “ViewModel是單例模式”（錯誤率78%）：ViewModel的生命周期與作用域綁定，非單例。
  • “ViewModel可以直接持有Context”（會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏）：應(yīng)使用AndroidViewModel綁定Application。

代碼示例：

public class MyViewModel extends ViewModel {
    @Override
    protected void onCleared() {
        super.onCleared();
        // 釋放資源
    }
}

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2. 動態(tài)調(diào)整ViewModel作用域

場景：根據(jù)用戶操作動態(tài)切換數(shù)據(jù)作用域（如從Activity級切換到Fragment級）。

代碼實現(xiàn)：

// 在Fragment中獲取父Fragment的ViewModel
val parentViewModel: ParentViewModel by viewModels(ownerProducer = { parentFragment })

// 在Activity中獲取Navigation圖的ViewModel
val navViewModel: NavViewModel by activityViewModels()

優(yōu)勢：

• 靈活控制ViewModel的作用域，避免不必要的數(shù)據(jù)共享。
• 支持復(fù)雜UI架構(gòu)下的模塊化開發(fā)。

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五、總結(jié)

ViewModel的生命周期穿透機制為Android開發(fā)提供了強大的工具，解決了配置變更導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失和內(nèi)存泄漏問題。通過HolderFragment、ViewModelStore和SavedStateHandle三大黑科技，開發(fā)者可以構(gòu)建高效、健壯的應(yīng)用。