Android中Fragment的解析和使用详解

前言

Android Fragment的生命周期和Activity类似，实际可能会涉及到数据传递，onSaveInstanceState的状态保存，FragmentManager的管理和Transaction，切换的Animation。

我们首先简单的介绍一下Fragment的生命周期。

大致上，从名字就可以判断出每个生命周期是干嘛的。

AppCompatActivity就是FragmentActivity的子类，如果想使用Fragment，是要继承FragmentActivity，因为考虑到兼容的问题，我们要使用getSupportFragmentManager，而这个方法是FragmentActivity中声明的。

Activity中同样也有个类似的方法，getFragmentManager，两个方法返回的都是FragmentManager，不过一个是v4包。

至于Android到底是如何为低版本兼容Fragment这个问题，这里就不研究了，因为涉及到的源码估计应该很多，而且可能会很深。

Fragment到底是如何将自己的生命周期和Activity绑定在一起呢？

这里有一个很关键的类：FragmentController。

在FragmentActivity的生命周期中，会调用FragmentController对应的方法，而这些方法会调用到FragmentManager对应的方法。

我们来看看FragmentActivity的onCreate方法。

mFragments.attachHost(null /*parent*/);
super.onCreate(savedInstanceState);

这里调用了attachHost方法，而attachHost方法又调用了FragmentManager的attachController方法。

attachController这个方法实际上，是将需要的FragmentHostCallback，FragmentContainer和Fragment传进来。

FragmentHostCallback是FragmentContainer的子类，实际上，它就是Fragment所要附加的Activity，它持有这个Activity的实例，Context和Handler。

FragmentContainer和FragmentHostCallback是同一个实例，就是要附加的Activity。

而Fragment传入的是null，参数名是parent，这里附加的是Activity，因此没有Parent Fragment是很正常的。

当我们使用FragmentManager的时候，如果要添加Fragment，是需要这样写：

FragmentManager manager = ((FragmentActivity) context).getSupportFragmentManager();
FragmentTransaction transaction = manager.beginTransaction();
transaction.add(fragment, context.getClass().getSimpleName());
transaction.commit();

这里出现了新的类：FragmentTransaction。

FragmentTransaction是用于处理Fragment的栈操作，具体的子类是BackStackRecord，它同时也是一个Runnable。

当我们调用FragmentTransaction的add时候，实际上是调用BackStackRecord的addOp方法，Op是自定义的数据结构：

static final class Op {
  Op next;
  Op prev;
  int cmd;
  Fragment fragment;
  int enterAnim;
  int exitAnim;
  int popEnterAnim;
  int popExitAnim;
  ArrayList<Fragment> removed;
 }

也就是Fragment栈里面的节点的数据结构。

当我们commit的时候，就会调用FragmentManager的allocBackStackIndex，方法内部使用了对象这是为了保证Fragment的正常写入顺序，实际上，内部是用一个BackStackRecord的ArrayList来保存传入的BackStackRecord。

执行Fragment的写入后，关键一步就是调用FragmentManager的enqueueAction，将我们的操作添加到操作队列中。

执行这个方法的时候，会先检查是否已经保存了状态，也就是是否处于onStop的生命周期，如果是的话，就会报异常信息。所以我们不能在Activity的onStop里面进行任何有关Fragment的操作。

为了保证操作是串行的，同样也使用了对象锁。

最关键的是运行了FragmentManager的mExecCommit这个Runnable，这里主要是把每一个Active的Fragment作为参数传给moveToState这个方法，判断Fragment的状态。

这里的逻辑比较复杂，会将Fragment的State和mCurState进行比较。一开始commit的每个Fagment的状态都是INITIALIZING。

分为2种情况：

1.mCurState > State

说明Fragment开始创建。

onCreate最后会调用FragmentController和FragmentManager的dispatchCreate，将mCurState的状态改为CREATED，这时同样是调用moveToState方法，每个Fragment的状态都是INITIALIZING，就会开始读取保存的状态，并且分别调用Fragment的onAttach，onCreate，onCreateView和onViewCreate。

如果没有在commit之前就setArguments来传递数据，调用commit后是无法读取到的，因为setArguments传递过来的Bundle是在Fragment初始化的时候才会赋值给Fragment的mArguments，而Fragment的初始化动作是在FragmentManager的onCreateView中进行。我们使用Fragment的时候，都是在FragmentActivity的onCreate中commit，所以这时候Fragment实际上在commit的时候就会开始初始化了，如果放在commit后面setArguments，就根本没机会传递给Fragment。

这里我们要注意，上面都是在FragmentActivity的onCreate中进行，也就是说，这时候Activity根本还没创建好，所以关于Activity的资源在这里是无法获取到的。

2.mCurState < State

说明Fragment已经创建完毕。

所以，Fragment真正和Activity绑定是在commit调用的时候。

官方推荐我们通过setArguments来传递构造Fragment需要的参数，不推荐通过构造方法直接来传递参数，因为横竖屏切换的时候，是重新创建新的Activity，也就是重新创建新的Fragment，原先的数据就会全部丢失，但是setArguments传递的Bundle会保留下来。

我们只要看FragmentActivity的onCreate方法就知道，它会判断之前的配置和savedInstanceState是否不为null，而savedInstanceState会保存Fragment的数据，这些数据是以Parcelable的形式保存下来，这些数据就是FragmentManagerState，如果不为null，就会重新加载这些数据。

实际上，上面的生命周期的图是有问题的，onActivityCreated真正被调用是在FragmentActivity的onStart里面，这时mCurState就变成ACTIVITY_CREATED，而Fragment的状态变成CREATED，这时如果Fragment并不是布局文件中声明 ，采用的是动态添加的方式，那么Fragment就是在这里调用onCreateView和onViewCreated，并且将Fragment添加到FragmentActivity的布局上。

首先我们必须明确的是，onStart的时候，Activity虽然可见，但是还没有显示到前台，所以这时候才处理动态添加Fragment的情况是合理的，如果我们把动态添加Fragment的逻辑放在onCreate的时候，那时候Activity自身的布局都还没创建，怎么可能找到Container加载Fragment呢？

这同时也是提醒我们，不要在Fragment的onCreateView和onViewCreated处理耗时的逻辑，否则就会影响到FragmentActivity显示到前台的时间。

当FragmentActivity进入onResume的时候，已经显示到前台了，这时候发送一个消息给Handler，通知FragmentManager，mCurState变为RESUMED，这时Fragment就会开始进行监听事件等的设置。

当FragmentActivity进入onPause的时候，会先检查Fragment是否还没有设置监听事件，如果没有，就让它进行设置，然后修改mCurState为STARTED，这时就属于前面的第二种情况，Fragment进入onPause。

当FragmentActivity进入onStop的时候，首先通知FragmentManager修改mCurState为STOPPED，这时就会通知Fragment进入onStop，然后就是Handler接收到消息，通知FragmentManager将mCurState改为ACTIVITY_CREATED，通知Fragment调用performReallyStop，也就是真正的结束。

当FragmentActivity进入onDestroy的时候，会确认是否真的reallyStop，然后通知FragmentManager修改mCurState为CREATED，这时Fragment的状态为ACTIVITY_CREATED，开始保存视图数据，调用onDestroyView，父布局开始移除Fragment。

仔细看这段逻辑，就会发现，不管有没有设置Fragment是需要保留的，都会进入onDetach，表示该Fragment和FragmentActivity已经不再关联了。

我们再来看一下onRetainNonConfigurationInstance这个方法，它会设置Fragment的mRetaining为true，这样就会使Fragment不会进入onDestroy，就算是重新创建新的FragmentActivity，也只是清除Fragment的mHost，mParentFragment，mFragmentManager和mChildFragmentManager，之前的数据都会保存下来，并且这个Fragment并没有被销毁，这就会导致一个问题：重新创建的FragmentActivity本身也会创建新的Fragment，因此会出现Fragment的重叠，因为这时Fragment的状态为STOPPED，会分别进入onStart和onResume，也就是重新显示到前台的过程。

我们在实际的测试中就会发现，在没做任何处理的情况下，FragmentManager中的Fragment是越来越多，所以实际上，考虑到这种情况：应用在后台如果被杀掉的话，重新启动应用，之前的Fragment就可能会重叠在界面上。

这种情况在处理Tab的时候是比较麻烦的，因为Tab是好几个Fragment同时显示在前台，如果Activity被干掉，重新创建的时候，进入的是第一个Fragment，但如果这时候是在另一个Fragment下被干掉的，就可能导致这两个Fragment重叠。

所以可以在onCreate中判断是否重新创建Activity，只要判断savedInstanceState是否为null，如果为null，说明该Activity没有被重建过，可以添加Fragment，就算是上面的Tab的情况也可以处理，只要不添加第一个Fragment就可以。

如果是基于这样的判断来解决这个问题，我们还可以在添加Fragment的时候，指定一个Id或者Tag，判断FragmentManager中对应的Id或者Tag的Fragment是否存在来决定是否要添加。

当然，如果项目实在没有需要，我们是可以强制竖屏的。

如果只是针对横竖屏切换，也有另一种解决方案，在AndroidManifest中对应的activity标签中设置android:configChanges="orientation|keyboardHidden" ，但是这个属性在Android 4.0以上就失效了，必须这样写才行：android:configChanges="orientation|keyboardHidden|screenSize" 。这样在横竖屏切换的时候，不会走onRetainNonConfigurationInstance，走的是onConfigurationChanged，切换时不会销毁当前的FragmentActivity，自然Fragment也同样能够保持下来。

如果我们想要为Fragment增加过场动画，针对v4和非v4，有两种做法。

 1.针对v4，使用的是View Animation，动画资源放在res\anim\目录下。

 2.针对非v4，使用的是属性动画，动画资源放在res\animator\目录下。

   一般我们使用的都是v4的Fragment，并且针对的转场动画，View Animation已经足够满足我们的要求。

我们再来看一下FragmentTransaction的addToBackStack这个方法。

如果我们想要实现这样的效果：点击返回键，返回的是上一个Fragment。那就得调用addToBackStack这个方法。这个方法要求传入一个String的参数，实际上我们只要传入null就行，如果我们不想指定栈（虽说是栈，实际上只是个ArrayList，并没有实现栈的结构）的名字。

仔细看源码，我们就会发现，如果不调用这个方法，在按返回键的时候，就直接finish当前的FragmentActivity。

Fragment的回退和Activity的回退是有很大的区别的，我们知道，Fragment的操作是FragmentTransaction，而BackStackRecord真是这些操作的具体子类实现。

这时问题就来了：如果我们是两次FragmentTransactiont添加Fragment，第一次添加A，第二次添加B和C，我们回退并不是Fragment，是BackStackRecord的Op，而Op中记录的是每次操作的Fragment，当我们回退第二次操作的时候，是把第二次添加的B和C都退出来。

如果我们只有一个Fragment，并且也不想实现Fragment的回退栈，就千万不要调用addToBackState，不然在Activity按返回键的时候，并不会马上退出Activity，而是返回一个空白，因为就算是null，也会添加到BackStackRecord的ArrayList中，因为这个参数是作为mName来标记BackStackRecord， 在实际的处理中，它是否为null根本不重要。

当然，我们也可以自己调用FragmentManager的popBackStack方法进行回退栈的操作，如果我们想要马上执行的话，就要调用popBackStackImmediate方法，实际上，默认调用的就是这个方法。

如果我们在添加Fragment的时候，并没有设置任何Tag，但是在弹出栈的时候，要求弹出最新的Fragment，增加新的Fragment。

Fragment的栈并不像是Activity的栈那么复杂，提供多种启动模式，如果看源码的话，就会发现，实际上它就只有一种：弹出最近的BackStackRecord中的所有Fragment。

如果我们调用popBackStack的时候，没有指定flag为POP_BACK_STACK_INCLUSIVE，源码中的实现虽然是用if-else分成两种判断情况，但实际的处理是差不多的，不过没有指定的话，它会处理比较麻烦，如果可能的话，我们还是指定一下。

回到我们上面的问题，我们该如何做呢？

replace并不会影响到回退栈，如果我们真的要使用replace来替代某个Fragment，并且想要实现回退栈，就要addToBackStack，但如果这时我们想要替换某个Fragment，回退栈中的记录并不会跟着被替换，也就是说，这时我们选择回退，会退回到我们被替换的Fragment，所以我们必须在替换前就弹出这个Fragment。

FragmentManager提供了getBackStackEntryCount方法告诉我们回退栈的数量，还有getBackStackEntryAt方法来获取到对应的BackStackRecord，这时我们就能以下的处理来实现弹出：

if(manager.getBackStackEntryCount()>0){ 
 int n = manager.getBackStackEntryCount();
 manager.popBackStack(manager.getBackStackEntryAt(n-1).getName(), FragmentManager.POP_BACK_STACK_INCLUSIVE);
}

然后我们就能使用replace了。

我们必须注意，add，remove和replace影响到的是Fragment在界面上的显示，它们跟回退栈一点关系都没有，实际上，如果我们没有调用addToBackStack，甚至根本就不会有回退栈，而且回退栈是在该方法每次调用后，就会添加一个，不论是否重复，它都不会进行任何判断，所以如果一次FragmentTransaction提交多个Fragment，但是只是调用一次addToBackStack，虽然界面上有多个Fragment，但是回退栈中只有一个记录。

Fragment说归到底，在源码上来看，就只是和Activity生命周期同步的View，它不可能做到和Activity一样复杂的功能，它的任何逻辑业务代码，实际上也属于Activity，只不过移动到另一个类中而已，当然，如果愿意的话，就算把它当做一个轻量级的ViewController也是可以的，毕竟它只是负责自己负责的View的一切业务功能。

FragmentTransaction为Fragment提供了add，remove，hide，show和replace几种操作，我们要注意的是，add和replace的区别。

replace实际上就是remove + add的结合，并且使用replace的话，每次切换的话，会导致Fragment重新创建，因为它会把被替换的Fragment从视图中移除，这样当替换回来的时候，就要重新创建了。

这样频繁切换，就会严重影响到性能和流量。

所以，官方的说法是：replace()这个方法只是在上一个Fragment不再需要时采用的简便方法。

正确的切换方式是add() ，切换时hide() ，add()另一个Fragment；再次切换时，只需hide()当前，show()另一个。

当然，在hide之前，我们还需通过isAdd来判断是否添加过。

如果通过hide和show来实现切换，我们就不需要保存数据，因为Fragment并没有被销毁，如果是replace这种方式，我们就要保存数据，举个例子，如果界面中有EditText，我们如果想要保存之前在EditText的输入，就要保存这个值，不然使用replace的话，是会移除整个View的。

Fragment还涉及到和Activity以及其他Fragment的通信。

最好的方式就是只让Activity和Fragment进行通信，如果Fragment想要和其他Fragment进行通信，也得通过Activity。

我们可以利用回调Fragment的方法进行通信，当然，也可以在Fragment中声明接口，只要Activity实现这些接口，就能实现Activity和Fragment的通信。

想到setArguments是通过Bundle的形式来保存数据，那么我们是否可以利用这点，在传参上做一点文章呢？

在软件设计上，为了减少依赖，提议利用一个高层抽象来负责组件之间的通信，这样各个组件之间就不需要互相依赖了，也就是所谓的依赖倒置原则。

那么，我们这里是否也可以利用这个原则来做点事情呢？

依赖倒置在很多框架中的表现是采取注解的形式，我们可以考虑一下注解的方式来解决这个问题。

如果仅仅是为了构建Fragment而传输的参数，问题倒是比较简单，只要合理的利用反射，我们就可以获取到Fragment的字段，然后赋值。

类似的表现形式如下：

class FragmentA extends Fragment{
  @Arg
  private int age;
  public void onCreate(){
   FragmentInject.inject(this);
  }
}
class ActivityA extends Activity{
  
  public voi onCreate(){
   FragmentA a = new FragmentA();
   Bundle bundle = new Bundle();
   bundle.putString("text", "你好");
   a.setArguments(bundle);
   FragmentManager manager = getSupportFragmentManager();
   FragmentTransaction transaction = manager.beginTransaction();
   transaction.add(R.id.container, a);
   transaction.commit();
  }
}

实际上，这种方式无非就是代码组织方式上的改变，因为我们完全可以在Fragment的onCreate中获取到Bundle，同样也可以进行相同的操作，并且总的代码量会更少，但如果单纯只是从Fragment来看，我们只需要调用FragmentInject.inject方法和声明Arg注解，其他的东西根本不用考虑，相关的解析Bundle和字段赋值都放在FragmentInject这个抽象中，我们就不用每个Fragment都要写同样的代码，只要交给FragmentInject就行。

当然，上面只是简单的实现，真的是要实现一个成熟的东西是要考虑很多方面的，我们这里就把这个简单的项目放在Github上：https://github.com/wenjiang/FragmentArgs.git，如果有新的想法，欢迎补充。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流。