Android基礎：Fragment，看這篇就夠了

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做者簡介：damonxia(夏正冬)，每天P圖Android工程師

下文中Demo的源代碼地址：https://github.com/xiazdong/F...。

基本概念

Fragment，簡稱碎片，是Android 3.0（API 11）提出的，爲了兼容低版本，support-v4庫中也開發了一套Fragment API，最低兼容Android 1.6。
過去support-v4庫是一個jar包，24.2.0版本開始，將support-v4庫模塊化爲多個jar包，包含：support-fragment, support-ui, support-media-compat等，這麼作是爲了減小APK包大小，你須要用哪一個模塊就引入哪一個模塊。
若是想引入整個support-v4庫，則compile 'com.android.support:support-v4:24.2.1'，若是隻想引入support-fragment庫，則com.android.support:support-fragment:24.2.1。

由於support庫是不斷更新的，所以建議使用support庫中的android.support.v4.app.Fragment，而不要用系統自帶的android.app.Fragment。而若是要使用support庫的Fragment，Activity必需要繼承FragmentActivity（AppCompatActivity是FragmentActivity的子類）。

Fragment官方的定義是：

Fragment represents a behavior or a portion of user interface in an Activity. You can combine multiple fragments in a single activity to build a multi-pane UI and reuse a fragment in multiple activities. You can think of a fragment as a modular section of an activity, which has its own lifecycle, receives its own input events, and which you can add or remove while the activity is running.

根據上面的定義可知：

• Fragment是依賴於Activity的，不能獨立存在的。
• 一個Activity裏能夠有多個Fragment。
• 一個Fragment能夠被多個Activity重用。
• Fragment有本身的生命週期，並能接收輸入事件。
• 咱們能在Activity運行時動態地添加或刪除Fragment。

Android 3.0系統只針對平板電腦，且閉源，那時候針對手機和針對平板是兩套源代碼，後來Android
4.0時整合了手機和平板的源碼，所以市面上很難看到Android 3.0系統。

Fragment的優點有如下幾點：

• 模塊化（Modularity）：咱們沒必要把全部代碼所有寫在Activity中，而是把代碼寫在各自的Fragment中。
• 可重用（Reusability）：多個Activity能夠重用一個Fragment。
• 可適配（Adaptability）：根據硬件的屏幕尺寸、屏幕方向，可以方便地實現不一樣的佈局，這樣用戶體驗更好。

Fragment核心的類有：

• Fragment：Fragment的基類，任何建立的Fragment都須要繼承該類。
• FragmentManager：管理和維護Fragment。他是抽象類，具體的實現類是- FragmentManagerImpl。
• FragmentTransaction：對Fragment的添加、刪除等操做都須要經過事務方式進行。他是抽象類，具體的實現類是BackStackRecord。

Nested Fragment（Fragment內部嵌套Fragment的能力）是Android 4.2提出的，support-fragment庫能夠兼容到1.6。經過getChildFragmentManager()可以得到管理子Fragment的FragmentManager，在子Fragment中能夠經過getParentFragment()得到父Fragment。

基本使用

這裏給出Fragment最基本的使用方式。首先，建立繼承Fragment的類，名爲Fragment1：

Fragment有不少能夠複寫的方法，其中最經常使用的就是onCreateView()，該方法返回Fragment的UI佈局，須要注意的是inflate()的第三個參數是false，由於在Fragment內部實現中，會把該佈局添加到container中，若是設爲true，那麼就會重複作兩次添加，則會拋以下異常：

若是在建立Fragment時要傳入參數，必需要經過setArguments(Bundle bundle)方式添加，而不建議經過爲Fragment添加帶參數的構造函數，由於經過setArguments()方式添加，在因爲內存緊張致使Fragment被系統殺掉並恢復（re-instantiate）時能保留這些數據。官方建議以下：

It is strongly recommended that subclasses do not have other
constructors with parameters, since these constructors will not be
called when the fragment is re-instantiated.

咱們能夠在Fragment的onAttach()中經過getArguments()得到傳進來的參數，並在以後使用這些參數。若是要獲取Activity對象，不建議調用getActivity()，而是在onAttach()中將Context對象強轉爲Activity對象。
建立完Fragment後，接下來就是把Fragment添加到Activity中。在Activity中添加Fragment的方式有兩種：

• 靜態添加：在xml中經過<fragment>的方式添加，缺點是一旦添加就不能在運行時刪除。
• 動態添加：運行時添加，這種方式比較靈活，所以建議使用這種方式。

雖然Fragment能在XML中添加，可是這只是一個語法糖而已，Fragment並非一個View，而是和Activity同一層次的。
這裏只給出動態添加的方式。首先Activity須要有一個容器存放Fragment，通常是FrameLayout，所以在Activity的佈局文件中加入FrameLayout：

而後在onCreate()中，經過如下代碼將Fragment添加進Activity中。

這裏須要注意幾點：

• 由於咱們使用了support庫的Fragment，所以須要使用getSupportFragmentManager()獲取FragmentManager。
• add()是對Fragment衆多操做中的一種，還有remove(), replace()等，第一個參數是根容器的id（FrameLayout的id，即」@id/container」），第二個參數是Fragment對象，第三個參數是fragment的tag名，指定tag的好處是後續咱們能夠經過Fragment1 frag = getSupportFragmentManager().findFragmentByTag("f1")從FragmentManager中查找Fragment對象。
• 在一次事務中，能夠作多個操做，好比同時作add().remove().replace()。
• commit()操做是異步的，內部經過mManager.enqueueAction()加入處理隊列。對應的同步方法爲commitNow()，commit()內部會有checkStateLoss()操做，若是開發人員使用不當（好比commit()操做在onSaveInstanceState()以後），可能會拋出異常，而commitAllowingStateLoss()方法則是不會拋出異常版本的commit()方法，可是儘可能使用commit()，而不要使用commitAllowingStateLoss()。
• addToBackStack("fname")是可選的。FragmentManager擁有回退棧（BackStack），相似於Activity的任務棧，若是添加了該語句，就把該事務加入回退棧，當用戶點擊返回按鈕，會回退該事務（回退指的是若是事務是add(frag1)，那麼回退操做就是remove(frag1)）；若是沒添加該語句，用戶點擊返回按鈕會直接銷燬Activity。
• Fragment有一個常見的問題，即Fragment重疊問題，這是因爲Fragment被系統殺掉，並從新初始化時再次將fragment加入activity，所以經過在外圍加if語句能判斷此時是不是被系統殺掉並從新初始化的狀況。

Fragment有個常見的異常：

該異常出現的緣由是：commit()在onSaveInstanceState()後調用。首先，onSaveInstanceState()在onPause()以後，onStop()以前調用。onRestoreInstanceState()在onStart()以後，onResume()以前。
所以避免出現該異常的方案有：

• 不要把Fragment事務放在異步線程的回調中，好比不要把Fragment事務放在AsyncTask的onPostExecute()，所以onPostExecute()可能會在onSaveInstanceState()以後執行。
• 逼不得已時使用commitAllowingStateLoss()。

生命週期

Fragment的生命週期和Activity相似，但比Activity的生命週期複雜一些，基本的生命週期方法以下圖：

解釋以下：

• onAttach()：Fragment和Activity相關聯時調用。能夠經過該方法獲取 Activity引用，還能夠經過getArguments()獲取參數。
• onCreate()：Fragment被建立時調用。
• onCreateView()：建立Fragment的佈局。
• onActivityCreated()：當Activity完成onCreate()時調用。
• onStart()：當Fragment可見時調用。
• onResume()：當Fragment可見且可交互時調用。
• onPause()：當Fragment不可交互但可見時調用。
• onStop()：當Fragment不可見時調用。
• onDestroyView()：當Fragment的UI從視圖結構中移除時調用。
• onDestroy()：銷燬Fragment時調用。
• onDetach()：當Fragment和Activity解除關聯時調用。

上面的方法中，只有onCreateView()在重寫時不用寫super方法，其餘都須要。
由於Fragment是依賴Activity的，所以爲了講解Fragment的生命週期，須要和Activity的生命週期方法一塊兒講，即Fragment的各個生命週期方法和Activity的各個生命週期方法的關係和順序，如圖：

咱們這裏舉個例子來理解Fragment生命週期方法。功能以下：共有兩個Fragment：F1和F2，F1在初始化時就加入Activity，點擊F1中的按鈕調用replace替換爲F2。
當F1在Activity的onCreate()中被添加時，日誌以下：

能夠看出：

• Fragment的onAttach()->onCreate()->onCreateView()->onActivityCreated()->onStart()都是在Activity的onStart()中調用的。
• Fragment的onResume()在Activity的onResume()以後調用。

接下去分兩種狀況，分別是不加addToBackStack()和加addToBackStack()。
一、當點擊F1的按鈕，調用replace()替換爲F2，且不加addToBackStack()時，日誌以下：

能夠看到，F1最後調用了onDestroy()和onDetach()。
二、當點擊F1的按鈕，調用replace()替換爲F2，且加addToBackStack()時，日誌以下：

能夠看到，F1被替換時，最後只調到了onDestroyView()，並無調用onDestroy()和onDetach()。當用戶點返回按鈕回退事務時，F1會調onCreateView()->onStart()->onResume()，所以在Fragment事務中加不加addToBackStack()會影響Fragment的生命週期。
FragmentTransaction有一些基本方法，下面給出調用這些方法時，Fragment生命週期的變化：

• add(): onAttach()->…->onResume()。
• remove(): onPause()->…->onDetach()。
• replace(): 至關於舊Fragment調用remove()，新Fragment調用add()。
• show(): 不調用任何生命週期方法，調用該方法的前提是要顯示的Fragment已經被添加到容器，只是純粹把Fragment UI的setVisibility爲true。
• hide(): 不調用任何生命週期方法，調用該方法的前提是要顯示的Fragment已經被添加到容器，只是純粹把Fragment UI的setVisibility爲false。
• detach(): onPause()->onStop()->onDestroyView()。UI從佈局中移除，可是仍然被FragmentManager管理。
• attach(): onCreateView()->onStart()->onResume()。

Fragment實現原理和Back Stack

咱們知道Activity有任務棧，用戶經過startActivity將Activity加入棧，點擊返回按鈕將Activity出棧。Fragment也有相似的棧，稱爲回退棧（Back Stack），回退棧是由FragmentManager管理的。默認狀況下，Fragment事務是不會加入回退棧的，若是想將Fragment事務加入回退棧，則能夠加入addToBackStack("")。若是沒有加入回退棧，則用戶點擊返回按鈕會直接將Activity出棧；若是加入了回退棧，則用戶點擊返回按鈕會回滾Fragment事務。
咱們將經過最多見的Fragment用法，講解Back Stack的實現原理：

上面這個代碼的功能就是將Fragment加入Activity中，內部實現爲：建立一個BackStackRecord對象，該對象記錄了這個事務的所有操做軌跡（這裏只作了一次add操做，而且加入回退棧），隨後將該對象提交到FragmentManager的執行隊列中，等待執行。
BackStackRecord類的定義以下：

從定義能夠看出，BackStackRecord有三重含義：

• 繼承了FragmentTransaction，便是事務，保存了整個事務的所有操做軌跡。
• 實現了BackStackEntry，做爲回退棧的元素，正是由於該類擁有事務所有的操做軌跡，所以在popBackStack()時能回退整個事務。
• 繼承了Runnable，即被放入FragmentManager執行隊列，等待被執行。

先看第一層含義，getSupportFragmentManager.beginTransaction()返回的就是BackStackRecord對象，代碼以下：

BackStackRecord類包含了一次事務的整個操做軌跡，是以鏈表形式存在的，鏈表的元素是Op類，表示其中某個操做，定義以下：

咱們來看下具體場景下這些類是怎麼被使用的，好比咱們的事務作add操做。add函數的定義：

doAddOp()方法就是建立Op對象，並加入鏈表，定義以下：

addOp()是將建立好的Op對象加入鏈表，定義以下：

addToBackStack(「」)是將mAddToBackStack變量記爲true，在commit()中會用到該變量。commit()是異步的，即不是當即生效的，可是後面會看到整個過程仍是在主線程完成，只是把事務的執行扔給主線程的Handler，commit()內部是commitInternal()，實現以下：

若是mAddToBackStack爲true，則調用allocBackStackIndex(this)將事務添加進回退棧，FragmentManager類的變量ArrayList<BackStackRecord> mBackStackIndices;就是回退棧。實現以下：

在commitInternal()中，mManager.enqueueAction(this, allowStateLoss);是將BackStackRecord加入待執行隊列中，定義以下：

mPendingActions就是前面說的待執行隊列，mHost.getHandler()就是主線程的Handler，所以Runnable是在主線程執行的，mExecCommit的內部就是調用了execPendingActions()，即把mPendingActions中全部積壓的沒被執行的事務所有執行。執行隊列中的事務會怎樣被執行呢？就是調用BackStackRecord的run()方法，run()方法就是執行Fragment的生命週期函數，還有將視圖添加進container中。
與addToBackStack()對應的是popBackStack()，有如下幾種變種：

• popBackStack()：將回退棧的棧頂彈出，並回退該事務。
• popBackStack(String name, int flag)：name爲addToBackStack(String name)的參數，經過name能找到回退棧的特定元素，flag能夠爲0或者FragmentManager.POP_BACK_STACK_INCLUSIVE，0表示只彈出該元素以上的全部元素，POP_BACK_STACK_INCLUSIVE表示彈出包含該元素及以上的全部元素。這裏說的彈出全部元素包含回退這些事務。
• popBackStack()是異步執行的，是丟到主線程的MessageQueue執行，popBackStackImmediate()是同步版本。

咱們經過講解Demo1來更清晰地瞭解回退棧的使用。功能以下：共有三個Fragment：F1, F2, F3，F1在初始化時就加入Activity，點擊F1中的按鈕跳轉到F2，點擊F2的按鈕跳轉到F3，點擊F3的按鈕回退到F1。
在Activity的onCreate()中，將F1加入Activity中：

F1按鈕的onClick()內容以下：

F2按鈕的onClick()以下：

F3按鈕的onClick()以下：

這樣就完成了整個界面的跳轉邏輯。
這裏補充一個點，getSupportFragmentManager().findFragmentByTag()是常常用到的方法，他是FragmentManager的方法，FragmentManager是抽象類，FragmentManagerImpl是繼承FragmentManager的實現類，他的內部實現是：

從上面看到，先從mAdded中查找是否有該Fragment，若是沒找到，再從mActive中查找是否有該Fragment。mAdded是已經添加到Activity的Fragment的集合，mActive不只包含mAdded，還包含雖然不在Activity中，但還在回退棧中的Fragment。

Fragment通訊

Fragment向Activity傳遞數據

首先，在Fragment中定義接口，並讓Activity實現該接口（具體實現省略）：

在Fragment的onAttach()中，將參數Context強轉爲OnFragmentInteractionListener對象：

並在Fragment合適的地方調用mListener.onItemClick("hello")將」hello」從Fragment傳遞給Activity。

FABridge

因爲經過接口的方式從Fragment向Activity進行數據傳遞比較麻煩，須要在Fragment中定義interface，並讓Activity實現該interface，FABridge經過註解的形式免去了這些定義。
在build.gradle中添加依賴：

首先定義方法ID，這裏爲FAB_ITEM_CLICK，接着在Activity中定義接口：

最後，在Fragment中，經過如下形式調用」ID=FAB_ITEM_CLICK」的方法（該方法可能在Activity中，也可能在任何類中）：

Activity向Fragment傳遞數據

Activity向Fragment傳遞數據比較簡單，獲取Fragment對象，並調用Fragment的方法便可，好比要將一個字符串傳遞給Fragment，則在Fragment中定義方法：

並在Activity中調用fragment.setString("hello")便可。

Fragment之間通訊

因爲Fragment之間是沒有任何依賴關係的，所以若是要進行Fragment之間的通訊，建議經過Activity做爲中介，不要Fragment之間直接通訊。

DialogFragment

DialogFragment是Android 3.0提出的，代替了Dialog，用於實現對話框。他的優勢是：即便旋轉屏幕，也能保留對話框狀態。
若是要自定義對話框樣式，只須要繼承DialogFragment，並重寫onCreateView()，該方法返回對話框UI。這裏咱們舉個例子，實現進度條樣式的圓角對話框。

進度條動畫咱們使用Lottie實現，Lottie動畫從這裏找到。使用很是方便，只須要下載JSON動畫文件，而後在XML中寫入：

而後經過下面代碼顯示對話框：

爲了實現圓角，除了在onCreateView()中把背景設爲透明，還須要對UI加入背景：

ViewPager+Fragment相關

基本使用

ViewPager是support v4庫中提供界面滑動的類，繼承自ViewGroup。PagerAdapter是ViewPager的適配器類，爲ViewPager提供界面。可是通常來講，一般都會使用PagerAdapter的兩個子類：FragmentPagerAdapter和FragmentStatePagerAdapter做爲ViewPager的適配器，他們的特色是界面是Fragment。

在support v13和support v4中都提供了FragmentPagerAdapter和FragmentStatePagerAdapter，區別在於：support v13中使用android.app.Fragment，而support v4使用android.support.v4.app.Fragment。通常都使用support v4中的FragmentPagerAdapter和FragmentStatePagerAdapter。

默認，ViewPager會緩存當前頁相鄰的界面，好比當滑動到第2頁時，會初始化第1頁和第3頁的界面（即Fragment對象，且生命週期函數運行到onResume()），能夠經過setOffscreenPageLimit(count)設置離線緩存的界面個數。
FragmentPagerAdapter和FragmentStatePagerAdapter須要重寫的方法都同樣，常見的重寫方法以下：

• public FragmentPagerAdapter(FragmentManager fm): 構造函數，參數爲FragmentManager。若是是嵌套Fragment場景，子PagerAdapter的參數傳入getChildFragmentManager()。
• Fragment getItem(int position): 返回第position位置的Fragment，必須重寫。
• int getCount(): 返回ViewPager的頁數，必須重寫。
• Object instantiateItem(ViewGroup container, int position): container是ViewPager對象，返回第position位置的Fragment。
• void destroyItem(ViewGroup container, int position, Object object): container是ViewPager對象，object是Fragment對象。
• getItemPosition(Object object): object是Fragment對象，若是返回POSITION_UNCHANGED，則表示當前Fragment不刷新，若是返回POSITION_NONE，則表示當前Fragment須要調用destroyItem()和instantiateItem()進行銷燬和重建。 默認狀況下返回POSITION_UNCHANGED。

懶加載

懶加載主要用於ViewPager且每頁是Fragment的狀況，場景爲微信主界面，底部有4個tab，當滑到另外一個tab時，先顯示」正在加載」，過一會纔會顯示正常界面。
默認狀況，ViewPager會緩存當前頁和左右相鄰的界面。實現懶加載的主要緣由是：用戶沒進入的界面須要有一系列的網絡、數據庫等耗資源、耗時的操做，預先作這些數據加載是沒必要要的。
這裏懶加載的實現思路是：用戶不可見的界面，只初始化UI，可是不會作任何數據加載。等滑到該頁，纔會異步作數據加載並更新UI。
這裏就實現相似微信那種效果，整個UI佈局爲：底部用PagerBottomTabStrip項目實現，上面是ViewPager，使用FragmentPagerAdapter。邏輯爲：當用戶滑到另外一個界面，首先會顯示正在加載，等數據加載完畢後（這裏用睡眠1秒鐘代替）顯示正常界面。
ViewPager默認緩存左右相鄰界面，爲了不沒必要要的從新數據加載（重複調用onCreateView()），由於有4個tab，所以將離線緩存的半徑設置爲3，即setOffscreenPageLimit(3)。
懶加載主要依賴Fragment的setUserVisibleHint(boolean isVisible)方法，當Fragment變爲可見時，會調用setUserVisibleHint(true)；當Fragment變爲不可見時，會調用setUserVisibleHint(false)，且該方法調用時機：

• onAttach()以前，調用setUserVisibleHint(false)。
• onCreateView()以前，若是該界面爲當前頁，則調用setUserVisibleHint(true)，不然調用setUserVisibleHint(false)。
• 界面變爲可見時，調用setUserVisibleHint(true)。
• 界面變爲不可見時，調用setUserVisibleHint(false)。

懶加載Fragment的實現：

注意點：

• 在Fragment中有兩個變量控制是否須要作數據加載：

  • mIsPrepared：表示UI是否準備好，由於數據加載後須要更新UI，若是UI尚未inflate，就不須要作數據加載，由於setUserVisibleHint()會在onCreateView()以前調用一次，若是此時調用，UI尚未inflate，所以不能加載數據。
  • mIsInited：表示是否已經作過數據加載，若是作過了就不須要作了。由於setUserVisibleHint(true)在界面可見時都會調用，若是滑到該界面作過數據加載後，滑走，再滑回來，仍是會調用setUserVisibleHint(true)，此時因爲mIsInited=true，所以不會再作一遍數據加載。
• lazyLoad()：懶加載的核心類，在該方法中，只有界面可見（getUserVisibleHint()==true）、UI準備好（mIsPrepared==true）、過去沒作過數據加載（mIsInited==false）時，才須要調loadData()作數據加載，數據加載作完後把mIsInited置爲true。

佈局XML主要分兩個container，一個是初始顯示的狀態，即R.id.container_empty，當數據加載完成，就顯示R.id.container：

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