Android Paging library詳解（二）
重要API及原始碼分析
文章目錄
1.重要API介紹
Paging主要由三個部分組成：DataSource PageList PageListAdapter
1.1 DataSource
DataSource<Key, Value>從字面意思理解是一個數據源，其中key對應載入資料的條件資訊，Value對應載入資料的實體類。
DataSource是一個抽象類，但是我們不能直接繼承它實現它的子類。但是Paging庫裡提供了它的三個子類供我們繼承用於不同場景的實現：
PageKeyedDataSource<Key, Value>：適用於目標資料根據頁資訊請求資料的場景，即Key 欄位是頁相關的資訊。比如請求的資料的引數中包含類似next/previous頁數的資訊。
ItemKeyedDataSource<Key, Value>：適用於目標資料的載入依賴特定item的資訊， 即Key欄位包含的是Item中的資訊，比如需要根據第N項的資訊載入第N+1項的資料，傳參中需要傳入第N項的ID時，該場景多出現於論壇類應用評論資訊的請求。
PositionalDataSource<T>：適用於目標資料總數固定，通過特定的位置載入資料，這裡Key是Integer型別的位置資訊，T即Value。 比如從資料庫中的1200條開始加在20條資料。
1.2 PageList
PageList是一個List的子類，支援所有List的操作，除此之外它主要有五個成員：
mMainThreadExecutor: 一個主執行緒的Excutor, 用於將結果post到主執行緒。
mBackgroundThreadExecutor: 後臺執行緒的Excutor.
BoundaryCallback:載入Datasource中的資料載入到邊界時的回撥.
Config: 配置PagedList從Datasource載入資料的方式， 其中包含以下屬性：
pageSize：設定每頁載入的數量
prefetchDistance：預載入的數量，預設為pagesize
initialLoadSizeHint：初始化資料時載入的數量，預設為pageSize*3
enablePlaceholders：當item為null是否使用PlaceHolder展示
PagedStorage: 用於儲存載入到的資料，它是真正的蓄水池所在，它包含一個ArrayList 物件mPages，按頁儲存資料。
PagedList會從Datasource中載入資料，更準確的說是通過Datasource載入資料， 通過Config的配置，可以設定一次載入的數量以及預載入的數量。 除此之外，PagedList還可以向RecyclerView.Adapter傳送更新的訊號，驅動UI的重新整理。
1.3 PagedListAdapter
PagedListAdapte是RecyclerView.Adapter的實現，用於展示PagedList的資料。它本身實現的更多是Adapter的功能，但是它有一個小夥伴PagedListAdapterHelper， PagedListAdapterHelper會負責監聽PagedList的更新， Item數量的統計等功能。這樣當PagedList中新一頁的資料載入完成時， PagedAdapte就會發出載入完成的訊號，通知RecyclerView重新整理，這樣就省略了每次loading後手動調一次notifyDataChanged().
除此之外，當資料來源變動產生新的PagedList,PagedAdapter會在後臺執行緒中比較前後兩個PagedList的差異，然後呼叫notifyItem…()方法更新RecyclerView.這一過程依賴它的另一個小夥伴ListAdapterConfig， ListAdapterConfig負責主執行緒和後臺執行緒的排程以及DiffCallback的管理，DiffCallback的介面實現中定義比較的規則，比較的工作則是由PagedStorageDiffHelper來完成。
2.原始碼解析
下圖為Paging工作的原理
這是官方提供的非常棒的原理示意圖，簡單概括一下：
DataSource： 資料來源，資料的改變會驅動列表的更新，因此，資料來源是很重要的
PageList： 核心類，它從資料來源取出資料，同時，它負責控制 第一次預設載入多少資料，之後每一次載入多少資料，如何載入等等，並將資料的變更反映到UI上。
PagedListAdapter: 介面卡，RecyclerView的介面卡，通過分析資料是否發生了改變，負責處理UI展示的邏輯（增加/刪除/替換等）。
1.建立資料來源
我們思考一個問題，將資料作為列表展示在介面上，我們首先需要什麼。
資料來源，是的，在Paging中，它被抽象為 DataSource , 其獲取需要依靠 DataSource 的內部工廠類 DataSource.Factory ，通過create()方法就可以獲得DataSource 的例項：
public abstract static class Factory<Key, Value> {
public abstract DataSource<Key, Value> create();
}
資料來源一般有兩種選擇，遠端伺服器請求 或者 讀取本地持久化資料——這些並不重要，本文我們以Room資料庫為例:
@Dao
interface StudentDao {
@Query("SELECT * FROM Student ORDER BY name COLLATE NOCASE ASC")
fun getAllStudent(): DataSource.Factory<Int, Student>
}
Paging可以獲得 Room的原生支援，因此作為示例非常合適，當然我們更多獲取 資料來源 是通過 API網路請求，其實現方式可以參考官方Sample,本文不贅述。
現在我們建立好了StudentDao,接下來就是展示UI了，在那之前，我們需要配置好PageList。
2.配置PageList
上文我說到了PageList的作用：
1.從資料來源取出資料
2.負責控制 第一次預設載入多少資料，之後每一次載入多少資料，如何載入 等等
3.將資料的變更反映到UI上。
我們仔細想想，這是有必要配置的，因此我們需要初始化PageList:
val allStudents = LivePagedListBuilder(dao.getAllStudent(), PagedList.Config.Builder()
.setPageSize(15) //配置分頁載入的數量
.setEnablePlaceholders(false) //配置是否啟動PlaceHolders
.setInitialLoadSizeHint(30) //初始化載入的數量
.build()).build()
我們按照上面分的三個職責來講：
-
從資料來源取出資料
很顯然，這對應的是 dao.getAllStudent() ，通過資料庫取得最新資料，如果是網路請求，也應該對應API的請求方法，返回值應該是DataSource.Factory型別。 -
進行相關配置
PageList提供了 PagedList.Config 類供我們進行例項化配置，其提供了4個可選配置：
public static final class Builder {
// 省略其他Builder內部方法
private int mPageSize = -1; //每次載入多少資料
private int mPrefetchDistance = -1; //距底部還有幾條資料時，載入下一頁資料
private int mInitialLoadSizeHint = -1; //第一次載入多少資料
private boolean mEnablePlaceholders = true; //是否啟用佔位符，若為true，則視為固定數量的item
}
- 將變更反映到UI上
這個指的是 LivePagedListBuilder，而不是 PagedList.Config.Builder，它可以設定 獲取資料來源的執行緒 和 邊界Callback,但是一般來講可以不用配置，大家瞭解一下即可。
經過以上操作，我們的PageList設定好了，接下來就可以配置UI相關了。
3.配置Adapter
就像我們平時配置 RecyclerView 差不多，我們配置了ViewHolder和RecyclerView.Adapter，略微不同的是，我們需要繼承PagedListAdapter：
class StudentAdapter : PagedListAdapter<Student, StudentViewHolder>(diffCallback) {
//省略 onBindViewHolder() && onCreateViewHolder()
companion object {
private val diffCallback = object : DiffUtil.ItemCallback<Student>() {
override fun areItemsTheSame(oldItem: Student, newItem: Student): Boolean =
oldItem.id == newItem.id
override fun areContentsTheSame(oldItem: Student, newItem: Student): Boolean =
oldItem == newItem
}
}
}
當然我們還需要傳一個 DifffUtil.ItemCallback 的例項，這裡需要對資料來源返回的資料進行了比較處理, 它的意義是——我需要知道怎麼樣的比較，才意味著資料來源的變化，並根據變化再進行的UI重新整理操作。
ViewHolder的程式碼正常實現即可，不再贅述。
4.監聽資料來源的變更，並響應在UI上
這個就很簡單了，我們在Activity中宣告即可：
val adapter = StudentAdapter()
recyclerView.adapter = adapter
viewModel.allStudents.observe(this, Observer { adapter.submitList(it) })
這樣，每當資料來源發生改變，Adapter就會自動將 新的資料 動態反映在UI上。
為什麼不能把所有功能都封裝到一個 RecyclerView的Adapter裡面呢，它包含 下拉重新整理，上拉載入分頁 等等功能？
原因很簡單，因為這樣做會將業務層程式碼和UI層混在一起造成耦合 ，最直接就導致了 難 以通過程式碼進行單元測試。
UI層 和 業務層 程式碼的隔離是優秀的設計，這樣更便於 測試， 從Google官方文件也可以看出。指導文件包括UI元件和資料元件。
接下來，我會嘗試站在設計者的角度，嘗試去理解 Paging 如此設計的原因。
1.PagedListAdapter：基於RecyclerView的封裝
將分頁資料作為List展示在介面上，RecyclerView 是首選，那麼實現一個對應的 PagedListAdapter 當然是不錯的選擇。
Google對 PagedListAdapter 的職責定義的很簡單，僅僅是一個被代理的物件而已，所有相關的資料處理邏輯都委託給了 AsyncPagedListDiffer：
/* Advanced users that wish for more control over adapter behavior, or to provide a specific base
* class should refer to {@link AsyncPagedListDiffer}, which provides the mapping from paging
* events to adapter-friendly callbacks.
*
* @param <T> Type of the PagedLists this Adapter will receive.
* @param <VH> A class that extends ViewHolder that will be used by the adapter.
*/
public abstract class PagedListAdapter<T, VH extends RecyclerView.ViewHolder>
extends RecyclerView.Adapter<VH> {
private final AsyncPagedListDiffer<T> mDiffer;
private final AsyncPagedListDiffer.PagedListListener<T> mListener =
new AsyncPagedListDiffer.PagedListListener<T>() {
@Override
public void onCurrentListChanged(@Nullable PagedList<T> currentList) {
PagedListAdapter.this.onCurrentListChanged(currentList);
}
};
/**
* Creates a PagedListAdapter with default threading and
* {@link android.support.v7.util.ListUpdateCallback}.
*
* Convenience for {@link #PagedListAdapter(AsyncDifferConfig)}, which uses default threading
* behavior.
*
* @param diffCallback The {@link DiffUtil.ItemCallback DiffUtil.ItemCallback} instance to
* compare items in the list.
*/
protected PagedListAdapter(@NonNull DiffUtil.ItemCallback<T> diffCallback) {
mDiffer = new AsyncPagedListDiffer<>(this, diffCallback);
mDiffer.mListener = mListener;
}
@SuppressWarnings("unused, WeakerAccess")
protected PagedListAdapter(@NonNull AsyncDifferConfig<T> config) {
mDiffer = new AsyncPagedListDiffer<>(new AdapterListUpdateCallback(this), config);
mDiffer.mListener = mListener;
}
/**
* Set the new list to be displayed.
* <p>
* If a list is already being displayed, a diff will be computed on a background thread, which
* will dispatch Adapter.notifyItem events on the main thread.
*
* @param pagedList The new list to be displayed.
*/
public void submitList(PagedList<T> pagedList) {
mDiffer.submitList(pagedList);
}
@Nullable
protected T getItem(int position) {
return mDiffer.getItem(position);
}
@Override
public int getItemCount() {
return mDiffer.getItemCount();
}
/**
* Returns the PagedList currently being displayed by the Adapter.
* <p>
* This is not necessarily the most recent list passed to {@link #submitList(PagedList)},
* because a diff is computed asynchronously between the new list and the current list before
* updating the currentList value. May be null if no PagedList is being presented.
*
* @return The list currently being displayed.
*/
@Nullable
public PagedList<T> getCurrentList() {
return mDiffer.getCurrentList();
}
/**
* Called when the current PagedList is updated.
* <p>
* This may be dispatched as part of {@link #submitList(PagedList)} if a background diff isn't
* needed (such as when the first list is passed, or the list is cleared). In either case,
* PagedListAdapter will simply call
* {@link #notifyItemRangeInserted(int, int) notifyItemRangeInserted/Removed(0, mPreviousSize)}.
* <p>
* This method will <em>not</em>be called when the Adapter switches from presenting a PagedList
* to a snapshot version of the PagedList during a diff. This means you cannot observe each
* PagedList via this method.
*
* @param currentList new PagedList being displayed, may be null.
*/
@SuppressWarnings("WeakerAccess")
public void onCurrentListChanged(@Nullable PagedList<T> currentList) {
}
}
當資料來源發生改變時，實際上會通知 AsyncPagedListDiffer 的 submitList() 方法通知其內部儲存的 PagedList 更新並反映在UI上：
//實際上內部儲存了要展示在UI上的資料來源PagedList<T>
public class AsyncPagedListDiffer<T> {
//省略大量程式碼
private PagedList<T> mPagedList;
private PagedList<T> mSnapshot;
}
分頁載入如何觸發的呢？
如果你認真思考了，肯定是在我們滑動list的時候載入到某一項的時候觸發的，當RecyclerView滑動的時候會觸發getItem（）執行
public T getItem(int index) {
if (mPagedList == null) {
if (mSnapshot == null) {
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Item count is zero, getItem() call is invalid");
} else {
return mSnapshot.get(index);
}
}
mPagedList.loadAround(index);
return mPagedList.get(index);
}
其中， 觸發下一頁載入的就是PagingList中的loadAround（int index） 方法。
/**
* Load adjacent items to passed index.
*
* @param index Index at which to load.
*/
public void loadAround(int index) {
mLastLoad = index + getPositionOffset();
loadAroundInternal(index);
mLowestIndexAccessed = Math.min(mLowestIndexAccessed, index);
mHighestIndexAccessed = Math.max(mHighestIndexAccessed, index);
/*
* mLowestIndexAccessed / mHighestIndexAccessed have been updated, so check if we need to
* dispatch boundary callbacks. Boundary callbacks are deferred until last items are loaded,
* and accesses happen near the boundaries.
*
* Note: we post here, since RecyclerView may want to add items in response, and this
* call occurs in PagedListAdapter bind.
*/
tryDispatchBoundaryCallbacks(true);
}
PagedList,也有很多種不同的 資料分頁策略:
這些不同的 PagedList 在處理分頁邏輯上，可能有不同的邏輯，那麼，作為設計者，應該做到的是**，把異同的邏輯抽象出來交給子類實現（即loadAroundInternal方法），而把公共的處理邏輯暴漏出來**，並向上轉型交給Adapter（實際上是 AsyncPagedListDiffer）去執行分頁載入的API，也就是loadAround方法。
好處顯而易見，對於Adapter來說，它只需要知道，在我需要請求分頁資料時，呼叫PagedList的loadAround方法即可，至於 是PagedList的哪個子類，內部執行什麼樣的分頁邏輯，Adapter並不關心。
這些PagedList的不同策略的邏輯，是在PagedList.create()方法中進行的處理：
/**
* Create a PagedList which loads data from the provided data source on a background thread,
* posting updates to the main thread.
*
*
* @param dataSource DataSource providing data to the PagedList
* @param notifyExecutor Thread that will use and consume data from the PagedList.
* Generally, this is the UI/main thread.
* @param fetchExecutor Data loading will be done via this executor -
* should be a background thread.
* @param boundaryCallback Optional boundary callback to attach to the list.
* @param config PagedList Config, which defines how the PagedList will load data.
* @param <K> Key type that indicates to the DataSource what data to load.
* @param <T> Type of items to be held and loaded by the PagedList.
*
* @return Newly created PagedList, which will page in data from the DataSource as needed.
*/
@NonNull
private static <K, T> PagedList<T> create(@NonNull DataSource<K, T> dataSource,
@NonNull Executor notifyExecutor,
@NonNull Executor fetchExecutor,
@Nullable BoundaryCallback<T> boundaryCallback,
@NonNull Config config,
@Nullable K key) {
if (dataSource.isContiguous() || !config.enablePlaceholders) {
int lastLoad = ContiguousPagedList.LAST_LOAD_UNSPECIFIED;
if (!dataSource.isContiguous()) {
//noinspection unchecked
dataSource = (DataSource<K, T>) ((PositionalDataSource<T>) dataSource)
.wrapAsContiguousWithoutPlaceholders();
if (key != null) {
lastLoad = (int) key;
}
}
ContiguousDataSource<K, T> contigDataSource = (ContiguousDataSource<K, T>) dataSource;
return new ContiguousPagedList<>(contigDataSource,
notifyExecutor,
fetchExecutor,
boundaryCallback,
config,
key,
lastLoad);
} else {
return new TiledPagedList<>((PositionalDataSource<T>) dataSource,
notifyExecutor,
fetchExecutor,
boundaryCallback,
config,
(key != null) ? (Integer) key : 0);
}
}
PagedList是一個抽象類，實際上它的作用是 通過Builder例項化PagedList真正的物件：
通過Builder.build()呼叫create()方法，決定例項化哪個PagedList的子類：
public PagedList<Value> build() {
// TODO: define defaults, once they can be used in module without android dependency
if (mNotifyExecutor == null) {
throw new IllegalArgumentException("MainThreadExecutor required");
}
if (mFetchExecutor == null) {
throw new IllegalArgumentException("BackgroundThreadExecutor required");
}
//noinspection unchecked
return PagedList.create(
mDataSource,
mNotifyExecutor,
mFetchExecutor,
mBoundaryCallback,
mConfig,
mInitialKey);
}
}
Builder模式是非常耳熟能詳的設計模式，它的好處是作為API的門面，便於開發者更簡單上手並進行對應的配置。
不同的PagedList對應不同的DataSource，比如：
ContiguousPagedList 對應ContiguousDataSource
ContiguousPagedList(
@NonNull ContiguousDataSource<K, V> dataSource,
@NonNull Executor mainThreadExecutor,
@NonNull Executor backgroundThreadExecutor,
@Nullable BoundaryCallback<V> boundaryCallback,
@NonNull Config config,
final @Nullable K key,
int lastLoad)
TiledPagedList 對應 PositionalDataSource
@WorkerThread
TiledPagedList(@NonNull PositionalDataSource<T> dataSource,
@NonNull Executor mainThreadExecutor,
@NonNull Executor backgroundThreadExecutor,
@Nullable BoundaryCallback<T> boundaryCallback,
@NonNull Config config,
int position)
回到create()方法中，我們看到dataSource此時也僅僅是抽象型別的宣告：
private static <K, T> PagedList<T> create(@NonNull DataSource<K, T> dataSource,
@NonNull Executor notifyExecutor,
@NonNull Executor fetchExecutor,
@Nullable BoundaryCallback<T> boundaryCallback,
@NonNull Config config,
@Nullable K key)
實際上，create方法的作用是，通過將不同的DataSource,作為依賴例項化對應的PagedList，除此之外，還有對DataSource的對應處理，或者Wrapper（再次包裝，詳情請參考原始碼的create方法，篇幅所限本文不再敘述）。
這個過程中，通過Builder，將 多種資料來源（DataSource），多種分頁策略（PagedList） 互相進行組合，並 向上轉型 交給 介面卡（Adapter） ，然後Adapter將對應的功能 委託 給了 代理類的AsyncPagedListDiffer 處理——這之間通過數種設計模式的組合，最終展現給開發者的是一個 簡單且清晰 的API介面去呼叫，其設計的精妙程度，遠非普通的開發者所能企及。
資料庫分頁實現原始碼
public abstract class LimitOffsetDataSource<T> extends PositionalDataSource<T> {
private final RoomSQLiteQuery mSourceQuery;
private final String mCountQuery;
private final String mLimitOffsetQuery;
private final RoomDatabase mDb;
@SuppressWarnings("FieldCanBeLocal")
private final InvalidationTracker.Observer mObserver;
private final boolean mInTransaction;
protected LimitOffsetDataSource(RoomDatabase db, SupportSQLiteQuery query,
boolean inTransaction, String... tables) {
this(db, RoomSQLiteQuery.copyFrom(query), inTransaction, tables);
}
protected LimitOffsetDataSource(RoomDatabase db, RoomSQLiteQuery query,
boolean inTransaction, String... tables) {
mDb = db;
mSourceQuery = query;
mInTransaction = inTransaction;
mCountQuery = "SELECT COUNT(*) FROM ( " + mSourceQuery.getSql() + " )";
mLimitOffsetQuery = "SELECT * FROM ( " + mSourceQuery.getSql() + " ) LIMIT ? OFFSET ?";
mObserver = new InvalidationTracker.Observer(tables) {
@Override
public void onInvalidated(@NonNull Set<String> tables) {
invalidate();
}
};
db.getInvalidationTracker().addWeakObserver(mObserver);
}
/**
* Count number of rows query can return
*/
@SuppressWarnings("WeakerAccess")
public int countItems() {
final RoomSQLiteQuery sqLiteQuery = RoomSQLiteQuery.acquire(mCountQuery,
mSourceQuery.getArgCount());
sqLiteQuery.copyArgumentsFrom(mSourceQuery);
Cursor cursor = mDb.query(sqLiteQuery);
try {
if (cursor.moveToFirst()) {
return cursor.getInt(0);
}
return 0;
} finally {
cursor.close();
sqLiteQuery.release();
}
}
@Override
public boolean isInvalid() {
mDb.getInvalidationTracker().refreshVersionsSync();
return super.isInvalid();
}
@SuppressWarnings("WeakerAccess")
protected abstract List<T> convertRows(Cursor cursor);
@Override
public void loadInitial(@NonNull LoadInitialParams params,
@NonNull LoadInitialCallback<T> callback) {
int totalCount = countItems();
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