【Android Framework系列】第15章 Fragment+ViewPager与Viewpager2相关原理

1 前言

上一章节【Android Framework系列】第14章 Fragment核心原理(AndroidX版本）我们学习了Fragment的核心原理，本章节学习常用的Fragment+ViewPager以及Fragment+ViewPager2的相关使用和一些基本的源码分析。

2 Fragment+ViewPager

我们常用的两个PagerAdapter的实现类，也就是FragmentStatePagerAdapter和FragmentPagerAdapter，今天，我们就来学习一下它们的使用方法，并进行对比。

2.1 FragmentPagerAdapter 和 FragmentStatePagerAdapter 的区别

1. fragments对象的处理：
FragmentPagerAdapter：范围外fragments会保存在内存中(detach)，但是fragment对应的View会被销毁
FragmentStatePagerAdapter：范围外fragments不会保存在内存中(remove)，View也会被销毁。
2. 状态的处理：
FragmentPagerAdapter：范围外fragments对应的SavedState会保存
FragmentStatePagerAdapter：只保存范围内fragments对应的SavedState。这个SavedState在Fragment的生命周期回调中供外部传参数，和Activity类似。
3. 适用场景：相同数量的fragments，FragmentPagerAdapter内存较大，但页面切换更友好；FragmentStatePagerAdapter内存占用少，页面切换稍差。

因此FragmentPagerAdapter适用于Fragment数量少的情况，FragmentStatePagerAdapter适用于Fragment数量多的情况。

我们首先来看下FragmentPagerAdapter：

	@Overridepublic Object instantiateItem(ViewGroup container, int position) {if (mCurTransaction == null) {mCurTransaction = mFragmentManager.beginTransaction();}final long itemId = getItemId(position);// Do we already have this fragment?//判断请求的Fragment是否已经被生成过String name = makeFragmentName(container.getId(), itemId);Fragment fragment = mFragmentManager.findFragmentByTag(name);if (fragment != null) {if (DEBUG) Log.v(TAG, "Attaching item #" + itemId + ": f=" + fragment);// 当前缓存有则直接使用mCurTransaction.attach(fragment);} else {fragment = getItem(position); //调用这个方法来生成新的Fragmentif (DEBUG) Log.v(TAG, "Adding item #" + itemId + ": f=" + fragment);// 将新生成的Fragment存储起来，以便以后再次用到时，直接attach()mCurTransaction.add(container.getId(), fragment,makeFragmentName(container.getId(), itemId)); }if (fragment != mCurrentPrimaryItem) {fragment.setMenuVisibility(false);if (mBehavior == BEHAVIOR_RESUME_ONLY_CURRENT_FRAGMENT) {mCurTransaction.setMaxLifecycle(fragment, Lifecycle.State.STARTED);} else {fragment.setUserVisibleHint(false);}}return fragment;}@Overridepublic void destroyItem(@NonNull ViewGroup container, int position, @NonNull Object object) {Fragment fragment = (Fragment) object;if (mCurTransaction == null) {mCurTransaction = mFragmentManager.beginTransaction();}if (DEBUG) Log.v(TAG, "Detaching item #" + getItemId(position) + ": f=" + object+ " v=" + fragment.getView());mCurTransaction.detach(fragment);if (fragment.equals(mCurrentPrimaryItem)) {mCurrentPrimaryItem = null;}}

FragmentPagerAdapter的destroyItem方法中调用了detach()只是改变Fragment状态，说明只有消除整个adapter时候，才能将生成的Fragment都消除掉，不然就会直接在内存中。

接下来我们对比FragmentStatePagerAdapter：

  @Overridepublic Object instantiateItem(@NonNull ViewGroup container, int position) {// If we already have this item instantiated, there is nothing// to do.  This can happen when we are restoring the entire pager// from its saved state, where the fragment manager has already// taken care of restoring the fragments we previously had instantiated.// mFragments中对应位置有Fragment的情况下直接返回if (mFragments.size() > position) {Fragment f = mFragments.get(position);if (f != null) {return f;}}if (mCurTransaction == null) {mCurTransaction = mFragmentManager.beginTransaction();}Fragment fragment = getItem(position);if (DEBUG) Log.v(TAG, "Adding item #" + position + ": f=" + fragment);if (mSavedState.size() > position) {Fragment.SavedState fss = mSavedState.get(position);if (fss != null) {fragment.setInitialSavedState(fss);}}while (mFragments.size() <= position) {mFragments.add(null);}fragment.setMenuVisibility(false);if (mBehavior == BEHAVIOR_SET_USER_VISIBLE_HINT) {fragment.setUserVisibleHint(false);}mFragments.set(position, fragment);mCurTransaction.add(container.getId(), fragment);if (mBehavior == BEHAVIOR_RESUME_ONLY_CURRENT_FRAGMENT) {mCurTransaction.setMaxLifecycle(fragment, Lifecycle.State.STARTED);}return fragment;}@Overridepublic void destroyItem(@NonNull ViewGroup container, int position, @NonNull Object object) {Fragment fragment = (Fragment) object;if (mCurTransaction == null) {mCurTransaction = mFragmentManager.beginTransaction();}if (DEBUG) Log.v(TAG, "Removing item #" + position + ": f=" + object+ " v=" + ((Fragment)object).getView());while (mSavedState.size() <= position) {mSavedState.add(null);}mSavedState.set(position, fragment.isAdded()? mFragmentManager.saveFragmentInstanceState(fragment) : null);mFragments.set(position, null);// 缓存中移除fragment，下次使用得重新创建mCurTransaction.remove(fragment);if (fragment.equals(mCurrentPrimaryItem)) {mCurrentPrimaryItem = null;}}

FragmentStatePagerAdapter在destroyItem方法调用的时候把Fragment移除了，因此下次使用需要重新创建Fragment

3 Fragment+ViewPager2

ViewPager2是Android Jetpack库中的一个组件，是用于在应用程序中实现页面切换和滑动效果的容器。其实ViewPager2本身继承自RecyclerView。可以复习下我们的【Android Framework系列】第12章 RecycleView相关原理及四级缓存策略分析

3.1 ViewPager2的作用和用途

3.1.1 ViewPager2使用场景

是一个功能强大的滑动容器，可以应用于多种场景中，提供了灵活的页面切换和布局定制功能，使得应用程序界面更加丰富和交互性强，可以用于以下场景：

1. 实现引导页或欢迎页
   ViewPager2可以用于创建引导页或欢迎页，让用户通过滑动浏览介绍应用程序功能或展示欢迎内容。

2. 创建图片浏览器
   ViewPager2可以用于创建图片浏览器，允许用户通过滑动来切换不同的图片，并支持缩放和手势交互。

3. 构建轮播图
   ViewPager2非常适合构建轮播图功能，可以通过适配器动态加载不同的轮播项，并提供自动循环滚动的功能。

4. 实现选项卡式布局
   结合TabLayout，ViewPager2可以用于创建选项卡式布局，让用户通过滑动选项卡来切换不同的内容页面。

5. 创建垂直滑动页面
   与ViewPager不同，ViewPager2支持垂直方向的滑动，因此可以用于创建垂直滑动的页面布局，例如垂直滑动的导航菜单或垂直的新闻列表。

6. 实现分页数据展示
   ViewPager2可以用于展示分页数据，例如将大量数据按页加载并在每一页中展示一部分内容。

7. 嵌套滑动布局
   ViewPager2可以与其他滑动组件（如RecyclerView）嵌套使用，实现复杂的滑动布局结构。

8. 实现自定义的滑动效果
   通过使用自定义的转换器（Transformer），可以实现各种炫酷的页面切换效果，例如渐变、缩放、旋转等。

3.1.2 ViewPager2相较于ViewPager的改进和优势

ViewPager2是对ViewPager的改进版本，提供了更好的性能、更灵活的适配器和更丰富的功能。它是构建滑动页面布局的首选组件，可以在应用程序中实现各种滑动页面的需求，并提供更好的用户体验，大致有以下几点改进和优势：

1. 支持垂直滑动
   ViewPager2是在ViewPager的基础上进行改进的，最显著的改进之一是支持垂直滑动。而在ViewPager中，只支持水平滑动。这使得ViewPager2在创建垂直布局或特定场景下的垂直滑动功能更加方便和灵活。

2. 更好的性能和稳定性
   ViewPager2内部实现使用了RecyclerView作为容器，而不再依赖于ViewPager的实现方式。这使得ViewPager2具有RecyclerView的优势，例如更好的性能和内存管理、更流畅的滑动体验以及更好的布局回收和复用机制。同时，ViewPager2还解决了ViewPager一些已知的问题和不稳定性，如条目位置错乱、刷新数据的不及时等。

3. 支持使用Fragment作为页面
   与ViewPager不同，ViewPager2直接支持使用Fragment作为页面，而无需通过FragmentPagerAdapter或FragmentStatePagerAdapter进行适配。这简化了页面管理和生命周期处理，并提供了更直观和一致的使用体验。

4. 更灵活的适配器
   ViewPager2引入了新的适配器接口，即RecyclerView.Adapter的子类RecyclerView.Adapter。这使得适配器的创建和管理更加灵活，同时提供了更多的功能和扩展性。

5. 更丰富的功能和接口
   ViewPager2提供了许多新的功能和接口，例如支持页面预加载、更强大的页面切换动画支持、更丰富的回调接口等。这些功能和接口使得开发者能够更好地控制和定制ViewPager2的行为和外观。

3.2 FragmentStateAdapter

上面我们了解了ViewPager2对比ViewPager的一些区别和优化点，下面我们继续看一下ViewPager2对应的Adapter。
我们知道ViewPager2继承自RecyclerView，那么它所对应的FragmentStateAdapter必定继承自RecyclerView.Adapter，这点小伙伴们应该能理解。那么我们在RecyclerView中的每个Item加入Fragment作为容器展示。
RecyclerView.Adapter关注的是ViewHolder的复用，但是在FragmentStateAdapter中的Framgent是不会复用的，即有多少个item就应该创建多少个Fragment，那么这其中是如何转换的呢？

我们先来看看FragmentStateAdapter源码：

public abstract class FragmentStateAdapter extendsRecyclerView.Adapter<FragmentViewHolder> implements StatefulAdapter {// 通过FragmentStateAdapter声明中的泛型可以知道，// ViewPager2之所以能够在RecyclerView的基础上能对外屏蔽对ViewHolder的使用，// 其内部是借助FragmentViewHolder实现的，其内部就new了一个FrameLayout。@Overridepublic final FragmentViewHolder onCreateViewHolder(@NonNull ViewGroup parent, int viewType) {return FragmentViewHolder.create(parent);}@Overridepublic final void onBindViewHolder(final @NonNull FragmentViewHolder holder, int position) {final long itemId = holder.getItemId();final int viewHolderId = holder.getContainer().getId();final Long boundItemId = itemForViewHolder(viewHolderId); // item currently bound to the VHif (boundItemId != null && boundItemId != itemId) {removeFragment(boundItemId);mItemIdToViewHolder.remove(boundItemId);}mItemIdToViewHolder.put(itemId, viewHolderId); // this might overwrite an existing entry// 内部会最终回调到createFragment用来创建当前FragmentensureFragment(position);/** Special case when {@link RecyclerView} decides to keep the {@link container}* attached to the window, but not to the view hierarchy (i.e. parent is null) */final FrameLayout container = holder.getContainer();if (ViewCompat.isAttachedToWindow(container)) {if (container.getParent() != null) {throw new IllegalStateException("Design assumption violated.");}container.addOnLayoutChangeListener(new View.OnLayoutChangeListener() {@Overridepublic void onLayoutChange(View v, int left, int top, int right, int bottom,int oldLeft, int oldTop, int oldRight, int oldBottom) {if (container.getParent() != null) {container.removeOnLayoutChangeListener(this);placeFragmentInViewHolder(holder);}}});}// 回收已经不在item集合中的Fragment，节省内存开销gcFragments();}private void ensureFragment(int position) {long itemId = getItemId(position);if (!mFragments.containsKey(itemId)) {// TODO(133419201): check if a Fragment provided here is a new FragmentFragment newFragment = createFragment(position);newFragment.setInitialSavedState(mSavedStates.get(itemId));mFragments.put(itemId, newFragment);}}void gcFragments() {if (!mHasStaleFragments || shouldDelayFragmentTransactions()) {return;}// Remove Fragments for items that are no longer part of the data-setSet<Long> toRemove = new ArraySet<>();for (int ix = 0; ix < mFragments.size(); ix++) {long itemId = mFragments.keyAt(ix);if (!containsItem(itemId)) {toRemove.add(itemId);mItemIdToViewHolder.remove(itemId); // in case they're still bound}}// Remove Fragments that are not bound anywhere -- pending a grace periodif (!mIsInGracePeriod) {mHasStaleFragments = false; // we've executed all GC checksfor (int ix = 0; ix < mFragments.size(); ix++) {long itemId = mFragments.keyAt(ix);if (!isFragmentViewBound(itemId)) {toRemove.add(itemId);}}}for (Long itemId : toRemove) {removeFragment(itemId);}}// onViewAttachToWindow的时候调用placeFragmentInViewHolder，// 将FragmentViewHolder的container与当前Fragment绑定@Overridepublic final void onViewAttachedToWindow(@NonNull final FragmentViewHolder holder) {placeFragmentInViewHolder(holder);gcFragments();}void placeFragmentInViewHolder(@NonNull final FragmentViewHolder holder) {Fragment fragment = mFragments.get(holder.getItemId());if (fragment == null) {throw new IllegalStateException("Design assumption violated.");}FrameLayout container = holder.getContainer();View view = fragment.getView();if (!fragment.isAdded() && view != null) {throw new IllegalStateException("Design assumption violated.");}// { f:added, v:notCreated, v:notAttached} -> schedule callback for when createdif (fragment.isAdded() && view == null) {scheduleViewAttach(fragment, container);return;}// { f:added, v:created, v:attached } -> check if attached to the right containerif (fragment.isAdded() && view.getParent() != null) {if (view.getParent() != container) {addViewToContainer(view, container);}return;}// { f:added, v:created, v:notAttached} -> attach view to containerif (fragment.isAdded()) {addViewToContainer(view, container);return;}// { f:notAdded, v:notCreated, v:notAttached } -> add, create, attachif (!shouldDelayFragmentTransactions()) {scheduleViewAttach(fragment, container);mFragmentManager.beginTransaction().add(fragment, "f" + holder.getItemId()).setMaxLifecycle(fragment, STARTED).commitNow();mFragmentMaxLifecycleEnforcer.updateFragmentMaxLifecycle(false);} else {if (mFragmentManager.isDestroyed()) {return; // nothing we can do}mLifecycle.addObserver(new LifecycleEventObserver() {@Overridepublic void onStateChanged(@NonNull LifecycleOwner source,@NonNull Lifecycle.Event event) {if (shouldDelayFragmentTransactions()) {return;}source.getLifecycle().removeObserver(this);if (ViewCompat.isAttachedToWindow(holder.getContainer())) {placeFragmentInViewHolder(holder);}}});}}}

public final class FragmentViewHolder extends ViewHolder {private FragmentViewHolder(@NonNull FrameLayout container) {super(container);}// FragmentViewHolder实际上就创建了一个FrameLayout@NonNull static FragmentViewHolder create(@NonNull ViewGroup parent) {FrameLayout container = new FrameLayout(parent.getContext());container.setLayoutParams(new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT,ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT));container.setId(ViewCompat.generateViewId());container.setSaveEnabled(false);return new FragmentViewHolder(container);}@NonNull FrameLayout getContainer() {return (FrameLayout) itemView;}
}

通过上面源码分析可以知道，虽然Fragment没有被复用，但是通过复用了ViewHolder的container实现了Framgent的交替显示

4 总结

总结一下本章节的内容：

1. Fragment+ViewPager只能横向滚动，性能相对较差。对应不同的Adapter效果不一样。
2. Fragment+ViewPager使用FragmentPagerAdapter，范围外fragments会保存在内存中(detach)，但是fragment对应的View会被销毁，fragments对应的SavedState会保存，FragmentPagerAdapter内存较大但页面切换更友好，适用于Fragment数量少的情况
3. Fragment+ViewPager使用FragmentStatePagerAdapter，范围外fragments不会保存在内存中(remove)，View也会被销毁。只保存范围内fragments对应的SavedState。这个SavedState在Fragment的生命周期回调中供外部传参数，和Activity类似。内存占用少，页面切换稍差。适用于Fragment数量多的情况。
4. Fragment+ViewPager2能横向或纵向滚动，继承自RecyclerView所以基本有其所有的优点，包括内存占用、缓存管理等。FragmentStateAdapter继承自RecyclerView.Adapter，虽然Fragment没有被复用，但是通过复用了ViewHolder的container实现了Framgent的交替显示。