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如何在Android设备旋转时暂存数据以保护当前的交互状态?

2015年11月08日

官方文档:Handling Runtime Changes

设备旋转时保存Activity的交互状态

旋转时数据为什么会丢失?

设备配置(device configuration)用以描述设备当前状态,包括:屏幕方向、屏幕密度、屏幕尺寸、键盘类型、语言等。配置若在运行时发生变化(runtime configuration change),Android 会寻找更合适的资源以匹配设备配置。
比如旋转设备会改变配置,那么 activity 实例会被系统销毁,然后创建一个新的 activity 实例。 所以数据就丢掉了。

旋转时保存数据的方法

试想你在用手机看电子书,正读第21页呢,转了屏幕,竟从第1页开始了,会不会很恼火?会。
因此需要采取某种方式保存数据,以便在旋转后恢复到旋转前的交互状态。Android 考虑到了这种情况,提供了一个方法 onSaveInstanceState(),Android 会在杀掉 activity 前调用它,给了程序员一个机会,像这样;

private static final String KEY_INDEX = "index";
private int mCurrentIndex = 0;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    if (savedInstanceState != null) {
        mCurrentIndex = savedInstanceState.getInt(KEY_INDEX, 0);
    }
}

@Override
protected void onSaveInstanceState(Bundle outState) {
    super.onSaveInstanceState(outState);
    outState.putInt(KEY_INDEX, mCurrentIndex);
}

onSaveInstanceState与onPause的区别

要特别强调的是,onSaveInstanceState 并不是生命周期方法,Android 系统并不保证在杀死 activity 前一定调用它:
当 activity 进入后台或者被销毁时 onPause() 总会被调到;当 activity 被销毁时 onStop() 总会被调到;而 onSaveInstanceState() 不会被调到的两种情况:

  1. 当 activity B 被调到 activity A 上面,并且在B的生命周期内A未被杀掉,系统不会为A调用这个方法。因为A仍保持它原来的用户交互的状态。
  2. 当用户按返回键从 activity B 返回到 activity A,系统不会为B调用这个方法。因为B的实例已被销毁,所以没有必要恢复状态。

而严谨的你产生了疑问,既然onPause总会被调到,为什么不在onPause中保存数据,而要额外增加一个API做这件事情呢?
答案:要分清场合。
程序员确实需要在onPause中保存数据(在onStop中做可能就来不及了),但是一般情况下保存的是永久性数据,比如preference、database、json file,可能还要给 thread、service 擦屁股;
而一些暂时的数据呢?比如上面讲的情况,只是旋转了屏幕,程序员就可以把当前页数放进 Bundle 中,交给 Application 保管。

旋转时方法的调用流程

旋转发生了,activity 实例被销毁:
onPause() // 存储永久数据
onSaveInstanceState(Bundle) // 存储暂时数据,在onStop前被调用
onStop()
onDestroy()

重建 activity 实例:
onCreate(Bundle) // 获取暂存数据
onStart()
onRestoreInstanceState(Bundle) // 也可在这获取暂存数据,在onStart后被调用
onResume() // 做对应于onPause的恢复的工作

此节内容参考:

部分内容翻译自 andriod.app.Activity.onSaveInstanceState()源码注释
部分内容整理自《Android权威编程指南3.2, 3.3》
QMLN31821007的CSDN专栏:Android中onSaveInstanceState(Bundle outState)与OnPause()的区别

设备旋转时保存Fragment的交互状态

如上述,当设备旋转时,Activity实例将被销毁,那么附加在activity上的fragment也将被销毁。如果你在应用开发中喜欢使用 fragment 管理界面,碰巧某个案例中使用了Fragment管理音频播放,那么在旋转屏幕的时候,不中断音频的播放,体验是不是很棒?是。

虽然程序员可以覆写onSaveInstanceState()用来保存当前播放进度,但是播放会中断。怎么达成这个目的呢?
在Fragment的onCreate()方法中调用setRetainInstance(true).
当旋转发生时,fragment实例会被保留(所有实例变量的值都保持不变),然后传递给新的activity,新的fragment manager依据保留的fragment重建它的视图。

对比上述看电子书的情形,假如电子书也是由fragment构建,采用setRetainInstance(true)的方式,也可以保证在旋转时当前页数同fragment一起被保留下来。
但是,被保留的fragment有可能会因系统回收内存而被销毁,那么页数也就丢失了。但是采用 onSaveInstanceState(Bundle outState) 的优势在于,bundle对象会保存的久一些(具体多久不清楚 TODO)。

如果Fragment只是简单的UI View,像是TextView, Button, CheckBox, ImageView… 不建议使用setRetainInstance方法,只需要记住当前fragment的index,然后在设备旋转后根据数据重新实例化一个fragment。因为不包含大量数据,旋转的过程中几乎可以用“无缝切换”来形容。
一个相关问题

上述的讨论全是基于“设备旋转”的情况下,如何暂时地保存数据;如果Activity进入后台,程序员还是需要在onPause中长久地保存播放/阅读进度的。

此节内容参考:

内容整理自《Android权威编程指南14》

设备旋转时保存WebView的数据

旋转设备屏幕时WebView将重新加载网页,这是因为WebView包含了太多的数据,以至无法在onSaveInstanceState(…) 方法内保存所有数据。

对于一些类似的类(如VideoView), Android文档推荐让activity自己处理设备配置变更。也就是说,无需销毁重建activity可直接调整自己的视图以适应新的屏幕尺寸。这样, WebView也就不必重新加载全部数据了。不适用于所有视图(TODO不清楚哪些视图)。

<!-- Activity将自己处理设备配置的改变(键盘隐藏、屏幕方向改变、屏幕大小改)>
<activity android:name=".PhotoPageActivity"
    android:configChanges="keyboardHidden|orientation|screenSize" />

此节内容参考:

内容整理自《Android权威编程指南31.3.2》

设备旋转时保存在自定义View中绘制的图形

继承View以实现自定义View的绘制,比如矩形框
设备旋转后,绘制的矩形框会消失,要解决这个问题,可以使用以下View方法:

protected Parcelable onSaveInstanceState();
protected void onRestoreInstanceState(Parcelable state);

Parcelable onSaveInstanceState() 建议保存的数据不应该是持久的或者稍后难以重建的。比如不应该保存屏幕的当前位置,因为位置会被重新计算。应该保存的,比如list view当前选中的条目。

与Activity和Fragment对应方法的区别是,代替Bundle参数,View的方法返回并处理的是实现了Parcelable接口的对象实例。
Parcelable接口允许类的实例可以被写入Parcel,并从中恢复,官方文档示范了如何Parcelable化一个对象

可以向Parcel中写入什么呢?

  • 可以把所有的元数据类型(Primitives)(byte, double, float, int, long, String)写入Parcel;
  • 也可以把元数据的数组(Primitive Arrays)写入Parcel;
  • 可以把Parcelable接口的对象写入Parcel;
  • 可以把Bundle写入Parcel;
  • 可以把Untyped Containers(Object, Object[], List)写入Parcel。

暂存ArrayList of Custom Objects的方法1

在自定义的View BoxDrawingView内定义一个继承自BaseSavedState的静态类BoxDrawingState,实现writeToParcel(Parcel out, int flags)方法,参考github commit

public class BoxDrawingView extends View {
    private ArrayList<Box> mBoxes = new ArrayList<Box>();
    
    static class BoxDrawingState extends BaseSavedState {
        ArrayList<Box> boxes;
        
        private BoxDrawingState(Parcel in) {
            super(in);
            in.readList(boxes, null);
        }
        
        @Override
        public void writeToParcel(Parcel out, int flags) {
            super.writeToParcel(out, flags);
            out.writeList(boxes);
        }
    }
    
    @Override
    protected Parcelable onSaveInstanceState() {
        Parcelable superState = super.onSaveInstanceState();
        BoxDrawingState boxDrawingState = new BoxDrawingState(superState);
        boxDrawingState.boxes = mBoxes;
        return boxDrawingState;
    }
    
    @Override
    protected void onRestoreInstanceState(Parcelable state) {
        BoxDrawingState boxDrawingState = (BoxDrawingState) state;
        super.onRestoreInstanceState(boxDrawingState.getSuperState());
        mBoxes = boxDrawingState.boxes;
    }
}

暂存ArrayList of Custom Objects的方法2

另一种暂存ArrayList of Custom Objects的方法,Parcelable化自定义类,调用Bundle.putParcelableArrayList(String key, ArrayList<? extends Parcelable> value). 参考 github commit

此节内容参考:

内容整理自《Android权威编程指南32.5》
How to prevent custom views from losing state across screen orientation changes-方法1
How to prevent custom views from losing state across screen orientation change-方法2
Android View onSaveInstanceState not called

设备旋转时,如何处理正在运行的线程? TODO


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