Fragment全文详解(由浅入深

相信android开发者们一定或多或少的用过Fragment，但是对于其更深层次的原理我猜可能大部分应该都没有了解过，今天这里就由浅入深，整体对Fragment做一个全面解析。

基础介绍

Fragment是什么以及为什么要有Fragment呢？

Fragment直译为碎片，是Android 3.0引入的组件，Fragment不能单独使用，必须要依赖于Activity。 Fragment引入之前几乎所有的逻辑都被放置在Activity中，使得Activity臃肿而混乱，Fragment作为一个微小的Activity诞生。

另外Fragment还有以下几个特点：

模块化：我们可以按照模块将代码写入到不同的Fragment中，之后在根据需要嵌入到Activity。
可重用：多个Activiy可以复用同一个Fragment。
适配性：根据不同的布局样式，组合不同的Fragment。

Fragment生命周期

Fragment作为管理一组View的组件，也是有自己的生命周期的，和Activity类似，但又不完全一样。基本生命周期如下图所以：

在这里插入图片描述

onAttach：在Fragment和Activity关联时调用，仅仅只调用一次。我们可以对传递给Fragment的参数进行解析。
onCreate：Fragment创建时调用，仅调用一次。
onCreateView：构建Fragment View的时候进行调用，返回Fragment要绘制布局的根视图。
onActivityCreated：在Activity执行完成onCreate之后进行调用。
onStart：Fragment对用户可见的时候进行调用。
onResume：Fragment可以和用户交互的时候进行调用。
onPause：Fragment对用户不可交互的时候进行调用。
onStop：Fragment对用户不可见时进行调用。
onDestroyView：Fragment需要移除视图时进行调用。
onDestroy：Fragment自身销毁时进行调用。
onDetach：Fragment和Activity解除关系时进行调用。

Fragment常用类以及方法解析

FragmentManager：通过getSupportFragmentManager函数获取，用来管理Activity中的Fragment。

FragmentTransaction：事务。可以通过FragmentManager调用beginTransaction()方法来开启一个事务。通过事务，我们可以对Fragment进行一系列的操作。如下：

add：添加一个Fragment到Activity中。
remove：从Activity中移除一个Fragment。如果Fragment没有被加入回退栈中，则该Fragment会进行销毁。
replace：用另一个Fragment替换当前的Fragment，本质上时先remove再add。
hide：隐藏当前的Fragment，设置为不可见，不会销毁，与之对应的是show。本质是对View进行调用了View.GONE。
show：显示之前隐藏的Fragment，与之对应的是hide。本质是对View进行调用了View.VISIBLE。
detach：将视图进行移除，但是并不销毁Fragment，Fragment依旧由FragmentManager进行管理。
addToBackStack：将Fragment加入返回栈。当移除或替换一个Fragment并向返回栈添加事务时，系统会停止（而非销毁）移除的Fragment。如果没有addToBackStack，则被替换的Fragment会直接进行销毁。
```
//示例，如果用户执行回退操作进行Fragment的恢复，被替换的Fragment将重新启动。
ft.replace(R.id.fl_content, LearnFragment()).addToBackStack(null).commitAllowingStateLoss()
```
setMaxLifecycle：设定Fragment生命周期最高上限。如果设置的生命周期上限低于当前的生命周期上限，则会进行回退设定的生命周期。

比如，当前生命周期为RESUME，如果设置MaxLifecycle为START，则生命周期则会回到RESUME。

说一个例子，在调用hide和show函数的时候，Frgament的生命周期并不会进行变化。但是我就是想要在show的时候让Fragment走到RESUME呢？此时可以进行如下操作。
```
//hide
ft.setMaxLifecycle(fragment,Lifecycle.State.STARTED).hide(fragment)
//show
ft.setMaxLifecycle(fragment,Lifecycle.State.RESUMED).show(fragment)
```
commit/commitAllowingStateLoss：提交一个事务。commit如果状态丢失则会抛异常，commitAllowingStateLoss则不会。

源码流程分析

接下来站在源码角度对Fragment进行一波分析，看看Fragment是如何实现的。相信可以对Fragment有更深层次的认识。

我们需要添加一个Fragment到Activity中时，一般会进行如下操作：

val fragmentManager = getSupportFragmentManager() // 获取fragmentManager
val ft = fragmentManager.beginTransaction() // 开启事务
ft.add(R.id.fl_content, LearnFragment(), tag) // 添加
ft.commitAllowingStateLoss() // 提交事务

我相信上面的代码，大家可能都非常熟悉了，接下来就根据上述代码，一步一步进行源码跟踪分析。

获取到FragmentManager。

getSupportFragmentManager()方法，在FragmentActivity类中。

FragmentActivity
final FragmentController mFragments = FragmentController.createController(new HostCallbacks());
public FragmentManager getSupportFragmentManager() {
    //通过mFragments 获取了FragmentManager  而mFragments即为 FragmentController
	return mFragments.getSupportFragmentManager();
}

FragmentController
//FragmentController 通过createController函数创建，其实即为new了FragmentController对象，传入了HostCallbacks
public static FragmentController createController(@NonNull FragmentHostCallback<?> callbacks) {
    return new FragmentController(checkNotNull(callbacks, "callbacks == null"));
}
public FragmentManager getSupportFragmentManager() {
    //mHost即为传入的HostCallbacks，即通过HostCallbacks获取到了FragmentManager
    return mHost.mFragmentManager;
}

//HostCallbacks 继承自 FragmentHostCallback，而mFragmentManager在FragmentHostCallback中进行了初始化。
FragmentHostCallback
final FragmentManager mFragmentManager = new FragmentManagerImpl();

所以在FragmentActivity中会持有FragmentController对象，而FragmentController其实是暴露在外的代理类，相关的逻辑均交由HostCallbacks完成，而HostCallbacks内部则构建了FragmentManagerImpl即我们所需要的FragmentManager对象。而HostCallbacks也提供了一些Fragment一些常用的参数，比如获取Activity、Context、Handler等，该对象会在Fragment进行attach的时候传递给Fragment。

Activity getActivity() {
	return mActivity;
}
Context getContext() {
	return mContext;
}
Handler getHandler() {
	return mHandler;
}

beginTransaction干了什么事情

接下来看beginTransaction做了什么事情。

FragmentManager
public FragmentTransaction beginTransaction() {
	//仅仅返回了BackStackRecord对象
	return new BackStackRecord(this);
}

BackStackRecord
BackStackRecord(@NonNull FragmentManager manager) {
    super(manager.getFragmentFactory(), manager.getHost() != null
    ? manager.getHost().getContext().getClassLoader()
    : null);
    mManager = manager;
}

beginTransaction是FragmentManager的代码，所以自然在FragmentManager中寻找。但是我们发现很简单，beginTransaction其实就是简单的返回了一个BackStackRecord对象，同时它持有了FragmentManager对象。

ADD操作

我们接下来看一下add操作。通过上面我们知道FragmentTransaction其实是BackStackRecord对象。我们跟一下add操作。

FragmentTransaction
public FragmentTransaction add(@IdRes int containerViewId, @NonNull Fragment fragment,
@Nullable String tag) {
    //调用doAddOp注意次数传入的最后一个参数为 OP_ADD
    doAddOp (containerViewId, fragment, tag, OP_ADD);
    return this;
}
void doAddOp(int containerViewId, Fragment fragment, @Nullable String tag, int opcmd) {
    ...
    //tag 赋值
    fragment.mTag = tag;
    ...
    //容器Id 赋值
    fragment.mContainerId = fragment.mFragmentId = containerViewId
    ...
    //将OP_ADD和fragment 放入Op对象中，调用addOp
    addOp(new Op(opcmd, fragment));
}
ArrayList<Op> mOps = new ArrayList<>();
void addOp(Op op) {
	//放入数组中
    mOps.add(op);
    op.mEnterAnim = mEnterAnim;
    op.mExitAnim = mExitAnim;
    op.mPopEnterAnim = mPopEnterAnim;
    op.mPopExitAnim = mPopExitAnim;
}

总结：add操作即将当前的命令和Fragment放到了集合里面存了起来。而Op则是最终存的对象，我们可以看一下其的数据结构。

 static final class Op {
        int mCmd;//代表当前具体是什么操作，比如add、replace、remove、hide.....
        Fragment mFragment;
        int mEnterAnim;
        int mExitAnim;
        int mPopEnterAnim;
        int mPopExitAnim;
        Lifecycle.State mOldMaxState;
        Lifecycle.State mCurrentMaxState;
}

COMMIT干了什么

好了，不知不觉我们就到了最后一步，接下来看看commit干了什么吧。上源码。

我相信现在经常用的是commitAllowingStateLoss吧，所以我们直接看它。

    BackStackRecord
    public int commitAllowingStateLoss() {
    	//调用commitInternal allowStateLoss = true
        return commitInternal(true);
    }
    int commitInternal(boolean allowStateLoss) {
        ...
        //调用到FragmentManager 的enqueueAction方法
        mManager.enqueueAction(this, allowStateLoss);
        return mIndex;
    }
    
    FragmentManager
    void enqueueAction(@NonNull OpGenerator action, boolean allowStateLoss) {
        if (!allowStateLoss) {
        	//由于我们使用的是commitAllowingStateLoss 所以allowStateLoss = true，所以不会校验下面的东西，即不会抛出下面的异常。
            if (mHost == null) {
                if (mDestroyed) {
                    throw new IllegalStateException("FragmentManager has been destroyed");
                } else {
                    throw new IllegalStateException("FragmentManager has not been attached to a "
                            + "host.");
                }
            }
            checkStateLoss();
        }
        synchronized (mPendingActions) {
            ...
            //加入数组
            mPendingActions.add(action);
            //继续调用
            scheduleCommit();
        }
    }
    void scheduleCommit() {
        synchronized (mPendingActions) {
            ...
            //核心 将mExecCommit 调度到主线程执行
            mHost.getHandler().post(mExecCommit);
        }
    }
	
    private Runnable mExecCommit = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            execPendingActions(true);
        }
    };

    boolean execPendingActions(boolean allowStateLoss) {
        ...
        boolean didSomething = false;
        //将 mPendingActions 的BackStackRecord 对象放到了mTmpRecords数组中
        while (generateOpsForPendingActions(mTmpRecords, mTmpIsPop)) {
            mExecutingActions = true;
            try {
                //执行
                removeRedundantOperationsAndExecute(mTmpRecords, mTmpIsPop);
            } finally {
                cleanupExec();
            }
            didSomething = true;
        }
        ...
        return didSomething;
    }

Commit的操作比较多一点，到这里首先总结一下。

最终commit操作会交给FragmentManager进行统一执行。
最终的执行操作被调度到了主线程进行。
commitAllowingStateLoss和commit的本质区别是，不会对一些意外的状态进行校验而抛出异常，比如mHost==null或者已经destroy或者activity 已经调用过onSaveInstanceState了。

接下来继续调用到了removeRedundantOperationsAndExecute，中国调用链也比较复杂一点，所以这里直接放调用链了。

FragmentManager removeRedundantOperationsAndExecute 
👇
FragmentManager executeOpsTogether
👇
FragmentManager executeOps
👇
BackStackRecord executeOps // 注意此时执行到了BackStackRecord的executePopOps

接下来比较重要一点，我们看一下BackStackRecord里面的executePopOps是如何进行实现的

void executeOps() {
...
 for (int opNum = 0; opNum < numOps; opNum++) {
            final Op op = mOps.get(opNum);
            final Fragment f = op.mFragment;
            if (f != null) {
                f.setPopDirection(false);
                f.setNextTransition(mTransition);
                f.setSharedElementNames(mSharedElementSourceNames, mSharedElementTargetNames);
            }
            switch (op.mCmd) {
                case OP_ADD:
                    f.setAnimations(op.mEnterAnim, op.mExitAnim, op.mPopEnterAnim, op.mPopExitAnim);
                    mManager.setExitAnimationOrder(f, false);
                    //添加 内部fragment持有了当前的FragmentManager，同时构建了FragmentStateManager 将fragment放入到了FragmentStore的add和active中 fragment.removing 设置为了false
                    mManager.addFragment(f);
                    break;
                case OP_REMOVE:
                    f.setAnimations(op.mEnterAnim, op.mExitAnim, op.mPopEnterAnim, op.mPopExitAnim);
                    mManager.removeFragment(f);
                    break;
             ...
             //重点  状态移动
             mManager.moveToState(mManager.mCurState, true);

还记得之前在add时候看到的数组吗？在BackStackRecord中被拿出来进行循环获取需要执行的命令。比如add，则执行了addFragment。其他的命令也一样在这个地方执行，就不一一列举了。

	FragmentManager
    FragmentStateManager addFragment(@NonNull Fragment fragment) {
        FragmentStateManager fragmentStateManager = createOrGetFragmentStateManager(fragment);
        //持有FragmentManager
        fragment.mFragmentManager = this;
        //fragmentStateManager 放入store的active数组
        mFragmentStore.makeActive(fragmentStateManager);
        if (!fragment.mDetached) {
            //将fragment放入store
            mFragmentStore.addFragment(fragment);
            //设置mRemoving 为false
            fragment.mRemoving = false;
            if (fragment.mView == null) {
                //设置mHiddenChanged为false
                fragment.mHiddenChanged = false;
            }
            if (isMenuAvailable(fragment)) {
                mNeedMenuInvalidate = true;
            }
        }
        return fragmentStateManager;
    }

接下来看一下moveToState函数

FragmentManager
void moveToState(@NonNull Fragment f, int newState) {
        FragmentStateManager fragmentStateManager = mFragmentStore.getFragmentStateManager(f.mWho);
        ...
        newState = Math.min(newState, fragmentStateManager.computeExpectedState());
        if (f.mState <= newState) {
         // If we are moving to the same state, we do not need to give up on the animation.
            if (f.mState < newState && !mExitAnimationCancellationSignals.isEmpty()) {
                // The fragment is currently being animated...  but!  Now we
                // want to move our state back up.  Give up on waiting for the
                // animation and proceed from where we are.
                cancelExitAnimation(f);
            }
            switch (f.mState) {
                case Fragment.INITIALIZING:
                    if (newState > Fragment.INITIALIZING) {
                        //attach
                        fragmentStateManager.attach();
                    }
                    // fall through
                case Fragment.ATTACHED:
                    if (newState > Fragment.ATTACHED) {
                        //create
                        fragmentStateManager.create();
                    }
                    // fall through
                case Fragment.CREATED:
                    // We want to unconditionally run this anytime we do a moveToState that
                    // moves the Fragment above INITIALIZING, including cases such as when
                    // we move from CREATED => CREATED as part of the case fall through above.
                    if (newState > Fragment.INITIALIZING) {
                        fragmentStateManager.ensureInflatedView();
                    }

                    if (newState > Fragment.CREATED) {
                        fragmentStateManager.createView();
                    }
                    ....
        }else{
        	switch (f.mState) {
                case Fragment.RESUMED:
                    if (newState < Fragment.RESUMED) {
                        fragmentStateManager.pause();
                    }
                    // fall through
                case Fragment.STARTED:
                    if (newState < Fragment.STARTED) {
                        fragmentStateManager.stop();
                    }
                    ....
        }
        f.mState = newState;
}

找到了，最终在Fragment的moveToState函数中，对Fragment状态进行了流转。期望的状态通过fragmentStateManager的computeExpectedState进行计算。并且各个生命周期均调用到了FragmentStateManager进行处理。

那么Activity的生命周期如何分发给Fragment了呢？还记得之前在Activity中的FragmentController了吗？其代理了FragmentManager。

比如要告知Activity当前已经Create完成了，则是如下流程：

    FragmentActivity
    protect void start(){
        ...
        mFragments.dispatchActivityCreated();
    }
    //👇
    //FragmentController
    public void dispatchActivityCreated() {
        mHost.mFragmentManager.dispatchActivityCreated();
    }
    //👇
    //FragmentManager
    void dispatchActivityCreated() {
    	...
        dispatchStateChange(Fragment.ACTIVITY_CREATED);
    }
    private void dispatchStateChange(int nextState) {
    	...
    	//最终执行到了moveToState函数
        moveToState(nextState, false);
    }

都到这里了，那我们简单看一个Fragment的生命周期执行函数吧，比如我们看CreateView，则源代码在FragmentStateManager中进行执行。

   void createView() {
       ...
        LayoutInflater layoutInflater = mFragment.performGetLayoutInflater(
                mFragment.mSavedFragmentState);
        ViewGroup container = null;
        ...
        //获取到Fragment的容器
        mFragment.mContainer = container;
       //调用到createView，由开发者创建View
        mFragment.performCreateView(layoutInflater, container, mFragment.mSavedFragmentState);
        ...
        //将view添加到Fragment容器 其实是调用了container.addView
        addViewToContainer();
        ...
        mFragment.mState = Fragment.VIEW_CREATED;
    }

看吧，其实Fragment核心无非就是对View进行管理，让其有生命周期。最核心的一句还的是addView。

总结

简单总结一下：

FragmentActivity 支持fragment功能的最底层的activity。
FragmentActivity周期的分发，通过fragmentController最终分发给了FragmentManager，调用moveToState。
moveToState的一些状态管理操作则交由了FragmentStateManager进行统一处理。
FragmentTransition是抽象类，具体实现为BackStackRecord，同时beginTransaction即为返回了BackStackRecord对象。
一个BackStackRecord对象可以进行多个操作，封装为Op对象存在数组中。最终通过FragmentManager相关的操作还是调度由自己的executeOps操作进行执行，比如add、remove、hide等等。
操作比较多，但是大同小异，可以根据自身需要查看不同的代码执行流程。比如hide、show等等。