源代码分析Fragmentd的BackStack管理过程
1. Fragment基本使用方法
为了管理Activity中的fragments。须要调用Activity中的getFragmentManager()方法。由于FragmentManager的API是在Android 3.0。也即API level 11開始引入的，所以对于之前的版本号，须要使用support library v4中的FragmentActivity，而且使用getSupportFragmentManager()方法。
用FragmentManager能够做的工作有：
得到Activity中存在的fragment：
使用findFragmentById()或findFragmentByTag()方法。
将fragment弹出back stack：
popBackStack()：
将back stack中最后一次的fragment转换弹出。假设没有能够出栈的东西，返回false。
这个函数是异步的：它将弹出栈的请求增加队列。可是这个动作直到应用回到事件循环才会运行。
为back stack加上监听器：
addOnBackStackChangedListener()
使用Fragment时，能够运行一些动作，比方添加、移除、替换等。全部这些改变构成一个集合。这个集合被叫做一个transaction。
能够调用FragmentTransaction中的方法来处理这个transaction.
以这样得到FragmentTransaction类的实例：
FragmentManager fragmentManager = getFragmentManager();
FragmentTransaction fragmentTransaction = fragmentManager.beginTransaction();
每一个transaction是一组同一时候运行的变化的集合。用add(), remove(), replace()方法，把全部须要的变化加进去，然后调用commit()方法，将这些变化应用。在commit()方法之前。你能够调用addToBackStack()。把这个transaction增加back stack中去。这个back stack是由activity管理的。当用户按返回键时。就会回到上一个fragment的状态。
以下的代码很典型，用一个新的fragment代替之前的fragment。而且将之前的状态存储在back
stack中。
// Create new fragment and transaction
Fragment newFragment = new ExampleFragment();
FragmentTransaction transaction = getFragmentManager().beginTransaction(); // Replace whatever is in the fragment_container view with this fragment,
// and add the transaction to the back stack
transaction.replace(R.id.fragment_container, newFragment);
transaction.addToBackStack(null); // Commit the transaction
transaction.commit();
通过调用addToBackStack()，commit()的一系列转换作为一个transaction被存储在back stack中。用户按Back键能够返回上一个转换前的状态。
调用commit()方法并不能马上运行transaction中包括的改变动作，commit()方法把transaction增加activity的UI线程队列中。
以下我们对上述代码中出现的函数进行分析。以此来逐步学习Fragment的管理机制。
getSupportFragmentManager()：
public FragmentManager getSupportFragmentManager() {
return mFragments;
}
该函数返回类型是FragmentManager。FragmentManager是一个抽象类，事实上现类是FragmentManager.FragmentManagerImpl
beginTransaction()：
该函数在FragmentManagerIMpl中的源代码例如以下：
public FragmentTransaction beginTransaction() {
return new BackStackRecord(this);
}
返回一个BackStackRecord对象，该对象是FragmentTranscation的一个子类。
BackStackRecord的声明例如以下:
final class BackStackRecord extends FragmentTransaction implements
FragmentManager.BackStackEntry, Runnable {...}
该类实现了一个重要的接口：FragmentManager.BackStackEntry, 该接口代表了fragment back stack的一个入口。能够用FragmentManager.getBackStackEntry()来检索BackStackEntry。
接下来运行transaction.replace(), 查看BackStackRecord，调用过程源代码例如以下：
public FragmentTransaction replace(int containerViewId, Fragment fragment) {
return replace(containerViewId, fragment, null);
}
public FragmentTransaction replace(int containerViewId, Fragment fragment, String tag) {
if (containerViewId == 0) {
throw new IllegalArgumentException("Must use non-zero containerViewId");
}
doAddOp(containerViewId, fragment, tag, OP_REPLACE);
return this;
}
我们发现。replace()终于调用的函数为doAddOp(int containerViewId, Fragment fragment, String tag, int opcmd), 将Fragment和对Fragment所进行的操作放到op链表中：
private void doAddOp(int containerViewId, Fragment fragment, String tag, int opcmd) {
fragment.mFragmentManager = mManager;
if (tag != null) {
if (fragment.mTag != null && !tag.equals(fragment.mTag)) {
throw new IllegalStateException("Can't change tag of fragment "
+ fragment + ": was " + fragment.mTag
+ " now " + tag);
}
fragment.mTag = tag;
}
if (containerViewId != 0) {
if (fragment.mFragmentId != 0 && fragment.mFragmentId != containerViewId) {
throw new IllegalStateException("Can't change container ID of fragment "
+ fragment + ": was " + fragment.mFragmentId
+ " now " + containerViewId);
}
fragment.mContainerId = fragment.mFragmentId = containerViewId;
}
Op op = new Op();
op.cmd = opcmd;
op.fragment = fragment;
addOp(op);
}
该函数首先设置fragment的mFragmentManager属性。然后再设置其mContainerId和mFragmentId，最后创建Op对象，然设置对应自段。当中cmd自己主动用来标识事务的类型。分为例如以下几类：
static final int OP_NULL = 0;
static final int OP_ADD = 1;
static final int OP_REPLACE = 2;
static final int OP_REMOVE = 3;
static final int OP_HIDE = 4;
static final int OP_SHOW = 5;
static final int OP_DETACH = 6;
static final int OP_ATTACH = 7;
每一个字段的意思可直接通过英文名称获知。
Op()类是BackStackRecord中声明的结构体，本质上是一个双向链表的Node。addOp()例如以下：
void addOp(Op op) {
if (mHead == null) {
mHead = mTail = op;
} else {
op.prev = mTail;
mTail.next = op;
mTail = op;
}
op.enterAnim = mEnterAnim;
op.exitAnim = mExitAnim;
op.popEnterAnim = mPopEnterAnim;
op.popExitAnim = mPopExitAnim;
mNumOp++;
}
该函数将Op对象加入到链表的末尾。并将mNumOp的值增一。
transaction.addToBackStack(null)设置了mAddToBackStack为true，源代码例如以下：
public FragmentTransaction addToBackStack(String name) {
if (!mAllowAddToBackStack) {
throw new IllegalStateException(
"This FragmentTransaction is not allowed to be added to the back stack.");
}
mAddToBackStack = true;
mName = name;
return this;
}
此函数将mAddToBackStack自段设置为true,并设置mName字段。
最后调用transaction.commit()来运行transaction。commit()的调用过程代码例如以下：
public int commit() {
return commitInternal(false);
}
int commitInternal(boolean allowStateLoss) {
if (mCommitted) throw new IllegalStateException("commit already called");
if (FragmentManagerImpl.DEBUG) {
Log.v(TAG, "Commit: " + this);
LogWriter logw = new LogWriter(TAG);
PrintWriter pw = new PrintWriter(logw);
dump(" ", null, pw, null);
}
mCommitted = true;
if (mAddToBackStack) {
mIndex = mManager.allocBackStackIndex(this);
} else {
mIndex = -1;
}
mManager.enqueueAction(this, allowStateLoss);
return mIndex;
}
因为mAddToBackStack为true，所以会用FragmentManager为BackstackRecorder也即FragmentTransaction分配一个index，分配步骤例如以下：
public int allocBackStackIndex(BackStackRecord bse) {
synchronized (this) {
if (mAvailBackStackIndices == null || mAvailBackStackIndices.size() <= 0) {
if (mBackStackIndices == null) {
mBackStackIndices = new ArrayList<BackStackRecord>();
}
int index = mBackStackIndices.size();
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Setting back stack index " + index + " to " + bse);
mBackStackIndices.add(bse);
return index;
} else {
int index = mAvailBackStackIndices.remove(mAvailBackStackIndices.size()-1);
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Adding back stack index " + index + " with " + bse);
mBackStackIndices.set(index, bse);
return index;
}
}
}
FragmentManager用mAvailBackStackIndices和mBackStackIndices两个数组来为BackStackRecord分配Index。mAvailBackStackIndices用来存储在mBackStackIndices中可以分配的Index，mBackStackIndices则用来保存BackStackRecord。
这利用两个数组可以降低对mBackStackIndices的动态分配大小的次数，是一个以空间换时间的策略。上面的代码首先推断是否有可用的Index分配给BackStackRecord,若无则直接将BackStackRecord插入到mBackStackIndices。若存在的话则从mAvailBackStackIndices的队尾取出一个index。然后设置mBackStackIndices中该index下的值。
让我们回到commit()中，该函数最后运行mManager.enqueAction(),源代码例如以下：
public void enqueueAction(Runnable action, boolean allowStateLoss) {
if (!allowStateLoss) {
checkStateLoss();
}
synchronized (this) {
if (mDestroyed || mActivity == null) {
throw new IllegalStateException("Activity has been destroyed");
}
if (mPendingActions == null) {
mPendingActions = new ArrayList<Runnable>();
}
mPendingActions.add(action);
if (mPendingActions.size() == 1) {
mActivity.mHandler.removeCallbacks(mExecCommit);
mActivity.mHandler.post(mExecCommit);
}
}
}
该函数首先进行状态监測，查看该Fagment所在的Activity的生命周期是否处于Saving Activity之前，由于Activity保存状态往往是由用户离开那个Activity所造成的，在此之后运行commit会丢失一些状态信息。 针对这样的情况，能够使用commitAllowingStateLoss().最后将BackStackRecord加入到运行队列中。当第一次往运行
队列中加入消息时，首先会从消息队列中全部callback属性为mExecCommit的消息删除，然后又一次将mExecCommit加入到消息队列。mExecCommit的定义例如以下：
Runnable mExecCommit = new Runnable() {
@Override
public void run() {
execPendingActions();
}
};
execPendingActions()仅仅能在主线程内被调用，其内部通过一个循环对mPendingActions中的Actions进行运行。值得注意的是，每运行一次循环，mPendingActions中的全部Action都会被加入到一个暂时数组中。然后这个数组被变量一遍以运行数组中的每一个Runnable。同一时候。每一个Runnable直接被调用了run，而不是开个线程运行的。当这个Runnable在运行的时候。mPendingActions数组可能会被加入内容。
当某一时刻mPendingActions中的内容为空，则while循环退出。此部分代码例如以下：
public boolean execPendingActions() {
if (mExecutingActions) {
throw new IllegalStateException("Recursive entry to executePendingTransactions");
}
if (Looper.myLooper() != mActivity.mHandler.getLooper()) {
throw new IllegalStateException("Must be called from main thread of process");
}
boolean didSomething = false;
while (true) {
int numActions;
synchronized (this) {
if (mPendingActions == null || mPendingActions.size() == 0) {
break;
}
numActions = mPendingActions.size();
if (mTmpActions == null || mTmpActions.length < numActions) {
mTmpActions = new Runnable[numActions];
}
mPendingActions.toArray(mTmpActions);
mPendingActions.clear();
mActivity.mHandler.removeCallbacks(mExecCommit);
}
//一次性运行完数组中全部的Action
mExecutingActions = true;
for (int i=0; i<numActions; i++) {
mTmpActions[i].run();
mTmpActions[i] = null;
}
mExecutingActions = false;
didSomething = true;
}
if (mHavePendingDeferredStart) {
boolean loadersRunning = false;
for (int i=0; i<mActive.size(); i++) {
Fragment f = mActive.get(i);
if (f != null && f.mLoaderManager != null) {
loadersRunning |= f.mLoaderManager.hasRunningLoaders();
}
}
if (!loadersRunning) {
mHavePendingDeferredStart = false;
startPendingDeferredFragments();
}
}
return didSomething;
}
因为BackstackRecorder实现了Runnable,我们来看看BackStackRecorder中的run()，例如以下所看到的：
public void run() {
if (FragmentManagerImpl.DEBUG) Log.v(TAG, "Run: " + this);
if (mAddToBackStack) {
if (mIndex < 0) {
throw new IllegalStateException("addToBackStack() called after commit()");
}
}
bumpBackStackNesting(1);
Op op = mHead;
//遍历op,依据cmd的类型对Fragment和FragmentManager进行对应的设置
while (op != null) {
switch (op.cmd) {
case OP_ADD: {
Fragment f = op.fragment;
f.mNextAnim = op.enterAnim;
//将Fragment加入到FragmentManager中，其源代码显示是将Fragment加入到FragmentManager中的mActive数组中，并将Fragment加入到了数组mAdded中。
mManager.addFragment(f, false);
} break;
case OP_REPLACE: {
Fragment f = op.fragment;
if (mManager.mAdded != null) {
//遍历已经加入的Fragment。
for (int i=0; i<mManager.mAdded.size(); i++) {
Fragment old = mManager.mAdded.get(i);
if (FragmentManagerImpl.DEBUG) Log.v(TAG,
"OP_REPLACE: adding=" + f + " old=" + old);
//假设发现两个mContainerId一样，则进行特殊处理
if (f == null || old.mContainerId == f.mContainerId) {
if (old == f) {
//两个Fragment一样，则置空，保留old中的Fragment
op.fragment = f = null;
} else {
// 将old fragment加入到 op.removed数组中。保留op中的Fragment
if (op.removed == null) {
op.removed = new ArrayList<Fragment>();
}
op.removed.add(old);
old.mNextAnim = op.exitAnim;
if (mAddToBackStack) {
//设置old Fragment在BackStack中的Number
old.mBackStackNesting += 1;
if (FragmentManagerImpl.DEBUG) Log.v(TAG, "Bump nesting of "
+ old + " to " + old.mBackStackNesting);
}
//对old Fragment设置对应的状态属性。如mAdded、mRemoving。 从FragmentManager中移除oldFrgment的相关属性
mManager.removeFragment(old, mTransition, mTransitionStyle);
}
}
}
}
//将Fragment加入到FragmentManager中
if (f != null) {
f.mNextAnim = op.enterAnim;
mManager.addFragment(f, false);
}
} break;
case OP_REMOVE:
......
}
op = op.next;
}
//设置Fragment的当前状态，然后依据当前状态来回调Fragment的生命周期中的相关函数。此函数控制了Fragment的生命周期和Fragment的绘制，想要彻底理解Fragment的生命周期的同学能够认真研究此函数。
mManager.moveToState(mManager.mCurState, mTransition,
mTransitionStyle, true);
//将BackStackRecord加入到BackStack中。并回调onBackStackChanged
if (mAddToBackStack) {
mManager.addBackStackState(this);
}
}
addBackStackState()的源代码例如以下：
void addBackStackState(BackStackRecord state) {
if (mBackStack == null) {
mBackStack = new ArrayList<BackStackRecord>();
}
mBackStack.add(state);
//回调onBackStackChanged
reportBackStackChanged();
}
能够看到传说中的BackStack就是在这里被创建的, FragmentManager中的BackStack主要是用来存储FragmentTransaction的。
小结：
FragmentTransaction中的Op链用来保存add、remove、replace等action，在FragmentTransaction的run运行时。Op链会被变量以调整每一个节点的内容。
FragmentManager使用一个BackStack来管理FragmentTransaction。使用mAdded数组来加入被add的Fragment，Fragment的创建、显示等行为都受FragmentManager的控制。
FragmentManager中的moveToState()是一个很重要的函数。在FragmentTransaction run的时候被调用。下次我们将深入这个函数。
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