基于Fragment的Android前台服务框架

从Android 3.0开始,Google引入了全新的Fragment UI体系,重新诠释了可复用可延展的Android UI设计理念。Android Support Library更是为任何面向低版本Android的应用开发者提供了完整的Fragment后向兼容方案(backport)。所以,如果开发一款新的Android应用,使用Fragment已无需有任何顾忌。尽早拥抱这一强大的机制设计,可以帮你省下可观的开发和维护工作量。

说起Service框架,大家可能已经比较熟悉,但将其与Fragment联系在一起,就多少有些让人觉得诧异了。我们不妨先来看看Android现有的标准Service框架,一般也称之为后台服务。官方文档中的定义是:一个可在后台执行长时间操作,不提供UI的应用组件。Service的主要特点是生命周期与应用的UI独立,不随应用退出而结束。后台服务的典型用途主要有两大类:执行不随应用切换而打断的任务(如下载、播放)或监听和响应系统事件(如来电、位置)。但在实际开发中,Service的实现复杂度并不低,一方面需要考虑并处理服务的生命周期,另一方面还要痛苦的处理服务与UI间的通信,倘若需要在服务代码中与用户交互,要么使用相当受限的Toast和Notification机制,要么实现一个复杂的UI回调……

实际上,在大部分的应用场景中,很多与UI相关的处理(即MVC中的Controller)也有类似后台服务一样的跨界面复用和共享需求,它们同时也与UI有着密切的联系,而且仅在应用打开时发挥作用,例如账户的全局状态、未读的通知消息、购物车等。这种需求我们一般称之为前台服务(Foreground Service)。过去,一部分的这种需求往往采用SharedPreference的方式在不同的界面间实现共享,这样做不仅有一些额外的开销(文件IO),同时数据类型和逻辑的受限也比较明显。而且,当状态较为复杂时,每次在状态切换(如屏幕旋转)后重建状态的性能代价也可能影响到用户体验。

其实,Fragment机制完全可以优雅的达成上述前台服务的需求,得益于Fragment本身与界面的紧密联系,可以方便的实现服务与UI的双向互通;受益于Fragment自动的生命周期管理,不必刻意提防内存泄露;借助Fragment的切换保留(retain)机制,可以在状态切换期间保持服务不中止。另外,由于Fragment的生命周期管理是由框架自动完成的,所以开发者也完全不必在Activity的生命周期事件代码中加入各种服务相关的冗赘处理,让代码更简洁清晰。唯一的限制是,Fragment不能跨Activity共享。不过按照基于Fragment的界面设计思想,相关联的UI组件都应基于Fragment实现,并置于一个共同的Activity之下,只有在生命周期可独立存在和延续的界面中才需要使用单独的Activity。因此,在严格按照Fragment设计思想开发的App中,这一限制并不是一个真正的问题。

如果你对Fragment的这种『特别用途』仍然持保留意见的话,不妨看看官方文档中的这一段表述:『Adding a fragment without UI』,它明确的暗示了这种使用方式的合理性与可行性。

接下来,就让我们一起来探索一个可行的基于Fragment的前台服务框架吧。

(1)前台服务的创建、销毁和获取

与后台服务类似,前台服务通常也是『按需创建』的,因此服务的创建和获取可以封装在一个操作中。由于无UI的Fragment不能通过界面嵌入点的资源ID来访问,因此tag通常是唯一可靠的辨识和访问方式。(以下代码省略了部分异常处理)

private static final String KServiceTagPrefix = "service:";

public static <T> T getService(Class service_class, FragmentManager fm) {
  final String service_name = KServiceTagPrefix + service_class.getCanonicalName();
  @SuppressWarnings("unchecked") T service = (T) fm.findFragmentByTag(service_name);
  if (service == null) {
    Log.i(TAG, "Starting service: " + service_class.getSimpleName());
    service = service_class.newInstance();
    FragmentTransaction transaction = fm.beginTransaction();
    transaction.add(service, service_name);
    transaction.commit();
    fm.executePendingTransactions();
  }
  return service;
}

注:executePendingTransactions()是为了确保service对象在返回给调用者之前完成基本的初始化生命周期。

在Activity或其它Fragment中需要用到前台服务时,调用上述静态方法即可,它会保证在整个Activity生命周期内只有一份服务实例,因此我们直接使用前台服务的Class本身作为其标识。调用中需要传入的另一个参数『FragmentManager』,在FragmentActivity中可以通过getSupportFragmentManager()得到;在Fragment中可以通过getFragmentManager()获得。

考虑到Fragment的被动生命周期随Activity的销毁而终止,而App的Activity生命周期通常是短暂的,因此就不必引入『引用计数』之类的复杂机制来维护前台服务的终止时机了。

(2)UI元素与前台服务之前的交互

从UI元素访问前台服务,可以简单的直接使用获取到的服务实例,调用其中的方法。服务实例的引用可以安全的保存在同源的Activity或Fragment对象中,但切忌不可保存在比父Activity生命周期更长的对象中,如静态成员中。

反过来,从前台服务访问UI元素,则稍有一些考究。对Activity的访问是最简单的,直接使用getActivity()方法即可得到所在的Activity实例,因此我们可以方便的将前台服务的处理过程借助Activity界面的『进度圆圈』(Indeterminate Progress)给用户友好的指示。对其它Fragment的访问,官方文档中提到了使用setTargetFragment()及getTargetFragment()实现,但放在前台服务的场景中,尤其是考虑到共享、解耦、并发等问题,这并不是一个好的方案。或许大部分开发者更容易联想到『回调模式』,比如在前台服务类中提供回调注册接口,这当然也不失为一个可行的方案,但个人更倾向使用灵活易用的LocalBroadcastManager实现服务往UI方向的通知。关于这个机制,这里就不引申介绍了,感兴趣的朋友可以直接看看Android Support Library的Javadoc。

(3)实现跨状态切换的服务保持

前台服务由于不直接涉及界面布局,因此完全不必在屏幕旋转等状态切换中重建,从而有效降低这一过程中的体验延迟。实现上,其实非常简单,只需要在Fragment的初始化过程中将自身设定为『可保持』:

@Override public void onCreate(final Bundle savedInstanceState) {
  super.onCreate(savedInstanceState);
  setRetainInstance(true);
}

(4)与Loader机制的配合使用

Loader机制也是Android 3.0中增加的一个实用的辅助机制,可以帮助开发者更好的实现异步IO与UI组件的协同。与(同进程的)Service机制一样,前台服务的入口代码也是在主线程(UI线程)中执行的,因此必须尽可能避免在其中执行IO操作。借助Loader机制,可以很好的将IO,尤其是网络访问隔离到独立的工作线程中,同时兼顾与UI组件的便捷协同,因此前台服务与Loader机制可谓是一对绝佳的搭档。但在实际搭配使用中,也有一些需要注意的细节,如果使用不当也可能造成一些很难排查的异常。

使用LoaderManager时,需要明确区分是希望使用Activity级别的LoaderManager还是本Fragment(前台服务)级别的LoaderManager,不同于FragmentManager的统一性,它们其实是两个不同的实例,有着不一样的影响。大多数情况下,Loader仅限这个前台服务使用,因此使用Fragment级别的LoaderManager是最佳的选择。如果希望在多个前台服务之间复用某些Loader(例如CursorLoader),则须使用Activity级别的LoaderManager,但同时应小心避免Loader ID的冲突。

 

以上是对前段时间基于Fragment所实现的前台服务框架初步探索的一个总结,这个机制已经在我最近开发的一个App中正常运作了一段时间,期间并未发现显著的问题或制肘。如果各位在借鉴上述机制的过程中遇到了任何疑惑和苦难,欢迎与我交流探讨。后续相关的经验和技巧,我也会在本文中补充完善。

附:ServiceFragment抽象基类的完整代码

public abstract class ServiceFragment extends Fragment {

  private static final String KServiceTagPrefix = "service:";

  @Override public void onCreate(final Bundle state) {
    super.onCreate(state);
    setRetainInstance(true);
  }

  /** @see {@link android.support.v4.content.LocalBroadcastManager#sendBroadcast(Intent)} */
  protected boolean sendLocalBroadcast(final Intent intent) {
    return LocalBroadcastManager.getInstance(getActivity()).sendBroadcast(intent);
  }

  public static <T extends ServiceFragment> T getService(final Class<T> service_class, final FragmentManager fm) {
    if (fm == null) throw new IllegalArgumentException("FragmentManager is null");
    final String service_name = KServiceTagPrefix + service_class.getCanonicalName();
    @SuppressWarnings("unchecked") T service = (T) fm.findFragmentByTag(service_name);
    if (service == null) {
      Log.i(TAG, "Starting service: " + service_class.getSimpleName());
      try {
        service = service_class.newInstance();
      } catch (final java.lang.InstantiationException e) {
        throw new IllegalArgumentException(service_class + " cannot be instantiated");
      } catch (final IllegalAccessException e) {
        throw new IllegalArgumentException(service_class + " is inaccessible");
      }
      final FragmentTransaction transaction = fm.beginTransaction();
      transaction.add(service, service_name);
      transaction.commit();
      fm.executePendingTransactions();
    }
    return service;
  }

  private static final String TAG = ServiceFragment.class.getSimpleName();
}

《基于Fragment的Android前台服务框架》有2个想法

  1. 您好,看了您这篇文章,对没有ui的fragment才有了进一步的认识。谢谢。
    另外,想请教个问题,就是使用fragment和使用自定义view来实现动态界面有什么区别?使用fragment最大的好处是什么呢,或者说fragment推出的意义是什么?我现在理解的还不够清楚,fragment最主要提供了生命周期和backstack,生命周期这块就不用再去和activity联系了。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注