Android技术周报190310期 —— onSaveInstanceState到底做了些什么？

Android技术周报是最近我刚创建的一个文集，这篇文章也是Android技术周报这个文集的第一篇文章（发现自己好久没写文章了），主要目的是记录和分享一些工作中遇到的问题，并对其进行深入研究，对于描述的内容有异议的可以留言，大家一起交流和学习。今天的内容是从源码角度了解Activity中的 onSaveInstanceState 和 onRestoreInstanceState：

1. onSaveInstanceState到底做了些什么？

protected void onSaveInstanceState(Bundle outState) {
    // 存储窗口视图状态
    outState.putBundle(WINDOW_HIERARCHY_TAG, mWindow.saveHierarchyState());

    outState.putInt(LAST_AUTOFILL_ID, mLastAutofillId);
    // 存储Fragment状态
    Parcelable p = mFragments.saveAllState();
    if (p != null) {
        outState.putParcelable(FRAGMENTS_TAG, p);
    }
    if (mAutoFillResetNeeded) {
        outState.putBoolean(AUTOFILL_RESET_NEEDED, true);
        // 存储Android自动填充的状态，非重点
        getAutofillManager().onSaveInstanceState(outState);
    }
    // 调用ActivityLifeCallbacks的onSaveInstanceState方法进行状态存储
    getApplication().dispatchActivitySaveInstanceState(this, outState);
}

从源码上看，不难发现onSaveInstanceState主要做了以下三个内容：

  1. 存储窗口视图状态
  2. 存储Fragment状态
  3. 调用ActivityLifeCallbacks的onSaveInstanceState方法进行状态存储

通过调用PhoneWindow的saveHierarchyState方法实际上是调用mContentParent的saveHierarchyState方法：

@Override
public Bundle saveHierarchyState() {
    Bundle outState = new Bundle();
    if (mContentParent == null) {
        return outState;
    }

    SparseArray<Parcelable> states = new SparseArray<Parcelable>();
    mContentParent.saveHierarchyState(states);
    outState.putSparseParcelableArray(VIEWS_TAG, states);
    ....
   return outState;
}

其中mContentParent是Activity的主视图，本质是一个View对象，在Activity#setContentView()方法里进行初始化操作，接下来回到View的saveHierarchyState方法：

public void saveHierarchyState(SparseArray<Parcelable> container) {
    dispatchSaveInstanceState(container);
}

protected void dispatchSaveInstanceState(SparseArray<Parcelable> container) {
    if (mID != NO_ID && (mViewFlags & SAVE_DISABLED_MASK) == 0) {
        mPrivateFlags &= ~PFLAG_SAVE_STATE_CALLED;
        Parcelable state = onSaveInstanceState();
        if ((mPrivateFlags & PFLAG_SAVE_STATE_CALLED) == 0) {
            throw new IllegalStateException(
                    "Derived class did not call super.onSaveInstanceState()");
        }
        if (state != null) {
            // 以当前View的ID为key值存储起来
            container.put(mID, state);
        }
    }
}

在View的dispatchSaveInstanceState方法里，会将View#onSaveInstanceState()方法返回的Parcelable对象以当前View的ID为key值存储起来，并返回，这也意味着如果当前View没有设置ID，那么将无法进行View的onSaveInstanceState操作：

android:id="@+id/tv_save_state"

View的onSaveInstanceState方法默认返回空状态 BaseSavedState.EMPTY_STATE，可交由子View重写，如TextView#onSaveInstanceState()：

@Override
public Parcelable onSaveInstanceState() {
    Parcelable superState = super.onSaveInstanceState();
    // Save state if we are forced to
    final boolean freezesText = getFreezesText();
    boolean hasSelection = false;
    int start = -1;
    int end = -1;
    if (mText != null) {
        start = getSelectionStart();
        end = getSelectionEnd();
        if (start >= 0 || end >= 0) {
            // Or save state if there is a selection
            hasSelection = true;
        }
    }
    if (freezesText || hasSelection) {
        SavedState ss = new SavedState(superState);
        if (freezesText) {
            if (mText instanceof Spanned) {
                final Spannable sp = new SpannableStringBuilder(mText);
                if (mEditor != null) {
                    removeMisspelledSpans(sp);
                    sp.removeSpan(mEditor.mSuggestionRangeSpan);
                }
                ss.text = sp;
            } else {
                ss.text = mText.toString();
            }
        }
        if (hasSelection) {
            // XXX Should also save the current scroll position!
            ss.selStart = start;
            ss.selEnd = end;
        }
        if (isFocused() && start >= 0 && end >= 0) {
            ss.frozenWithFocus = true;
        }
        ss.error = getError();
        if (mEditor != null) {
            ss.editorState = mEditor.saveInstanceState();
        }
        return ss;
    }
    return superState;
}

接下来进入Fragment状态的保存方法，mFragments.saveAllState()，mFragments是一个FragmentController对象，主要用于提供FragmentManager对象，维护Fragments的生命周期，这里不做过多介绍，所以最终是调用FragmentManager#saveAllState()方法，该方法最终会返回一个FragmentManagerState对象：

Parcelable saveAllState() {
    ...
    // 第一步：收集所有处于active状态的Fragment
    int N = mActive.size();
    FragmentState[] active = new FragmentState[N];
    boolean haveFragments = false;
    for (int i=0; i<N; i++) {
        Fragment f = mActive.valueAt(i);
        if (f != null) {
            ...
            FragmentState fs = new FragmentState(f);
            active[i] = fs;
            if (f.mState > Fragment.INITIALIZING && fs.mSavedFragmentState == null) {
                fs.mSavedFragmentState = saveFragmentBasicState(f);
                ...
            } else {
                fs.mSavedFragmentState = f.mSavedFragmentState;
            }
        }
    }

    // 第二步：收集已经添加的Fragments的Index
    int[] added = null;
    BackStackState[] backStack = null;
    N = mAdded.size();
    if (N > 0) {
        added = new int[N];
        for (int i=0; i<N; i++) {
            added[i] = mAdded.get(i).mIndex;
            ...
        }
    }

    // 第三步：保存回退栈的内容，FragmentManager中的BackStack主要是用来存储FragmentTransaction，具体可见下篇文章的讲解
    if (mBackStack != null) {
        N = mBackStack.size();
        if (N > 0) {
            backStack = new BackStackState[N];
            for (int i=0; i<N; i++) {
                backStack[i] = new BackStackState(this, mBackStack.get(i));
                if (DEBUG) Log.v(TAG, "saveAllState: adding back stack #" + i
                        + ": " + mBackStack.get(i));
            }
        }
    }

    FragmentManagerState fms = new FragmentManagerState();
    fms.mActive = active;
    fms.mAdded = added;
    fms.mBackStack = backStack;
    fms.mNextFragmentIndex = mNextFragmentIndex;
    if (mPrimaryNav != null) {
        fms.mPrimaryNavActiveIndex = mPrimaryNav.mIndex;
    }
    saveNonConfig();
    return fms;
}

对于第一步的方法最终会调用FragmentManager#saveFragmentBasicState()方法，此方法主要有以下任务：

Bundle saveFragmentBasicState(Fragment f) {
    Bundle result = null;
    ...
   // 调用Fragment#onSaveInstanceState()方法（可由子类重写）
    f.performSaveInstanceState(mStateBundle);
    dispatchOnFragmentSaveInstanceState(f, mStateBundle, false);
    ...
    // 保存View的视图状态，跟上面内容介绍一致
    if (f.mView != null) {
        saveFragmentViewState(f);
    }
    // mSavedViewState为已保存的视图状态
    if (f.mSavedViewState != null) {
        if (result == null) {
            result = new Bundle();
        }
        result.putSparseParcelableArray(
                FragmentManagerImpl.VIEW_STATE_TAG, f.mSavedViewState);
    }
    // 记录Fragment的显示属性
    if (!f.mUserVisibleHint) {
        if (result == null) {
            result = new Bundle();
        }
        // Only add this if it's not the default value
        result.putBoolean(FragmentManagerImpl.USER_VISIBLE_HINT_TAG, f.mUserVisibleHint);
    }
    return result;
}

Fragment的performSaveInstanceState除了保存自身状态还会保存子Fragment的状态，实现如下：

void performSaveInstanceState(Bundle outState) {
    onSaveInstanceState(outState);
    if (mChildFragmentManager != null) {
        Parcelable p = mChildFragmentManager.saveAllState();
        if (p != null) {
            outState.putParcelable(Activity.FRAGMENTS_TAG, p);
        }
    }
}

最后，看一下Activity#onSaveInstanceState的最后一步：

getApplication().dispatchActivitySaveInstanceState(this, outState);

实际上是遍历已注册的ActivityLifecycleCallback，并调用其onActivitySaveInstanceState()方法：

void dispatchActivitySaveInstanceState(Activity activity, Bundle outState) {
    Object[] callbacks = collectActivityLifecycleCallbacks();
    if (callbacks != null) {
        for (int i=0; i<callbacks.length; i++) {
            ((ActivityLifecycleCallbacks)callbacks[i]).onActivitySaveInstanceState(activity,
                    outState);
        }
    }
}

至此，Activity#onSaveInstanceState的工作已经做完了，总结起来，其时序图如下：


onSaveInstanceState时序图

讲解过程省略了不少代码，需要做详细了解的可以进一步查看源码，关于onRestoreInstanceState的方法实现，主要是以上方法的一个逆过程，这里不再做过多的叙述，接下来内容主要讲onSaveInstanceState与onRestoreInstanceState的调用时机。

2. onSaveInstanceState与onRestoreInstanceState调用时机

关于onSaveInstanceState调用时机的追踪，我们先来简单看一下一个Activity的启动过程：


Activity的启动过程.jpg

Activity的启动过程与Binder进程间通信机制息息相关，对于Binder进程间通信机制以及Activity的启动过程，我们在后期的文章里会仔细说明，这里就不在做过多说明。Activity的启动过程主要的步骤可以概括如下：

  1. MainActivity向ActivityManagerService发送一个启动SecondActivity的进程间通信请求；
  2. ActivityManagerService保存SecondActivity的相关信息，并向MainActivity发送一个进入中止状态（pause）的进程间通信请求；
  3. MainActivity进入中止状态后，向ActivityManagerService发送一个已进入中止状态的进程间通信请求；
  4. ActivityManagerService发现SecondActivity所在进程不存在，则会发起启动新进程的请求；
  5. 当新进程启动完毕后，会向SecondActivity发送一个启动完成的进程间通信请求；
  6. ActivityManagerService将保存的SecondActivity信息发送给新创建的进程，以便其将SecondActivity启动起来

我们主要看第三步，Activity接收ActivityManagerService的进程间通信请求最终都会由该Activity所在的进程对象ActivityThread里的Handler对象去处理：

// ActivityThread.java
private class H extends Handler {
    public void handleMessage(Message msg) {
        if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
        switch (msg.what) {
            ...
            case PAUSE_ACTIVITY: {
                // 通知Activity进入中止状态
                Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityPause");
                SomeArgs args = (SomeArgs) msg.obj;
                handlePauseActivity((IBinder) args.arg1, false,
                        (args.argi1 & USER_LEAVING) != 0, args.argi2,
                        (args.argi1 & DONT_REPORT) != 0, args.argi3);
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
            } break;
            ...
        }
}

核心方法为handlePauseActivity：

private void handlePauseActivity(IBinder token, boolean finished,
        boolean userLeaving, int configChanges, boolean dontReport, int seq) {
    ActivityClientRecord r = mActivities.get(token);
    if (DEBUG_ORDER) Slog.d(TAG, "handlePauseActivity " + r + ", seq: " + seq);
    if (!checkAndUpdateLifecycleSeq(seq, r, "pauseActivity")) {
        return;
    }
    if (r != null) {
        ...
        r.activity.mConfigChangeFlags |= configChanges;
        performPauseActivity(token, finished, r.isPreHoneycomb(), "handlePauseActivity");
        ...
    }
}

接着在往下看performPauseActivity：

final Bundle performPauseActivity(IBinder token, boolean finished,
        boolean saveState, String reason) {
    ActivityClientRecord r = mActivities.get(token);
    return r != null ? performPauseActivity(r, finished, saveState, reason) : null;
}

final Bundle performPauseActivity(ActivityClientRecord r, boolean finished,
        boolean saveState, String reason) {
    ...
    if (finished) {
        r.activity.mFinished = true;
    }

    // Next have the activity save its current state and managed dialogs...
    if (!r.activity.mFinished && saveState) {
        callCallActivityOnSaveInstanceState(r);
    }
   ...
}

这时候关键方法已经显而易见了：

private void callCallActivityOnSaveInstanceState(ActivityClientRecord r) {
    r.state = new Bundle();
    r.state.setAllowFds(false);
    if (r.isPersistable()) {
        r.persistentState = new PersistableBundle();
        mInstrumentation.callActivityOnSaveInstanceState(r.activity, r.state,
                r.persistentState);
    } else {
        mInstrumentation.callActivityOnSaveInstanceState(r.activity, r.state);
    }
}

public void callActivityOnSaveInstanceState(Activity activity, Bundle outState,
        PersistableBundle outPersistentState) {
    activity.performSaveInstanceState(outState, outPersistentState);
}

final void performSaveInstanceState(Bundle outState, PersistableBundle outPersistentState) {
    // 这就是我们希望看到的方法
    onSaveInstanceState(outState, outPersistentState);
    saveManagedDialogs(outState);
    storeHasCurrentPermissionRequest(outState);
    if (DEBUG_LIFECYCLE) Slog.v(TAG, "onSaveInstanceState " + this + ": " + outState +
            ", " + outPersistentState);
}

总结起来，onSaveInstanceState会在以下情况下被调用：

  1. 当用户按下home键；
  2. 长按home键切换应用程序；
  3. 按下电源键；
  4. 启动一个新的Activity；
  5. 屏幕方向切换；
  6. 电话打入等情况发生

而onRestoreInstanceState只有在activity确实是被系统回收，重新创建activity的情况下才会被调用，所以主要分为以下两种情况：

a. activity没有被销毁：

onPause -> onSaveInstanceState -> onStop -> onRestart -> onStart -> onResume

b. activity被销毁：

onPause -> onSaveInstanceState -> onStop -> onDestroy -> onCreate -> onStart -> onRestoreInstanceState -> onResume

OK，今天的内容就到这里，下篇文章见 ~

@see https://segmentfault.com/a/1190000018487825

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