状态和 Jetpack Compose

应用中的状态是指可以随时间变化的任何值。这是一个非常宽泛的定义，从 Room 数据库到类的变量，全部涵盖在内。

所有 Android 应用都会向用户显示状态。下面是 Android 应用中的一些状态示例：

• 在无法建立网络连接时显示的信息提示控件。
• 博文和相关评论。
• 在用户点击按钮时播放的涟漪效果。
• 用户可以在图片上绘制的贴纸。

Jetpack Compose 可帮助您明确状态在 Android 应用中的存储位置和使用方式。本指南将重点介绍状态与可组合项之间的关联，以及 Jetpack Compose 提供了哪些 API 来助您更轻松地处理状态。

状态和组合

由于 Compose 是声明式工具集，因此更新它的唯一方法是通过新参数调用同一可组合项。这些参数是界面状态的表现形式。每当状态更新时，都会发生重组。因此，TextField 不会像在基于 XML 的命令式视图中那样自动更新。可组合项必须明确获知新状态，才能相应地进行更新。

@Composable
fun HelloContent() {
   Column(modifier = Modifier.padding(16.dp)) {
       Text(
           text = "Hello!",
           modifier = Modifier.padding(bottom = 8.dp),
           style = MaterialTheme.typography.h5
       )
       OutlinedTextField(
           value = "",
           onValueChange = { },
           label = { Text("Name") }
       )
   }
}

如果运行此代码，您将不会看到任何反应。这是因为，TextField 不会自行更新，但会在其 value 参数更改时更新。这是因 Compose 中组合和重组的工作原理造成的。

关键术语 - 组合：对 Jetpack Compose 在执行可组合项时所构建界面的描述。

初始组合：通过首次运行可组合项创建组合。

重组：在数据发生变化时重新运行可组合项以更新组合。

如需详细了解初始组合和重组，请参阅 Compose 编程思想。

可组合项中的状态

可组合函数可以使用 remember API 将对象存储在内存中。系统会在初始组合期间将由 remember 计算的值存储在组合中，并在重组期间返回存储的值。remember 既可用于存储可变对象，又可用于存储不可变对象。

注意：remember 会将对象存储在组合中，当调用 remember 的可组合项从组合中移除后，它会忘记该对象。

mutableStateOf 会创建可观察的 MutableState<T>，后者是与 Compose 运行时集成的可观察类型。

interface MutableState<T> : State<T> {
    override var value: T
}

如果 value 有任何变化，系统就会为用于读取 value 的所有可组合函数安排重组。对于 ExpandingCard，每当 expanded 发生变化时，都会导致 ExpandingCard 重组。

在可组合项中声明 MutableState 对象的方法有三种：

• val mutableState = remember { mutableStateOf(default) }
• var value by remember { mutableStateOf(default) }
• val (value, setValue) = remember { mutableStateOf(default) }

这些声明是等效的，以语法糖的形式针对状态的不同用法提供。您选择的声明应该能够在您编写的可组合项中生成可读性最高的代码。

by 委托语法需要以下导入：

import androidx.compose.runtime.getValue
import androidx.compose.runtime.setValue

您可以将记住的值用作其他可组合项的参数，甚至用作语句中的逻辑来更改要显示的可组合项。例如，如果您不想在姓名为空时显示问候语，请使用 if 语句中的状态：

@Composable
fun HelloContent() {
   Column(modifier = Modifier.padding(16.dp)) {
       var name by remember { mutableStateOf("") }
       if (name.isNotEmpty()) {
           Text(
               text = "Hello, $name!",
               modifier = Modifier.padding(bottom = 8.dp),
               style = MaterialTheme.typography.h5
           )
       }
       OutlinedTextField(
           value = name,
           onValueChange = { name = it },
           label = { Text("Name") }
       )
   }
}

虽然 remember 可帮助您在重组后保持状态，但不会帮助您在配置更改后保持状态。为此，您必须使用 rememberSaveable。rememberSaveable 会自动保存可保存在 Bundle 中的任何值。对于其他值，您可以将其传入自定义 Saver 对象。

注意：在 Compose 中将可变对象（如 ArrayList<T> 或 mutableListOf()）用作状态会导致用户在您的应用中看到不正确或过时的数据。不可观察的可变对象（如 ArrayList 或可变数据类）不能由 Compose 观察，且在发生变化后不会触发重组。建议您使用可观察的数据存储器（如 State<List<T>>）和不可变的 listOf()，而不是使用不可观察的可变对象。

其他受支持的状态类型

Jetpack Compose 并不要求您使用 MutableState<T> 存储状态。Jetpack Compose 支持其他可观察类型。在 Jetpack Compose 中读取其他可观察类型之前，您必须将其转换为 State<T>，以便 Jetpack Compose 可以在状态发生变化后自动重组。

Compose 附带一些可以根据 Android 应用中使用的常见可观察类型创建 State<T> 的函数。在使用这些集成之前，请先添加适当的工件，如下所述：

• Flow：collectAsStateWithLifecycle()

  collectAsStateWithLifecycle() 会以生命周期感知型方式从 Flow 收集值，以便应用能够保存不需要的应用资源。它通过 Compose State 表示最新发出的值。请将此 API 作为在 Android 应用中收集数据流的建议方法。

  注意：您可以阅读这篇博文，详细了解如何使用 collectAsStateWithLifecycle() API 在 Android 中安全地收集数据流。

  build.gradle 文件中需要以下依赖项（应为 2.6.0-beta01 或更高版本）：

Kotlin

dependencies {
      ...
      implementation("androidx.lifecycle:lifecycle-runtime-compose:2.6.0-beta01")
}

Groovy

dependencies {
      ...
      implementation "androidx.lifecycle:lifecycle-runtime-compose:2.6.0-beta01"
}

• Flow：collectAsState()

  collectAsState 与 collectAsStateWithLifecycle 类似，因为它也会从 Flow 收集值并将其转换为 Compose State。

  请为平台通用代码使用 collectAsState，而不要使用仅适用于 Android 的 collectAsStateWithLifecycle。

  collectAsState 可在 compose-runtime 中使用，因此不需要其他依赖项。

• LiveData: observeAsState()

  observeAsState() 会开始观察此 LiveData，并通过 State 表示其值。

  build.gradle 文件中需要以下依赖项：

Kotlin

dependencies {
      ...
      implementation("androidx.compose.runtime:runtime-livedata:1.3.2")
}

Groovy

dependencies {
      ...
      implementation "androidx.compose.runtime:runtime-livedata:1.3.2"
}

• RxJava2: subscribeAsState()

  subscribeAsState() 是扩展函数，可将 RxJava2 的响应式流（例如 Single、Observable、Completable）转换成 Compose State。

  build.gradle 文件中需要以下依赖项：

Kotlin

dependencies {
      ...
      implementation("androidx.compose.runtime:runtime-rxjava2:1.3.2")
}

Groovy

dependencies {
      ...
      implementation "androidx.compose.runtime:runtime-rxjava2:1.3.2"
}

• RxJava3: subscribeAsState()

  subscribeAsState() 是扩展函数，可将 RxJava3 的响应式流（例如 Single、Observable、Completable）转换成 Compose State。

  build.gradle 文件中需要以下依赖项：

Kotlin

dependencies {
      ...
      implementation("androidx.compose.runtime:runtime-rxjava3:1.3.2")
}

Groovy

dependencies {
      ...
      implementation "androidx.compose.runtime:runtime-rxjava3:1.3.2"
}

要点：Compose 通过读取 State 对象自动重组。如果您在 Compose 中使用 LiveData 等其他可观察类型，则应在读取该类型前，先将其转换为 State。请务必在可组合项中转换类型，并且使用 LiveData<T>.observeAsState() 等可组合扩展函数。

注意：可使用的集成不限于上述几种。您可以为 Jetpack Compose 构建扩展函数，以便其读取其他可观察类型。如果您的应用使用的是自定义可观察类，请使用 produceState API 对其进行转换，以生成 State<T>。

如需查看具体操作方法的示例，请参阅内置函数的实现：collectAsStateWithLifecycle。任何允许 Jetpack Compose 订阅每项更改的对象都可以转换为 State<T> 并由可组合项读取。

有状态与无状态

使用 remember 存储对象的可组合项会创建内部状态，使该可组合项有状态。HelloContent 就是一个有状态可组合项的示例，因为它会在内部保持和修改自己的 name 状态。在调用方不需要控制状态，并且不必自行管理状态便可使用状态的情况下，“有状态”会非常有用。但是，具有内部状态的可组合项往往不易重复使用，也更难测试。

无状态可组合项是指不保持任何状态的可组合项。实现无状态的一种简单方法是使用状态提升。

在开发可重复使用的可组合项时，您通常想要同时提供同一可组合项的有状态和无状态版本。有状态版本对于不关心状态的调用方来说很方便，而无状态版本对于需要控制或提升状态的调用方来说是必要的。

状态提升

Compose 中的状态提升，是一种将状态移至可组合项的调用方，使可组合项变成无状态的模式。Jetpack Compose 中的常规状态提升模式是将状态变量替换为两个参数：

• value: T：要显示的当前值
• onValueChange: (T) -> Unit：请求更改值的事件，其中 T 是建议的新值

不过，并不局限于 onValueChange。如果更具体的事件适合可组合项，您应使用 lambda 定义这些事件，就像使用 onExpand 和 onCollapse 定义适合 ExpandingCard 的事件一样。

以这种方式提升的状态具有一些重要的属性：

• 单一可信来源：通过移动状态，而不是复制状态，我们可确保只有一个可信来源。这有助于避免 bug。
• 封装：只有有状态可组合项能够修改其状态。完全是在内部操作。
• 可共享：可与多个可组合项共享提升的状态。如果您想在另一个可组合项中读取 name，可以通过变量提升来做到这一点。
• 可拦截：无状态可组合项的调用方可以在更改状态之前决定忽略或修改事件。
• 解耦：无状态 ExpandingCard 的状态可以存储在任何位置。例如，现在可以将 name 移入 ViewModel。

在本示例中，您从 HelloContent 中提取 name 和 onValueChange，并按照可组合项的树结构将它们移至可调用 HelloContent 的 HelloScreen 可组合项中。

@Composable
fun HelloScreen() {
    var name by rememberSaveable { mutableStateOf("") }

    HelloContent(name = name, onNameChange = { name = it })
}

@Composable
fun HelloContent(name: String, onNameChange: (String) -> Unit) {
    Column(modifier = Modifier.padding(16.dp)) {
        Text(
            text = "Hello, $name",
            modifier = Modifier.padding(bottom = 8.dp),
            style = MaterialTheme.typography.h5
        )
        OutlinedTextField(
            value = name,
            onValueChange = onNameChange,
            label = { Text("Name") }
        )
    }
}

通过从 HelloContent 中提升出状态，更容易推断该可组合项、在不同的情况下重复使用它，以及进行测试。HelloContent 与状态的存储方式解耦。解耦意味着，如果您修改或替换 HelloScreen，不必更改 HelloContent 的实现方式。

状态下降、事件上升的这种模式称为“单向数据流”。在这种情况下，状态会从 HelloScreen 下降为 HelloContent，事件会从 HelloContent 上升为 HelloScreen。通过遵循单向数据流，您可以将在界面中显示状态的可组合项与应用中存储和更改状态的部分解耦。

要点：提升状态时，有三条规则可帮助您弄清楚状态应去向何处：

1. 状态应至少提升到使用该状态（读取）的所有可组合项的最低共同父项。
2. 状态应至少提升到它可以发生变化（写入）的最高级别。
3. 如果两种状态发生变化以响应相同的事件，它们应一起提升。

您可以将状态提升到高于这些规则要求的级别，但欠提升状态会使遵循单向数据流变得困难或不可能。

如需了解详情，请参阅提升状态的场景页面。

在 Compose 中恢复状态

在重新创建 activity 或进程后，您可以使用 rememberSaveable 恢复界面状态。rememberSaveable 可以在重组后保持状态。此外，rememberSaveable 也可以在重新创建 activity 和进程后保持状态。

存储状态的方式

添加到 Bundle 的所有数据类型都会自动保存。如果要保存无法添加到 Bundle 的内容，您有以下几种选择。

Parcelize

最简单的解决方案是向对象添加 @Parcelize 注解。对象将变为可打包状态并且可以捆绑。例如，以下代码会创建可打包的 City 数据类型并将其保存到状态。

@Parcelize
data class City(val name: String, val country: String) : Parcelable

@Composable
fun CityScreen() {
    var selectedCity = rememberSaveable {
        mutableStateOf(City("Madrid", "Spain"))
    }
}

MapSaver

如果某种原因导致 @Parcelize 不合适，您可以使用 mapSaver 定义自己的规则，规定如何将对象转换为系统可保存到 Bundle 的一组值。

data class City(val name: String, val country: String)

val CitySaver = run {
    val nameKey = "Name"
    val countryKey = "Country"
    mapSaver(
        save = { mapOf(nameKey to it.name, countryKey to it.country) },
        restore = { City(it[nameKey] as String, it[countryKey] as String) }
    )
}

@Composable
fun CityScreen() {
    var selectedCity = rememberSaveable(stateSaver = CitySaver) {
        mutableStateOf(City("Madrid", "Spain"))
    }
}

ListSaver

为了避免需要为映射定义键，您也可以使用 listSaver 并将其索引用作键：

data class City(val name: String, val country: String)

val CitySaver = listSaver<City, Any>(
    save = { listOf(it.name, it.country) },
    restore = { City(it[0] as String, it[1] as String) }
)

@Composable
fun CityScreen() {
    var selectedCity = rememberSaveable(stateSaver = CitySaver) {
        mutableStateOf(City("Madrid", "Spain"))
    }
}

Compose 中的状态容器

您可以通过可组合函数本身管理简单的状态提升。但是，如果要跟踪的状态数增加，或者可组合函数中出现要执行的逻辑，最好将逻辑和状态事务委派给其他类（状态容器）。

关键术语：状态容器用于管理可组合项的逻辑和状态。

请注意，在其他资料中，状态容器也称为“提升的状态对象”。

如需了解详情，请参阅 Compose 文档中的状态提升，或者架构指南中更笼统的状态容器和界面状态页面。

在键发生变化时重新触发 remember 计算

remember API 经常与 MutableState 结合使用：

var name by remember { mutableStateOf("") }

因此，使用 remember 函数可使 MutableState 值在重组后继续有效。

通常，remember 接受 calculation lambda 参数。remember 会在首次运行时调用 calculation lambda 并存储其结果。在重组期间，remember 会返回上次存储的值。

除了缓存状态之外，您还可以使用 remember 将初始化或计算成本高昂的对象或操作结果存储在组合中。因此，您可能不会在每次重组时都重复进行这种计算。例如，创建以下这个 ShaderBrush 对象就是一项非常耗费资源的操作：

val brush = remember {
  ShaderBrush(
    BitmapShader(
      ImageBitmap.imageResource(res, R.drawable.myDrawable).asAndroidBitmap(),
      Shader.TileMode.REPEAT,
      Shader.TileMode.REPEAT
    )
  )
}

remember 会存储该值，直到退出组合。不过，有一种方法可以让缓存值失效。由于 remember API 也接受 key 或 keys 参数，因此，如果其中有任何键发生变化，那么下次函数重组时，remember 就会让缓存失效并再次对 lambda 块进行计算。这种机制可让您控制组合中对象的生命周期。在输入发生变化之前（而不是在记住的值退出组合之前），计算会一直有效。

以下示例展示了此机制的运作方式。

下面这个代码段会创建一个 ShaderBrush 并将其用作 Box 可组合项的背景绘制。remember 则会存储 ShaderBrush 实例，因为其重建成本高昂（如前所述）。此外，remember 也会接受 avatarRes 作为 key1 参数，即选定的背景图片。如果 avatarRes 发生变化，笔刷会根据新图片进行重组，然后重新应用于 Box。当用户从选择器中选择另一张图片作为背景时，可能就会发生这种情况。

@Composable
fun BackgroundBanner(
   @DrawableRes avatarRes: Int,
   modifier: Modifier = Modifier,
   res: Resources = LocalContext.current.resources
) {
   val brush = remember(key1 = avatarRes) {
       ShaderBrush(
           BitmapShader(
               ImageBitmap.imageResource(res, avatarRes).asAndroidBitmap(),
               Shader.TileMode.REPEAT,
               Shader.TileMode.REPEAT
           )
       )
   }

   Box(
       modifier = modifier.background(brush)
   ) {
       // ...
   }
}

在下一个代码段中，状态会提升为普通状态容器类 MyAppState。该类提供了一个 rememberMyAppState 函数，以使用 remember 来初始化此类的实例。公开此类函数来创建会在重组后仍然存在的实例，是 Compose 中的常见模式。rememberMyAppState 函数会接收 windowSizeClass，后者可充作 remember 的 key 参数。如果此参数发生变化，应用就需要使用最新的值来重新创建普通状态容器类。例如，当用户旋转设备时，就可能会发生这种情况。

@Composable
fun rememberMyAppState(
    windowSizeClass: WindowSizeClass
): MyAppState {
    return remember(windowSizeClass) {
        MyAppState(windowSizeClass)
    }
}

@Stable
class MyAppState(
    private val windowSizeClass: WindowSizeClass
) { ... }

注意：如需详细了解普通状态容器类，请参阅以普通状态容器类作为状态所有者文档，或架构指南中的状态容器和界面状态文档。

Compose 会使用该类的 equals 实现来确定键是否已发生变化，并使存储的值无效。

注意：乍看起来，将 remember 与键搭配使用似乎与使用其他 Compose API 类似，如 derivedStateOf。如需了解差异，请参阅 Jetpack Compose - 何时应使用 derivedStateOf？这篇博文。

重组后使用键存储状态

rememberSaveable API 是 remember 的封装容器，可在 Bundle 中存储数据。此 API 不仅能让状态在重组后保留下来，还能让状态在重新创建 activity 和系统发起的进程终止后继续留存。rememberSaveable 接收 input 参数的目的与 remember 接收 keys 的目的相同。只要输入发生更改，缓存就会失效。下次函数重组时，rememberSaveable 会对 lambda 块重新执行计算。

注意：您应留意 API 命名方式的不同。在 remember API 中，您是使用参数名称 keys；而在 rememberSaveable 中，则是将 inputs 用于相同目的。如果其中有任何参数发生变化，缓存的值便会失效。

在下面的示例中，rememberSaveable 会存储 userTypedQuery，直到 typedQuery 发生变化：

var userTypedQuery by
  rememberSaveable(inputs = typedQuery, stateSaver = TextFieldValue.Saver) {
    mutableStateOf(
      TextFieldValue(text = typedQuery, selection = TextRange(typedQuery.length))
    )
  }

了解更多内容

如需详细了解状态和 Jetpack Compose，请参阅下面列出的其他资源。

示例

Codelab

• 在 Jetpack Compose 中使用状态

视频

• Compose 状态思维

博客

• Compose 中 TextField 的有效状态管理