当你面试的时候，被问到关于Fragment的种种

前言

不知道你们都没有自己特别的学习的方法，我是有吧所有的整理成笔记的习惯
比如今天讲解的关于Fragment的我会做成笔记

由于文章有些地方代码过于太长了繁琐，所以部分省略掉了，敲了一下午眼睛和手脖子都酸了，至于省略的部分，对这些笔记，面试内容感兴趣的可以看笔记研究，欢迎留言

相关内容后续GitHub更新,想冲击金三银四的小伙伴可以找找看看，欢迎star
（顺手留下GitHub链接，需要获取相关面试等内容的可以自己去找）
https://github.com/xiangjiana/Android-MS

一丶Fragment 的使用

实现很简单，创建一个的布局，然后在 Activity 里点击时替换 Fragment

  mFragmentManager = getSupportFragmentManager(); 
  mFragmentManager.beginTransaction() 
    .replace(R.id.fl_content, fragment) 
    .commitAllowingStateLoss();

代码很简单，核心就三步：

1. 创建 Fragment
2. 获取 FragmentManager
3. 调用事务，添加、替换

我们一步步来了解这背后的故事。
Fragment 大家应该比较熟悉，放到最后。
先来看看 FragmentManager 。
####二丶 FragmentManager

  public abstract class FragmentManager {...}

FragmentManager 是一个抽象类，定义了一些和 Fragment 相关的操作和内部类/接口。

2.1.定义的操作

FragmentManager 中定义的方法如下：

   //开启一系列对 Fragments 的操作 
   public abstract FragmentTransaction beginTransaction(); 

   //FragmentTransaction.commit() 是异步执行的，如果你想立即执行，可以调用这个方法 
  public abstract boolean executePendingTransactions();

   //根据 ID 找到从 XML 解析出来的或者事务中添加的 Fragment 
   //首先会找添加到 FragmentManager 中的，找不到就去回退栈里找 
   public abstract Fragment findFragmentById(@IdRes int id); 

   //跟上面的类似，不同的是使用 tag 进行查找 
   public abstract Fragment findFragmentByTag(String tag); 

   //弹出回退栈中栈顶的 Fragment，异步执行的 
   public abstract void popBackStack(); 

   //立即弹出回退栈中栈顶的，直接执行哦 
   public abstract boolean popBackStackImmediate();
   ......

可以看到，定义的方法有很多是异步执行的，后面看看它究竟是如何实现的异步。

2.2.内部类/接口：

• BackStackEntry：Fragment 后退栈中的一个元素
• onBackStackChangedListener：后退栈变动监听器

• FragmentLifecycleCallbacks: FragmentManager 中的 Fragment 生命周期监听

  //后退栈中的一个元素 
  public interface BackStackEntry { 
  //栈中该元素的唯一标识 
  public int getId(); //获取 FragmentTransaction#addToBackStack(String) 设置的名称 public String getName(); 
  
  @StringRes 
  public int getBreadCrumbTitleRes(); 
  @StringRes 
  public int getBreadCrumbShortTitleRes(); 
  public CharSequence getBreadCrumbTitle();
  public CharSequence getBreadCrumbShortTitle(); 
  }

  可以看到 BackStackEntry 的接口比较简单，关键信息就是 ID 和 Name。

  //在 Fragment 回退栈中有变化时回调 
  public interface OnBackStackChangedListener { 
   public void onBackStackChanged(); 
  }
  //FragmentManager 中的 Fragment 生命周期监听 
   public abstract static class FragmentLifecycleCallbacks { 
      public void onFragmentPreAttached(FragmentManager fm, Fragment f, Context context) {} 
      public void onFragmentAttached(FragmentManager fm, Fragment f, Context context) {} 
      public void onFragmentCreated(FragmentManager fm, Fragment f, Bundle savedInstanceState) {} 
      public void onFragmentActivityCreated(FragmentManager fm, Fragment f, Bundle savedInstanceState) {} 
      public void onFragmentViewCreated(FragmentManager fm, Fragment f, View v, Bundle savedInstanceState) {} 
      public void onFragmentStarted(FragmentManager fm, Fragment f) {} 
      public void onFragmentResumed(FragmentManager fm, Fragment f) {} 
      public void onFragmentPaused(FragmentManager fm, Fragment f) {} 
      public void onFragmentStopped(FragmentManager fm, Fragment f) {} 
      public void onFragmentSaveInstanceState(FragmentManager fm, Fragment f, Bundle outState) {} 
      public void onFragmentViewDestroyed(FragmentManager fm, Fragment f) {} 
      public void onFragmentDestroyed(FragmentManager fm, Fragment f) {} 
      public void onFragmentDetached(FragmentManager fm, Fragment f) {} 
  } 
  }

  熟悉 Fragment 生命周期的同学一定觉得很面熟，这个接口就是为我们提供一个 FragmentManager 所 有 Fragment 生命周期变化的回调。

小结：
可以看到， FragmentManager 是一个抽象类，它定义了对一个 Activity/Fragment 中 添加进来的Fragment 列表、Fragment 回退栈的操作、管理。

2.3.实现类 FragmentManagerImpl

FragmentManager 定义的任务是由 FragmentManagerImpl 实现的。

主要成员：

  final class FragmentManagerImpl extends FragmentManager implements 
  LayoutInflaterFactory { 
     ArrayList<OpGenerator> mPendingActions; 
     Runnable[] mTmpActions; 
     boolean mExecutingActions;
     ArrayList<Fragment> mActive; 
     ArrayList<Fragment> mAdded; 
     ArrayList<Integer> mAvailIndices; 
     ArrayList<BackStackRecord> mBackStack; 
     ArrayList<Fragment> mCreatedMenus;
  // Must be accessed while locked. 
     ArrayList<BackStackRecord> mBackStackIndices; 
     ArrayList<Integer> mAvailBackStackIndices;
     ArrayList<OnBackStackChangedListener> mBackStackChangeListeners; 
     private CopyOnWriteArrayList<Pair<FragmentLifecycleCallbacks, Boolean>> mLifecycleCallbacks; 
  //... 
  }

可以看到， FragmentManagerImpl 中定义了 添加的、活跃的。以及回退栈的列表，这和FragmentManager 的要求一致

接着还有当前的状态，当前 Fragment 的起始 mParent，以及 FragmentManager 的 mHost 和mContainer。

FragmentContainer 就是一个接口，定义了关于布局的两个方法：

  public abstract class FragmentContainer { 
     @Nullable 
     public abstract View onFindViewById(@IdRes int id); 
     public abstract boolean onHasView();
   }

而 FragmentHostCallback 就复杂一点了，它提供了 Fragment 需要的信息，也定义了 Fragment 宿主应该做的操作：

  public abstract class FragmentHostCallback<E> extends FragmentContainer { 
     private final Activity mActivity; 
     final Context mContext; 
     private final Handler mHandler; 
     final int mWindowAnimations; 
     final FragmentManagerImpl mFragmentManager = new FragmentManagerImpl(); 
     //... 
  }

我们知道，一般来说 Fragment 的宿主就两种：

1. Activity
2. Fragment

比如 FragmentActivity 的内部类 HostCallbacks 就实现了这个抽象类：

  class HostCallbacks extends FragmentHostCallback<FragmentActivity> { 
     public HostCallbacks() { 
        super(FragmentActivity.this /*fragmentActivity*/);
      }
      //... 

     @Override 
     public LayoutInflater onGetLayoutInflater() { 
        return 
  FragmentActivity.this.getLayoutInflater().cloneInContext(FragmentActivity.t his);
     }

    @Override 
    public FragmentActivity onGetHost() { 
       return FragmentActivity.this; 
    }
    ......
  }

我们再看看他对 FragmentManager 定义的关键方法是如何实现的。

  @Override 
  public FragmentTransaction beginTransaction() { 
     return new BackStackRecord(this); 
  }

beginTransaction() 返回一个新的 BackStackRecord ，我们后面介绍。前面提到了， popBackStack() 是一个异步操作，它是如何实现异步的呢？

  @Override 
  public void popBackStack() { 
     enqueueAction(new PopBackStackState(null, -1, 0), false); 
  }
  public void enqueueAction(OpGenerator action, boolean allowStateLoss) { 
     if (!allowStateLoss) { 
         checkStateLoss(); 
     }
     synchronized (this) { 
         if (mDestroyed || mHost == null) { 
             throw new IllegalStateException("Activity has been destroyed"); 
         }
         if (mPendingActions == null) { 
             mPendingActions = new ArrayList<>(); 
         }
         mPendingActions.add(action); 
         scheduleCommit(); 
     } 
  }
  private void scheduleCommit() { 
     synchronized (this) { 
         boolean postponeReady = mPostponedTransactions != null && !mPostponedTransactions.isEmpty();
         boolean pendingReady = mPendingActions != null && mPendingActions.size() == 1; 
         if (postponeReady || pendingReady) { 
             mHost.getHandler().removeCallbacks(mExecCommit); 
             mHost.getHandler().post(mExecCommit); 
         } 
     } 
  }

可以看到，调用到最后，是调用宿主中的 Handler来发送任务的，so easy 嘛。其他的异步执行也是类似，就不赘述了。

后退栈相关方法：

  ArrayList<BackStackRecord> mBackStack; 
  @Override 
  public int getBackStackEntryCount() { 
     return mBackStack != null ? mBackStack.size() : 0; 
  }
  @Override 
  public BackStackEntry getBackStackEntryAt(int index) { 
     return mBackStack.get(index); 
  }

可以看到，开始事务和后退栈，返回/操作的都是 BackStackRecord ，我们来了解了解它是何方神圣。

三丶事务

BackStackRecord 继承了 FragmentTransaction ：

  final class BackStackRecord extends FragmentTransaction implements 
      FragmentManager.BackStackEntry, FragmentManagerImpl.OpGenerator {...}

先来看看 FragmentTransaction 。

3.1.FragmentTransaction

FragmentTransaction 定义了一系列对 Fragment 的操作方法：

  //它会调用 add(int, Fragment, String)，其中第一个参数传的是 0 
  public abstract FragmentTransaction add(Fragment fragment, String tag); 

  //它会调用 add(int, Fragment, String)，其中第三个参数是 null 
  public abstract FragmentTransaction add(@IdRes int containerViewId, Fragment fragment); 

  //添加一个 Fragment 给 Activity 的最终实现 
  //第一个参数表示 Fragment 要放置的布局 id 
  //第二个参数表示要添加的 Fragment，【注意】一个 Fragment 只能添加一次 
  //第三个参数选填，可以给 Fragment 设置一个 tag，后续可以使用这个 tag 查询它 
  public abstract FragmentTransaction add(@IdRes int containerViewId, Fragment fragment, @Nullable String tag);

  //调用 replace(int, Fragment, String)，第三个参数传的是 null 
  public abstract FragmentTransaction replace(@IdRes int containerViewId, Fragment fragment);

  //替换宿主中一个已经存在的 fragment 
  //这一个方法等价于先调用 remove(), 再调用 add() public abstract FragmentTransaction replace(@IdRes int containerViewId, Fragment fragment, @Nullable String tag);
  //移除一个已经存在的 fragment 
  //如果之前添加到宿主上，那它的布局也会被移除 
  public abstract FragmentTransaction remove(Fragment fragment);

  //隐藏一个已存的 fragment 
  //其实就是将添加到宿主上的布局隐藏 
  public abstract FragmentTransaction hide(Fragment fragment);

  //显示前面隐藏的 fragment，这只适用于之前添加到宿主上的 fragment 
  public abstract FragmentTransaction show(Fragment fragment);

  //将指定的 fragment 将布局上解除 
  //当调用这个方法时，fragment 的布局已经销毁了 
  public abstract FragmentTransaction detach(Fragment fragment); 

  //当前面解除一个 fragment 的布局绑定后，调用这个方法可以重新绑定 
  //这将导致该 fragment 的布局重建，然后添加、展示到界面上 
  public abstract FragmentTransaction attach(Fragment fragment);

对 fragment 的操作基本就这几步，我们知道，要完成对 fragment 的操作，最后还需要提交一下：

  mFragmentManager.beginTransaction() 
         .replace(R.id.fl_child, getChildFragment())
   // .commit() 
         .commitAllowingStateLoss();

2.2.事务的四种提交方式

事务最终的提交方法有四种：

1. commit()
2. commitAllowingStateLoss()
3. commitNow()
4. commitNowAllowingStateLoss()

它们之间的特点及区别如下：

  public abstract int commit();

commit() 在主线程中异步执行，其实也是 Handler 抛出任务，等待主线程调度执行。

注意：
commit() 需要在宿主 Activity 保存状态之前调用，否则会报错。
这是因为如果 Activity 出现异常需要恢复状态，在保存状态之后的 commit() 将会丢失，这和调用的初衷不符，所以会报错。

  public abstract int commitAllowingStateLoss();

commitAllowingStateLoss() 也是异步执行，但它的不同之处在于，允许在 Activity 保存状态之后调用，也就是说它遇到状态丢失不会报错。

因此我们一般在界面状态出错是可以接受的情况下使用它。

  public abstract void commitNow();

commitNow() 是同步执行的，立即提交任务。

前面提到 FragmentManager.executePendingTransactions() 也可以实现立即提交事务。但我们一般建议使用 commitNow() , 因为另外那位是一下子执行所有待执行的任务，可能会把当前所有的事务都一下子执行了，这有可能有副作用。

此外，这个方法提交的事务可能不会被添加到 FragmentManger 的后退栈，因为你这样直接提交，有可能影响其他异步执行任务在栈中的顺序。

和 commit() 一样， commitNow() 也必须在 Activity 保存状态前调用，否则会抛异常。

  public abstract void commitNowAllowingStateLoss();

同步执行的 commitAllowingStateLoss() 。
OK，了解了 FragmentTransaction 定义的操作，去看看我们真正关心的、 beginTransaction()中返回的 BackStackRecord :

  @Override 
  public FragmentTransaction beginTransaction() { 
     return new BackStackRecord(this);
   }

3.3事务真正实现/回退栈 BackStackRecord

BackStackRecord 既是对 Fragment 进行操作的事务的真正实现，也是 FragmentManager 中的回退栈的实现：

  final class BackStackRecord extends 
        FragmentTransaction implements FragmentManager.BackStackEntry, FragmentManagerImpl.OpGenerator {...}

它的关键成员：

  final FragmentManagerImpl mManager; 
  //Op 可选的状态值 
  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; 

  ArrayList<Op> mOps = new ArrayList<>();
  static final class Op {
     int cmd; //状态 
     Fragment fragment; 
     int enterAnim; 
     int exitAnim; 
     int popEnterAnim;
     int popExitAnim; 
  }
  int mIndex = -1; 
  //栈中最后一个元素的索引
  }

可以看到 Op 就是添加了状态和动画信息的 Fragment， mOps就是栈中所有的 Fragment。事务定义的方法它是如何实现的呢

先看添加一个 Fragment 到布局 add() 的实现：

  @Override 
  public FragmentTransaction add(int containerViewId, Fragment fragment) { 
     doAddOp(containerViewId, fragment, null, OP_ADD); 
     return this; 
   ......
  }

可以看到添加一个 Fragment 到布局很简单，概况一下就是：
修改 fragmentManager 和 ID，构造成 Op，设置状态信息，然后添加到列表里。

添加完了看看替换 replace 的实现：

  @Override 
  public FragmentTransaction replace(int containerViewId, Fragment fragment) { 
     return replace(containerViewId, fragment, null); 
  }
  @Override 
  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;
   }

太可怕了，也是调用上面刚提到的 doAddOp() ，不同之处在于第四个参数为 OP_REPLACE ，看来之前小看了这个状态值！

再看其他方法的实现就很简单了，无非就是构造一个 Op，设置对应的状态值。

  @Override 
  public FragmentTransaction remove(Fragment fragment) { 
     Op op = new Op(); 
     op.cmd = OP_REMOVE; 
     op.fragment = fragment; 
     addOp(op);

     return this; 
  }

  @Override 
  public FragmentTransaction hide(Fragment fragment) { 
     Op op = new Op(); 
     op.cmd = OP_HIDE; 
     op.fragment = fragment; 
     addOp(op); 

    return this;
   }

  @Override 
  public FragmentTransaction show(Fragment fragment) { 
     Op op = new Op(); 
     op.cmd = OP_SHOW; 
     op.fragment = fragment; 
     addOp(op); 

     return this; 
  }

那这些状态值的不同是什么时候起作用的呢？
别忘了我们操作 Fragment 还有最后一步，提交。
看看这两个是怎么实现的：

  @Override 
  public int commit() { 
     return commitInternal(false); 
  }

  @Override 
  public int commitAllowingStateLoss() { 
     return commitInternal(true); 
  }
  int commitInternal(boolean allowStateLoss) { 
     if (mCommitted) throw new IllegalStateException("commit already called"); 
     //...
     }
  }

前面已经介绍过了， FragmentManager.enqueueAction() 最终是使用 Handler 实现的异步执行。
现在的问题是执行的任务是啥?
答案就是 Handler 发送的任务 mExecCommit :
代码多了一点省略掉了，但我们终于找到了最终的实现：Handler 异步发到主线，调度执行后，聚合、修改 Ops的状态，然后遍历、修改 Fragment 栈中的 View 的状态。

3.4.真正处理的部分

前面主要是对 Fragment 的包装类 Ops 进行一些状态修改，真正根据 Ops 状态进行操作在这个部分：

  /**
   * Executes the operations contained within this transaction. The Fragment states will only 
   * be modified if optimizations are not allowed. 
   */ 
   void executeOps() { 
        final int numOps = mOps.size(); 
        for (int opNum = 0; opNum < numOps; opNum++) { 
             final Op op = mOps.get(opNum); 
             final Fragment f = op.fragment; 
             f.setNextTransition(mTransition, mTransitionStyle); switch (op.cmd) { 
               case OP_ADD:
                    f.setNextAnim(op.enterAnim); 
                    mManager.addFragment(f, false); 
                    break; 
               case OP_REMOVE:
                    f.setNextAnim(op.exitAnim); 
                    mManager.removeFragment(f); 
                    break; 
               case OP_HIDE: 
                    f.setNextAnim(op.exitAnim); 
                    mManager.hideFragment(f); 
                    break; 
               case OP_SHOW: 
                    f.setNextAnim(op.enterAnim); 
                    mManager.showFragment(f); 
                    break; 
               case OP_DETACH: 
                    f.setNextAnim(op.exitAnim); 
                    mManager.detachFragment(f); 
                    break; 
               case OP_ATTACH: 
                    f.setNextAnim(op.enterAnim); 
                   mManager.attachFragment(f); 
                   break; 
               default: 
                   throw new IllegalArgumentException("Unknown cmd: " + op.cmd);
            }
            if (!mAllowOptimization && op.cmd != OP_ADD) { 
                mManager.moveFragmentToExpectedState(f); 
            } 
        }
        if (!mAllowOptimization) { 
            // Added fragments are added at the end to comply with prior behavior.mManager.moveToState(mManager.mCurState, true); 
        } 
  }

FragmentManager 对这些方法的实现也很简单，修改 Fragment 的状态值，比如remove(Fragment) :

  public void removeFragment(Fragment fragment) { 
     if (DEBUG) Log.v(TAG, "remove: " + fragment + " nesting=" + fragment.mBackStackNesting); 
     final boolean inactive = !fragment.isInBackStack(); 
     if (!fragment.mDetached || inactive) { 
        if (mAdded != null) { 
            mAdded.remove(fragment); 
        }
        if (fragment.mHasMenu && fragment.mMenuVisible) { 
            mNeedMenuInvalidate = true; 
        }
        fragment.mAdded = false; //设置属性值 
        fragment.mRemoving = true; 
     } 
  }

代码很长，先省略掉......但做的事情很简单：

1. 根据状态调用对应的生命周期方法
2. 如果是新创建的，就把布局添加到 ViewGroup 中

四丶总结

OK，看完这篇文章，相信对开头提出的问题你已经有了答案，这里再总结一下。
Fragment、FragmentManager、FragmentTransaction 关系

• Fragment
  • 其实是对 View 的封装，它持有 view, containerView, fragmentManager,<br/>childFragmentManager 等信息
• FragmentManager
  • 是一个抽象类，它定义了对一个 Activity/Fragment 中 添加进来的 Fragment 列表、Fragment 回退栈的操作、管理方法
  • 还定义了获取事务对象的方法
  • 具体实现在 FragmentImpl 中
• FragmentTransaction
  • 定义了对 Fragment 添加、替换、隐藏等操作，还有四种提交方法
  • 具体实现是在 BackStackRecord 中

Fragment 如何实现布局的添加替换
通过获得当前 Activity/Fragment 的FragmentManager/ChildFragmentManager，进而拿到事务的实
现类 BackStackRecord，它将目标 Fragment 构造成 Ops（包装Fragment和状态信息），然后提交给FragmentManager 处理。

如果是异步提交，就通过 Handler 发送 Runnable 任务，FragmentManager 拿到任务后，先处理 Ops
状态，然后调用 moveToState() 方法根据状态调用 Fragment 对应的生命周期方法，从而达到Fragment 的添加、布局的替换隐藏等。

下面这张图从下往上看就是一个 Fragment 创建经历的方法：

嵌套 Fragment的原理

也比较简单，Fragment 内部有一个 childFragmentManager，通过它管理子 Fragment。
在添加子 Fragment 时，把子 Fragment 的布局 add 到父 Fragment 即可

由于很多代码太长了，敲了一下午，眼睛和手都酸了，对这样感兴趣的可以拿这份笔记自己研究，有不懂的欢迎留言

知识汇总的PDF相关内容后续GitHub更新,想冲击金三银四的小伙伴可以找找看看，欢迎star
（顺手留下GitHub链接，需要获取相关面试等内容的可以自己去找）
https://github.com/xiangjiana/Android-MS