【背上Jetpack之Fragment】从源码的角度看Fragment 返回栈 附多返回栈demo

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前言

上一篇 我们介绍了 OnBackPressedDispather ，那么今天我们来正式地从源码的角度看看 fragment 的返回栈吧。由于其主流程和生命周期差不多，因此本文将详细地分析返回栈相关的源码，并插入大量源码。建议将生命周期流程熟悉后阅读本文。文末提供单返回栈和多返回栈的 demo

如果您对 activity 对任务栈和返回栈不是很了解，可以移步 Tasks and the Back Stack

小问号你是否有很多朋友？

在分析源码之前，我们先来思考几个问题。

• 返回栈中的元素是什么？
• 谁来管理 fragment 的返回栈？
• 如何返回？

返回栈中的元素是什么？

返回栈，顾名思义，是一个栈结构。所以我们要搞清楚，这个栈结构到底存的是什么。

我们都知道，使用 fragment 的返回栈需要调用 addToBackStack("") 方法

在 从源码角度看 Fragment 生命周期 一文中，我们提到了 FragmentTransaction ，它是一个「事务」的模型，事务可以回滚到之前的状态。所以当触发返回操作时，就是将之前提交的事务进行回滚。

FragmentTransaction 的实现类为 BackStackRecord ，所以 fragment 的返回栈其实存放的就是 BackStackRecord

作为返回栈的元素，BackStackRecord 实现了FragmentManager.BackStackEntry 接口

从 BackStackRecord 的定义我们可以发现 BackStackRecord 有三种身份

• 继承了 FragmentTransaction，即是事务，保存了整个事务的全部操作
• 实现了 FragmentManager.BackStackEntry ，作为回退栈的元素
• 实现了OpGenerator ，可以生成 BackStackRecord 列表，后文详细介绍

谁来管理 fragment 的返回栈？

我们已经知道 fragment 的返回栈其实存放的是 BackSrackRecord , 那么谁来管理 fragment 的返回栈？

FragmentManager 用于管理 fragment ，所以 fragment 返回栈也应该由 FragmentManager 管理

//FragmentManager.java
ArrayList<BackStackRecord> mBackStack;

其实触发 fragment 的返回逻辑有两种途径

• 开发主动调用 fragment 的返回方法

• 用户按返回键触发

后文我们会从这两个角度分析一下 fragment 中的返回栈逻辑究竟是怎样的

如何返回？

我们已经知道返回栈中的元素是 BackStackRecord ，也清楚了是 FragmentManager 来管理返回栈。那么如果让我们来实现「返回」逻辑，应该如何做？

首先我们要清楚所谓的「返回」是对事务的回滚，即 对 commit 事务的内部逻辑执行相应的「逆操作」。

例如

addFragment←→removeFragment

showFragment←→hideFragment

attachFragment←→detachFragment

有的小伙伴可能会疑惑 replace 呢？

expandReplaceOps 方法会把 replace 替换(目标 fragment 已经被 add )成相应的 remove 和 add 两个操作，或者(目标 fragment 没有被 add )只替换成 add 操作

popBackStack 系列方法

FragmentManager 中提供了popBackStack 系列方法

是否觉得很眼熟？提交事务也有类似的api，commit 系列方法

这里分别提供了同步和异步的方法，可能有读者会疑惑，同样是对事务的操作，一个为提交，一个为回滚，为什么一个封装到了 FragmentManager 中，一个却在 FragmentTransaction 中。既然都是对事务的操作，应该都放在FragmentManager 中。我认为可能为了api使用的方便，使得 FragmentManager 开启事务的链式调用一气呵成。各位有什么想法欢迎在评论区留言。

这里主要介绍一下 popBackStack(String name, int flag)

name 为 addToBackStack(String name) 的参数，通过 name 能找到回退栈的特定元素，flag可以为 0 或者FragmentManager.POP_BACK_STACK_INCLUSIVE，0 表示只弹出该元素以上的所有元素，POP_BACK_STACK_INCLUSIVE 表示弹出包含该元素及以上的所有元素。这里说的弹出所有元素包含回退这些事务。如果这么说比较抽象的话，看图

//flag 传入0，弹出 ♥2 上的所有元素
childFragmentManager.popBackStack("♥", 0)

//flag 为 POP_BACK_STACK_INCLUSIVE 弹出包括该元素及及以上的元素
childFragmentManager.popBackStack("♥",  androidx.fragment.app.FragmentManager.POP_BACK_STACK_INCLUSIVE)

走进源码

1. popBackStack() 逻辑

在分析返回栈源码之前我们回顾一下 FragmentManager 提交事务到 fragment 各个生命周期的流程

下面我们看看 popBackStack 的源码

等等，这个 enqueueAction 有些眼熟…

看来提交事务和回滚事务的流程基本是相同的，只是传递的 action 不同

由源码可知，OpGenerator 是一个接口，其内只有一个 generateOps 方法，用于生成事务列表以及对应的该事务是否是弹出的。有两个实现类

由此可见 commit 调用的为 BackStackRecord 的 generateOps 方法，popBackStack 调用的是 PopBackStackState 中的 generateOps

前者的逻辑很简单，向 records list 中添加数据， isRecordPop list 全部传入 false

records.add(this);
isRecordPop.add(false);

后者的逻辑稍微复杂些，其内部调用了 popBackStackState 方法

如果是 popBackStack 方法 ，则将 FragmentManager 的返回栈列表（mBackStack）的栈顶移除， isRecordPop list 全部传入 true

int last = mBackStack.size() - 1;
records.add(mBackStack.remove(last));
isRecordPop.add(true);

如果传入的 name 或 id 有值，且 flag 为 0，则找到返回栈（倒序遍历）中第一个符合 name 或 id 的位置，并将该位置上方的所有 BackStackRecord 并添加到 record list 中，同时 isRecordPop list 全部传入 true

index = mBackStack.size() - 1;
while (index >= 0) {
    BackStackRecord bss = mBackStack.get(index);
    if (name != null && name.equals(bss.getName())) {
        break;
    }
    if (id >= 0 && id == bss.mIndex) {
        break;
    }
    index--;
}

for (int i = mBackStack.size() - 1; i > index; i--) {
  records.add(mBackStack.remove(i));
  isRecordPop.add(true);
}

如果传入的 name 或 id 有值，且 flag 为 POP_BACK_STACK_INCLUSIVE，则在上一条获取位置的基础上继续遍历，直至栈底或者遇到不匹配的跳出循环，接着出栈所有 BackStackRecord

//index 操作与上方相同，先找到返回栈（倒序遍历）中第一个符合 name 或 id 的位置
if ((flags & POP_BACK_STACK_INCLUSIVE) != 0) {
    index--;
    // 继续遍历 mBackStack 直至栈底或者遇到不匹配的跳出循环
    while (index >= 0) {
        BackStackRecord bss = mBackStack.get(index);
        if ((name != null && name.equals(bss.getName()))
                || (id >= 0 && id == bss.mIndex)) {
            index--;
            continue;
        }
        break;
    }
}
//后续出栈逻辑与上方相同

可以配合上面的动图理解

入栈和出栈后续的逻辑大体是相同的，只是根据 isPop 的正负出现了分支，出栈调用的是 executePopOps

上文我们有提到，「返回」逻辑实际上就是执行提交事务内部操作逻辑的「逆操作」

那么接下的逻辑就很清晰了，根据不同的 mCmd 执行相应的逆操作

void executePopOps(boolean moveToState) {
    for (int opNum = mOps.size() - 1; opNum >= 0; opNum--) {
        final Op op = mOps.get(opNum);
        Fragment f = op.mFragment;
        switch (op.mCmd) {
            case OP_ADD:
                mManager.removeFragment(f);
                break;
            case OP_REMOVE:
                mManager.addFragment(f);
                break;
            case OP_HIDE:
                mManager.showFragment(f);
                break;
            case OP_SHOW:
                mManager.hideFragment(f);
                break;
            case OP_DETACH:
                mManager.attachFragment(f);
                break;
            case OP_ATTACH:
                mManager.detachFragment(f);
                break;
            case OP_SET_PRIMARY_NAV:
                mManager.setPrimaryNavigationFragment(null);
                break;
            case OP_UNSET_PRIMARY_NAV:
                mManager.setPrimaryNavigationFragment(f);
                break;
            case OP_SET_MAX_LIFECYCLE:
                mManager.setMaxLifecycle(f, op.mOldMaxState);
                break;
            default:
                throw new IllegalArgumentException("Unknown cmd: " + op.mCmd);
        }
        if (!mReorderingAllowed && op.mCmd != OP_REMOVE && f != null) {
            mManager.moveFragmentToExpectedState(f);
        }
    }
    if (!mReorderingAllowed && moveToState) {
        mManager.moveToState(mManager.mCurState, true);
    }
}

后面的逻辑就完全一样了

2. fragment 是怎样拦截 activity 的返回逻辑的？

在 【背上Jetpack之OnBackPressedDispatcher】Fragment 返回栈预备篇 一文中我们介绍了 OnBackPressedDispatcher

activity 的 onBackPressed 的逻辑主要分为两部分，判断所有注册的 OnBackPressedCallback 是否有 enabled 的，如果有则拦截，不执行后续逻辑；

否则着执行 mFallbackOnBackPressed.run() ，其内部逻辑为调用 ComponentActivity 父类的 onBackPressed 方法

所以我们只需看 mOnBackPressedCallbacks（ArrayDeque<OnBackPressedCallback） 是怎样被添加的以及 isEnabled 何时赋值为 true

经过查找我们发现它是在 FragmentManager 的 attachController 调用 addCallback

 mOnBackPressedDispatcher.addCallback(owner,mOnBackPressedCallback)

进而执行了

而 mOnBackPressedCallback 在初始化时 enabled 赋值为 false

isEnadbled 会在返回栈数量大于 0 且其 mParent 为 PrimaryNavigation 时赋值为true

而返回栈（mBackStack）的赋值在 BackStackRecord 的 generateOps 方法中，且是否添加到返回栈由 mAddToBackStack 这个布尔类型的属性控制

mAddToBackStack 的赋值在 addToBackStack 方法中，这也解释了为何调用 addToBackStack 方法就能将事务加入返回栈

我们来总结一下，fragment 拦截 activity 返回栈是通过 OnBackPressedDispatcher 实现的，如果开启事务调用了 addToBackStack 方法，则 mOnBackPressedCallback 的 isEnabled 属性会赋值为 true，进而起到拦截 activity 返回逻辑的作用。拦截后执行 popBackStackImmediate 方法

而 popBackStack系列方法会调用 popBackStackState 构造 records 和 isRecordPop 列表，isRecordPop 的内部元素的值均为true 后续流程和提交事务是一样的，根据 isRecordPop 值的不同选择执行 executePopOps 或 executeOps 方法

单返回栈和多返回栈的实现

Ian Lake 在 Fragments: Past, Present, and Future (Android Dev Summit '19)

有提到未来会提供多返回栈的 api

那么以现有的 api 如何实现多返回栈呢？

首先我要弄清楚怎样才会有多返回栈，根据上文我们知道 FragmentManager 内部持有mBackStack list，这对应着一个返回栈，如果想要实现多返回栈，则需要多个 FragmentManager，而多 FragmentManager 则对应多个 fragment

因此我们可以创建多个宿主 frament 作为导航 fragment 这样就可以用不同的宿主 fragment 的 独立的FragmentManager 分别管理各自的返回栈，如果这样说比较抽象，可以参考下图

图中有四个返回栈，其中最外部有一个宿主 fragment ，内部有四个负责导航的 fragment 管理其内部的返回栈，外部的宿主负责协调各个返回栈为空后如何切换至其他返回栈

单返回栈就很容易了，我们只需在同一个 FragmentManager 上添加返回栈即可

详情参照 demo

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