Android中实现Activity与Service数据交换

核心要点：

1. LiveData是kotlin中特有的机制，可以被observe，通过ViewModel可以实现线程安全，更稳定。
2. Application的子类，通过在AndroidManifest.xml中的application标签中配置android:name属性，指定为自定义的Application类，可以实现全局传递变量。
3. 在Service中可以通过Application的实例获取ViewModel，从而更新数据；在activity中可以通过ViewModel的实例获取LiveData，从而实时更新UI。

在 Android 中实现后台服务与 Activity 之间的实时数据更新，有几种高效可靠的方法。以下是针对您场景的最佳实现方案：

推荐方案：使用 LiveData + ViewModel（Android 架构组件）

1. 创建 DeviceInfoViewModel

位置：app/src/main/java/cn/xiaoa/app/smartdevice/viewmodel/DeviceInfoViewModel.kt

package cn.xiaoa.app.smartdevice.viewmodel

import androidx.lifecycle.LiveData
import androidx.lifecycle.MutableLiveData
import androidx.lifecycle.ViewModel
import cn.xiaoa.app.smartdevice.model.DeviceInfo

class DeviceInfoViewModel : ViewModel() {
    private val _deviceInfo = MutableLiveData<DeviceInfo>()
    val deviceInfo: LiveData<DeviceInfo> get() = _deviceInfo

    fun updateDeviceInfo(newInfo: DeviceInfo) {
        _deviceInfo.postValue(newInfo) // 使用 postValue 确保线程安全
    }
}

2. 在 SystemService 中更新 ViewModel

位置：app/src/main/java/cn/xiaoa/app/smartdevice/SystemService.kt

class SystemService : Service() {
    private lateinit var viewModel: DeviceInfoViewModel
    
    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        
        // 获取 ViewModel
        val app = application as SmartGlassesApp
        viewModel = app.deviceInfoViewModel
        
        // 初始化设备信息
        deviceInfo = DeviceInfo()
        viewModel.updateDeviceInfo(deviceInfo)
        
        // 当信息变更时更新 ViewModel
        deviceInfo.addOnChangeListener { newInfo ->
            viewModel.updateDeviceInfo(newInfo)
        }
    }
    
    // ... 其他代码
}

3. 在 Application 类中管理 ViewModel

位置：app/src/main/java/cn/xiaoa/app/smartdevice/SmartGlassesApp.kt

class SmartGlassesApp : Application() {
    lateinit var deviceInfoViewModel: DeviceInfoViewModel
    
    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        deviceInfoViewModel = ViewModelProvider.AndroidViewModelFactory
            .getInstance(this)
            .create(DeviceInfoViewModel::class.java)
    }
}

4. 在 MainActivity 中观察数据变化

位置：app/src/main/java/cn/xiaoa/app/smartdevice/MainActivity.kt

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var viewModel: DeviceInfoViewModel
    
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        
        // 获取 ViewModel
        viewModel = (application as SmartGlassesApp).deviceInfoViewModel
        
        // 观察设备信息变化
        viewModel.deviceInfo.observe(this) { deviceInfo ->
            updateDeviceStatus(deviceInfo)
        }
    }
    
    private fun updateDeviceStatus(deviceInfo: DeviceInfo) {
        // 更新UI组件
        findViewById<TextView>(R.id.tvDeviceStatus).text = buildString {
            append("BLE: ${deviceInfo.bleStatus}\n")
            append("网络: ${deviceInfo.networkStatus}\n")
            append("LED亮度: ${deviceInfo.ledBrightness}%")
        }
        
        // 更新其他UI元素...
    }
}

备选方案：使用 EventBus（适用于简单场景）

1. 添加 EventBus 依赖

build.gradle (Module: app)

implementation 'org.greenrobot:eventbus:3.3.1'

2. 创建事件类

位置：app/src/main/java/cn/xiaoa/app/smartdevice/events/DeviceInfoUpdateEvent.kt

package cn.xiaoa.app.smartdevice.events

import cn.xiaoa.app.smartdevice.model.DeviceInfo

class DeviceInfoUpdateEvent(val deviceInfo: DeviceInfo)

3. 在 SystemService 中发送事件

class SystemService : Service() {
    // ...
    
    private fun onDeviceInfoChanged() {
        EventBus.getDefault().post(DeviceInfoUpdateEvent(deviceInfo))
    }
}

4. 在 MainActivity 中接收事件

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onStart() {
        super.onStart()
        EventBus.getDefault().register(this)
    }
    
    override fun onStop() {
        super.onStop()
        EventBus.getDefault().unregister(this)
    }
    
    @Subscribe(threadMode = ThreadMode.MAIN)
    fun onDeviceInfoUpdate(event: DeviceInfoUpdateEvent) {
        updateDeviceStatus(event.deviceInfo)
    }
}

方案对比

特性	LiveData + ViewModel	EventBus
生命周期感知	✅ 自动管理	❌ 需手动注册/注销
线程安全	✅ 自动处理线程切换	⚠️ 需指定线程模式
与 Android 架构集成	✅ 官方推荐架构组件	❌ 第三方库
数据持久化	✅ 配置变更时保留数据	❌ 数据不持久
代码复杂度	⚠️ 中等（需理解架构组件）	✅ 简单易用
实时性	✅ 即时更新	✅ 即时更新
适用范围	复杂应用、长期数据共享	简单应用、临时事件通知

最佳实践建议

1. 优先使用 LiveData + ViewModel：

   • 这是 Android 官方推荐的架构模式
   • 自动处理生命周期和线程切换
   • 适合需要持久化数据的场景

2. 在 DeviceInfo 中添加变更监听器：

   class DeviceInfo {
       // ... 现有属性
       
       private val listeners = mutableListOf<(DeviceInfo) -> Unit>()
       
       fun addOnChangeListener(listener: (DeviceInfo) -> Unit) {
           listeners.add(listener)
       }
       
       private fun notifyChanges() {
           listeners.forEach { it(this) }
       }
       
       // 在属性变更时调用 notifyChanges()
       var ledBrightness: Int = 80
           set(value) {
               field = value
               notifyChanges()
           }
   }

3. 使用 DiffUtil 优化 UI 更新：
   如果 UI 更新频繁，可以在 RecyclerView 适配器中使用 DiffUtil 进行高效更新

4. 处理后台更新时的 UI 状态：

   viewModel.deviceInfo.observe(this) { deviceInfo ->
       if (isVisible) { // 检查 Activity 是否在前台
           updateDeviceStatus(deviceInfo)
       } else {
           // 保存状态，在 onResume 时更新
       }
   }

完整流程说明

1. 数据变更流程：

   SystemService 修改 DeviceInfo → 触发监听器 → 更新 ViewModel → LiveData 通知观察者 → Activity 更新 UI

2. 组件关系：

   graph TD A[SystemService] -->|更新| B[DeviceInfo] B -->|通知| C[ViewModel] C -->|LiveData| D[MainActivity] D -->|显示| E[UI]

3. 线程处理：

   • 后台服务使用 postValue() 确保线程安全
   • LiveData 自动将更新切换到主线程
   • 避免直接在后台线程更新 UI

这种架构确保了后台服务与 Activity 之间的高效、安全通信，同时符合现代 Android 开发的最佳实践。