Jetpack新成员，Paging3从吐槽到真香
各位小伙伴们大家早上好。
随着Android 11的正式发布，Jetpack家族也引入了许多新的成员。我之前有承诺过，对于新引入的App Startup、Hilt、Paging 3，我会分别写一篇文章进行介绍。
现在，关于App Start和Hilt的文章我都已经写完了，请参考 Jetpack新成员，App Startup一篇就懂 和 Jetpack新成员，一篇文章带你玩转Hilt和依赖注入 。
那么本篇文章，我们要学习的自然就是Paging 3了。
Paging 3简介
Paging是Google推出的一个应用于Android平台的分页加载库。
事实上，Paging并不是现在才刚刚推出的，而是之前就已经推出过两个版本了。
但Paging 3和前面两个版本的变化非常大，甚至可以说是完全不同的东西了。所以即使你之前没有学习过Paging的用法也没有关系，把Paging 3当成是一个全新的库去学习就可以了。
我相信一定会有很多朋友在学习Paging 3的时候会产生和我相同的想法：本身Android上的分页功能并不难实现，即使没有Paging库我们也完全做得出来，但为什么Paging 3要把一个本来还算简单的功能设计得如此复杂呢？
是的，Paging 3很复杂，至少在你还不了解它的情况下就是如此。我在第一次学习Paging 3的时候就直接被劝退了，心想着何必用这玩意委屈自己呢，自己写分页功能又不是做不出来。
后来本着拥抱新技术的态度，我又去学习了一次Paging 3，这次算是把它基本掌握了，并且还在我的新开源项目 Glance 当中应用了Paging 3的技术。
如果现在再让我来评价一下Paging 3，那么我大概是经历了一个由吐槽到真香的过程。理解了Paging 3之后，你会发现它提供了一套非常合理的分页架构，我们只需要按照它提供的架构去编写业务逻辑，就可以轻松实现分页功能。我希望大家在看完这篇文章之后，也能觉得Paging 3香起来。
不过，本篇文章我不能保证它的易懂性。虽然很多朋友都觉得我写的文章简单易懂，但Paging 3的复杂性在于它关联了太多其他的知识，如协程、Flow、MVVM、RecyclerView、DiffUtil等等，如果你不能将相关联的这些知识都有所了解，那么想要掌握Paging 3就会更有难度。
另外，由于Paging 3是Google基于Kotlin协程全新重写的一个库，所以它主要是应用于Kotlin语言（Java也能用，但是会更加复杂），并且以后这样的库会越来越多，比如Jetpack Compose等等。如果你对于Kotlin还不太了解的话，可以去参郭霖的新书《第一行代码 Android 第3版》。
上手Paging 3
经过我自己的总结，我发现如果零散去介绍一些Paging 3的知识点是很难能掌握得了这个库的。最好的学习方式就是直接上手，用Paging 3去做一个项目，项目做完了，你也基本就掌握了。本篇文章中我们就会采用这种方式来学习。
另外，我相信大家之前应该都做过分页功能，正如我所说，这个功能并不难实现。但是现在，请你完全忘掉过去你所熟知的分页方案，因为它不仅对理解Paging 3没有帮助，反而在很大程度上会影响你对Paging 3的理解。
是的，不要想着去监听列表滑动事件，滑动到底部的时候发起一个网络请求加载下一页数据。Paging 3完全不是这么用的，如果你还保留着这种过去的实现思路，在学习Paging 3的时候会很受阻。
那么现在就让我们开始吧。
首先新建一个Android项目，这里我给它起名为Paging3Sample。
接下来，我们在build.gradle的dependencies当中添加必要的依赖库：
dependencies {
...
implementation 'androidx.paging:paging-runtime:3.0.0-beta01'
implementation 'com.squareup.retrofit2:retrofit:2.9.0'
implementation 'com.squareup.retrofit2:converter-gson:2.9.0'
}
注意虽然我刚才说，Paging 3是要和很多其他关联库结合到一起工作的，但是我们并不需要将这些关联库一一手动引入，引入了Paging 3之后，所有的关联库都会被自动下载下来。
另外这里还引入了Retrofit的库，因为待会我们会从网络上请求数据，并通过Paging 3进行分页展示。
那么在正式开始涉及Paging 3的用法之前，让我们先来把网络相关的代码搭建好，方便为Paging 3提供分页数据。
这里我准备采用GitHub的公开API来作为我们这个项目的数据源，请注意GitHub在国内虽然一般都是可以访问的，但有时接口并不稳定，如果你无法正常请求到数据的话，请自行科学上网。
我们可以尝试在浏览器中请求如下接口地址：
https://api.github.com/search/repositories?sort=stars&q=Android&per_page=5&page=1
这个接口表示，会返回GitHub上所有Android相关的开源库，以Star数量排序，每页返回5条数据，当前请求的是第一页。
服务器响应的数据如下，为了方便阅读，我对响应数据进行了简化：
{
"items": [
{
"id": 31792824,
"name": "flutter",
"description": "Flutter makes it easy and fast to build beautiful apps for mobile and beyond.",
"stargazers_count": 112819,
},
{
"id": 14098069,
"name": "free-programming-books-zh_CN",
"description": ":books: 免费的计算机编程类中文书籍，欢迎投稿",
"stargazers_count": 76056,
},
{
"id": 111583593,
"name": "scrcpy",
"description": "Display and control your Android device",
"stargazers_count": 44713,
},
{
"id": 12256376,
"name": "ionic-framework",
"description": "A powerful cross-platform UI toolkit for building native-quality iOS, Android, and Progressive Web Apps with HTML, CSS, and JavaScript.",
"stargazers_count": 43041,
},
{
"id": 55076063,
"name": "Awesome-Hacking",
"description": "A collection of various awesome lists for hackers, pentesters and security researchers",
"stargazers_count": 42876,
}
]
}
简化后的数据格式还是非常好理解的，items数组中记录了第一页包含了哪些库，其中name表示该库的名字，description表示该库的描述，stargazers_count表示该库的Star数量。
那么下面我们就根据这个接口来编写网络相关的代码吧，由于这部分都是属于Retrofit的用法，我会介绍的比较简略。
首先根据服务器响应的Json格式定义对应的实体类，新建一个Repo类，代码如下所示：
data class Repo(
@SerializedName("id") val id: Int,
@SerializedName("name") val name: String,
@SerializedName("description") val description: String?,
@SerializedName("stargazers_count") val starCount: Int
)
然后定义一个RepoResponse类，以集合的形式包裹Repo类：
class RepoResponse(
@SerializedName("items") val items: List<Repo> = emptyList()
)
接下来定义一个GitHubService用于提供网络请求接口，如下所示：
interface GitHubService {
@GET("search/repositories?sort=stars&q=Android")
suspend fun searchRepos(@Query("page") page: Int, @Query("per_page") perPage: Int): RepoResponse
companion object {
private const val BASE_URL = "https://api.github.com/"
fun create(): GitHubService {
return Retrofit.Builder()
.baseUrl(BASE_URL)
.addConverterFactory(GsonConverterFactory.create())
.build()
.create(GitHubService::class.java)
}
}
}
这些都是Retrofit的标准用法，现在当调用searchRepos()函数时，Retrofit就会自动帮我们向GitHub的服务器接口发起一条网络请求，并将响应的数据解析到RepoResponse对象当中。
好了，现在网络相关的代码都已经准备好了，下面我们就开始使用Paging 3来实现分页加载功能。
Paging 3有几个非常关键的核心组件，我们需要分别在这几个核心组件中按部就班地实现分页逻辑。
首先最重要的组件就是PagingSource，我们需要自定义一个子类去继承PagingSource，然后重写load()函数，并在这里提供对应当前页数的数据。
新建一个RepoPagingSource继承自PagingSource，代码如下所示：
class RepoPagingSource(private val gitHubService: GitHubService) : PagingSource<Int, Repo>() {
override suspend fun load(params: LoadParams<Int>): LoadResult<Int, Repo> {
return try {
val page = params.key ?: 1 // set page 1 as default
val pageSize = params.loadSize
val repoResponse = gitHubService.searchRepos(page, pageSize)
val repoItems = repoResponse.items
val prevKey = if (page > 1) page - 1 else null
val nextKey = if (repoItems.isNotEmpty()) page + 1 else null
LoadResult.Page(repoItems, prevKey, nextKey)
} catch (e: Exception) {
LoadResult.Error(e)
}
}
override fun getRefreshKey(state: PagingState<Int, Repo>): Int? = null
}
这段代码并不长，但却需要好好解释一下。
在继承PagingSource时需要声明两个泛型类型，第一个类型表示页数的数据类型，我们没有特殊需求，所以直接用整型就可以了。第二个类型表示每一项数据（注意不是每一页）所对应的对象类型，这里使用刚才定义的Repo。
然后在load()函数当中，先通过params参数得到key，这个key就是代表着当前的页数。注意key是可能为null的，如果为null的话，我们就默认将当前页数设置为第一页。另外还可以通过params参数得到loadSize，表示每一页包含多少条数据，这个数据的大小我们可以在稍后设置。
接下来调用刚才在GitHubService中定义的searchRepos()接口，并把page和pageSize传入，从服务器获取当前页所对应的数据。
最后需要调用LoadResult.Page()函数，构建一个LoadResult对象并返回。注意LoadResult.Page()函数接收3个参数，第一个参数传入从响应数据解析出来的Repo列表即可，第二和第三个参数分别对应着上一页和下一页的页数。针对于上一页和下一页，我们还额外做了个判断，如果当前页已经是第一页或最后一页，那么它的上一页或下一页就为null。
这样load()函数的作用就已经解释完了，可能你会发现，上述代码还重写了一个getRefreshKey()函数。这个函数是Paging 3.0.0-beta01版本新增的，以前的alpha版中并没有。它是属于Paging 3比较高级的用法，我们本篇文章涉及不到，所以直接返回null就可以了。
PagingSource相关的逻辑编写完成之后，接下来需要创建一个Repository类。这是MVVM架构的一个重要组件，还不了解的朋友可以去参考《第一行代码 Android 第3版》第15章的内容。
object Repository {
private const val PAGE_SIZE = 50
private val gitHubService = GitHubService.create()
fun getPagingData(): Flow<PagingData<Repo>> {
return Pager(
config = PagingConfig(PAGE_SIZE),
pagingSourceFactory = { RepoPagingSource(gitHubService) }
).flow
}
}
这段代码虽然很短，但是却不易理解，因为用到了协程的Flow。我无法在这里展开解释Flow是什么，你可以简单将它理解成协程中对标RxJava的一项技术。
当然这里也没有用到什么复杂的Flow技术，正如你所见，上面的代码很简短，相比于理解，这更多是一种固定的写法。
我们定义了一个getPagingData()函数，这个函数的返回值是Flow<PagingData<Repo>>，注意除了Repo部分是可以改的，其他部分都是固定的。
在getPagingData()函数当中，这里创建了一个Pager对象，并调用.flow将它转换成一个Flow对象。在创建Pager对象的时候，我们指定了PAGE_SIZE，也就是每页所包含的数据量。又指定了pagingSourceFactory，并将我们自定义的RepoPagingSource传入，这样Paging 3就会用它来作为用于分页的数据源了。
将Repository编写完成之后，我们还需要再定义一个ViewModel，因为Activity是不可以直接和Repository交互的，要借助ViewModel才可以。新建一个MainViewModel类，代码如下所示：
class MainViewModel : ViewModel() {
fun getPagingData(): Flow<PagingData<Repo>> {
return Repository.getPagingData().cachedIn(viewModelScope)
}
}
代码很简单，就是调用了Repository中定义的getPagingData()函数而已。但是这里又额外调用了一个cachedIn()函数，这是用于将服务器返回的数据在viewModelScope这个作用域内进行缓存，假如手机横竖屏发生了旋转导致Activity重新创建，Paging 3就可以直接读取缓存中的数据，而不用重新发起网络请求了。
写到这里，我们的这个项目已经完成了一大半了，接下来开始进行界面展示相关的工作。
由于Paging 3是必须和RecyclerView结合使用的，下面我们定义一个RecyclerView的子项布局。新建repo_item.xml，代码如下所示：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout
xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:padding="10dp"
android:orientation="vertical">
<TextView
android:id="@+id/name_text"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:gravity="center_vertical"
android:maxLines="1"
android:ellipsize="end"
android:textColor="#5194fd"
android:textSize="20sp"
android:textStyle="bold" />
<TextView
android:id="@+id/description_text"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="10dp"
android:maxLines="10"
android:ellipsize="end" />
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_marginTop="10dp"
android:gravity="end"
tools:ignore="UseCompoundDrawables">
<ImageView
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center_vertical"
android:layout_marginEnd="5dp"
android:src="@drawable/ic_star"
tools:ignore="ContentDescription" />
<TextView
android:id="@+id/star_count_text"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center_vertical" />
</LinearLayout>
</LinearLayout>
这个布局中使用到了一个图片资源，可以到本项目的源码中去获取，源码地址见文章最底部。
接下来定义RecyclerView的适配器，但是注意，这个适配器也比较特殊，必须继承自PagingDataAdapter，代码如下所示：
class RepoAdapter : PagingDataAdapter<Repo, RepoAdapter.ViewHolder>(COMPARATOR) {
companion object {
private val COMPARATOR = object : DiffUtil.ItemCallback<Repo>() {
override fun areItemsTheSame(oldItem: Repo, newItem: Repo): Boolean {
return oldItem.id == newItem.id
}
override fun areContentsTheSame(oldItem: Repo, newItem: Repo): Boolean {
return oldItem == newItem
}
}
}
class ViewHolder(itemView: View) : RecyclerView.ViewHolder(itemView) {
val name: TextView = itemView.findViewById(R.id.name_text)
val description: TextView = itemView.findViewById(R.id.description_text)
val starCount: TextView = itemView.findViewById(R.id.star_count_text)
}
override fun onCreateViewHolder(parent: ViewGroup, viewType: Int): ViewHolder {
val view = LayoutInflater.from(parent.context).inflate(R.layout.repo_item, parent, false)
return ViewHolder(view)
}
override fun onBindViewHolder(holder: ViewHolder, position: Int) {
val repo = getItem(position)
if (repo != null) {
holder.name.text = repo.name
holder.description.text = repo.description
holder.starCount.text = repo.starCount.toString()
}
}
}
相比于一个传统的RecyclerView Adapter，这里最特殊的地方就是要提供一个COMPARATOR。因为Paging 3在内部会使用DiffUtil来管理数据变化，所以这个COMPARATOR是必须的。如果你以前用过DiffUtil的话，对此应该不会陌生。
除此之外，我们并不需要传递数据源给到父类，因为数据源是由Paging 3在内部自己管理的。同时也不需要重写getItemCount()函数了，原因也是相同的，有多少条数据Paging 3自己就能够知道。
其他部分就和普通的RecyclerView Adapter没什么两样了，相信大家都能够看得明白。
接下来就差最后一步了，让我们把所有的一切都集成到Activity当中。
修改activity_main.xml布局，在里面定义一个RecyclerView和一个ProgressBar：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
tools:context=".MainActivity">
<androidx.recyclerview.widget.RecyclerView
android:id="@+id/recycler_view"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent" />
<ProgressBar
android:id="@+id/progress_bar"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center" />
</FrameLayout>
然后修改MainActivity中的代码，如下所示：
class MainActivity : AppCompatActivity() {
private val viewModel by lazy { ViewModelProvider(this).get(MainViewModel::class.java) }
private val repoAdapter = RepoAdapter()
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_main)
val recyclerView = findViewById<RecyclerView>(R.id.recycler_view)
val progressBar = findViewById<ProgressBar>(R.id.progress_bar)
recyclerView.layoutManager = LinearLayoutManager(this)
recyclerView.adapter = repoAdapter
lifecycleScope.launch {
viewModel.getPagingData().collect { pagingData ->
repoAdapter.submitData(pagingData)
}
}
repoAdapter.addLoadStateListener {
when (it.refresh) {
is LoadState.NotLoading -> {
progressBar.visibility = View.INVISIBLE
recyclerView.visibility = View.VISIBLE
}
is LoadState.Loading -> {
progressBar.visibility = View.VISIBLE
recyclerView.visibility = View.INVISIBLE
}
is LoadState.Error -> {
val state = it.refresh as LoadState.Error
progressBar.visibility = View.INVISIBLE
Toast.makeText(this, "Load Error: ${state.error.message}", Toast.LENGTH_SHORT).show()
}
}
}
}
}
这里最重要的一段代码就是调用了RepoAdapter的submitData()函数。这个函数是触发Paging 3分页功能的核心，调用这个函数之后，Paging 3就开始工作了。
submitData()接收一个PagingData参数，这个参数我们需要调用ViewModel中返回的Flow对象的collect()函数才能获取到，collect()函数有点类似于Rxjava中的subscribe()函数，总之就是订阅了之后，消息就会源源不断往这里传。
不过由于collect()函数是一个挂起函数，只有在协程作用域中才能调用它，因此这里又调用了lifecycleScope.launch()函数来启动一个协程。
其他地方应该就没什么需要解释的了，都是一些传统RecyclerView的用法，相信大家都能看得懂。
好了，这样我们就把整个项目完成了，在正式运行项目之前，别忘了在你的AndroidManifest.xml文件中添加网络权限：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
package="com.example.paging3sample">
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
...
</manifest>可以看到，GitHub上Android相关的开源库已经成功显示出来了。并且你可以不断往下滑，Paging 3会自动加载更多的数据，仿佛让你永远也滑不到头一样。
如次一来，使用Paging 3来进行分页加载的效果也就成功完成了。
总结一下，相比于传统的分页实现方案，Paging 3将一些琐碎的细节进行了隐藏，比如你不需要监听列表的滑动事件，也不需要知道知道何时应该加载下一页的数据，这些都被Paging 3封装掉了。我们只需要按照Paging 3搭建好的框架去编写逻辑实现，告诉Paging 3如何去加载数据，其他的事情Paging 3都会帮我们自动完成。
在底部显示加载状态
根据Paging 3的设计，其实我们理论上是不应该在底部看到加载状态的。因为Paging 3会在列表还远没有滑动到底部的时候就提前加载更多的数据（这是默认属性，可配置），从而产生一种好像永远滑不到头的感觉。
然而凡事总有意外，比如说当前的网速不太好，虽然Paging 3会提前加载下一页的数据，但是当滑动到列表底部的时候，服务器响应的数据可能还没有返回，这个时候就应该在底部显示一个正在加载的状态。
另外，如果网络条件非常糟糕，还可能会出现加载失败的情况，此时应该在列表底部显示一个重试按钮。
那么接下来我们就来实现这个功能，从而让项目变得更加完善。
创建一个footer_item.xml布局，用于显示加载进度条和重试按钮：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:padding="10dp">
<ProgressBar
android:id="@+id/progress_bar"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center" />
<Button
android:id="@+id/retry_button"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center"
android:text="Retry" />
</FrameLayout>
然后创建一个FooterAdapter来作为RecyclerView的底部适配器，注意它必须继承自LoadStateAdapter，如下所示：
class FooterAdapter(val retry: () -> Unit) : LoadStateAdapter<FooterAdapter.ViewHolder>() {
class ViewHolder(itemView: View) : RecyclerView.ViewHolder(itemView) {
val progressBar: ProgressBar = itemView.findViewById(R.id.progress_bar)
val retryButton: Button = itemView.findViewById(R.id.retry_button)
}
override fun onCreateViewHolder(parent: ViewGroup, loadState: LoadState): ViewHolder {
val view = LayoutInflater.from(parent.context).inflate(R.layout.footer_item, parent, false)
val holder = ViewHolder(view)
holder.retryButton.setOnClickListener {
retry()
}
return holder
}
override fun onBindViewHolder(holder: ViewHolder, loadState: LoadState) {
holder.progressBar.isVisible = loadState is LoadState.Loading
holder.retryButton.isVisible = loadState is LoadState.Error
}
}
这仍然是一个非常简单的Adapter，需要注意的地方大概只有两点。
第一点，我们使用Kotlin的高阶函数来给重试按钮注册点击事件，这样当点击重试按钮时，构造函数中传入的函数类型参数就会被回调，我们待会将在那里加入重试逻辑。
第二点，在onBindViewHolder()中会根据LoadState的状态来决定如何显示底部界面，如果是正在加载中那么就显示加载进度条，如果是加载失败那么就显示重试按钮。
最后，修改MainActivity中的代码，将FooterAdapter集成到RepoAdapter当中：
class MainActivity : AppCompatActivity() {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
...
recyclerView.adapter = repoAdapter.withLoadStateFooter(FooterAdapter { repoAdapter.retry() })
...
}
}
代码非常简单，只需要改动一行，调用RepoAdapter的withLoadStateFooter()函数即可将FooterAdapter集成到RepoAdapter当中。
另外注意这里使用Lambda表达式来作为传递给FooterAdapter的函数类型参数，在Lambda表示式中，调用RepoAdapter的retry()函数即可重新加载。
这样我们就把底部显示加载状态的功能完成了，现在来测试一下吧，效果如下图所示。
可以看到，首先我在设备上开启了飞行模式，这样当滑动到列表底部时就会显示重试按钮。
然后把飞行模式关闭，并点击重试按钮，这样加载进度条就会显示出来，并且成功加载出新的数据了。
最后
本文到这里就结束了。
不得不说，我在文章中讲解的这些知识点仍然只是Paging 3的基本用法，还有许多高级用法文中并没有涵盖。当然，这些基本用法也是最最常用的用法，所以如果你并不打算成为Paging 3大师，掌握文中的这些知识点就已经足够应对日常的开发工作了。
如果你还想要进一步进阶学习Paging 3，可以参考Google官方的Codelab项目，地址是：
https://developer.android.com/codelabs/android-paging
我们刚才一起编写的Paging3Sample项目其实就是从Google官方的Codelab项目演化而来的，我根据自己的理解重写了这个项目并进行了一定的简化。直接学习原版项目，你将能学到更多的知识。
最后，如果你需要获取Paging3Sample项目的源码，请访问以下地址：
https://github.com/guolindev/Paging3Sample
链接：https://www.jianshu.com/p/588562fbd19d
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