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clone [CommonTec](https://github.com/5A59/android-training/tree/master/common-tec/CommonTec) 项目,其中 architecture 模块是本文架构模式的对应的示例代码
文章概览
关于架构的定义,其实在很多书籍和文章中都是不同的,很难做一个统一。这里列举两个定义:
在维基百科里是这样定义的:
在 IEEE 软件工程标准词汇中是这样定义的:
关于更多的定义,推荐阅读《软件架构设计:程序员向架构师转型必备》第二章
我理解的架构是这样的:
具体解释一下,首先是要有特定的问题,没有问题空谈架构,仿佛是空中楼阁,没有实用价值,而对应到不同的问题,会有不同的解决方式。
其次是模块的划分要根据特定的原则,没有原则随意划分,也就无从去评估一个架构的好坏。最后就是模块间的通信机制,让系统成为一个整体。
最后,架构模式,其实更多的是一种思想,一种规则,往往一种架构模式可能会有不同的实现方式,而实现方式之间,只有合适与否,并没有对错之分。
上面我们介绍了架构的定义,根据这个定义,我们在后面分析架构模式的时候,也会从这三方面进行。
1. 架构解决了什么问题
知道了架构模式要解决的问题,我们才能针对性的去看,去想其解决方法是否得当,是否合适。
2. 架构模式是如何划分角色的
架构中最重要的就是角色 / 模块的划分,理解了架构模式中的角色划分,才能更好的理解其结构。
3. 角色间是如何通信的
角色间的通信也是重要的。相同的角色划分,采用不同的通信方式,往往就构成了不同的架构模式。
角色间通信我们可以理解为数据的流向。在 Android 开发中,通信中的数据可以理解为两种,一种是数据结构,也就是网络请求,本地存储等通信使用的 JavaBean,另一种是事件,也就是控件产生的动作,包括触摸,点击,滑动等等。我们在通信过程中,也主要关注这两种数据。
对于我们 Android 开发者来说,常见的架构模式基本上就是 MVC,MVP,MVVM,这三种也是开发 GUI 应用程序常见的模式。
除此之外还有 分层模式,客户端-服务器模式(CS模式),主从模式,管道过滤器模式,事件总线模式 等等。
这篇文章还是具体分析 MVC,MVP,MVVM 这三种架构模式。
我们在了解架构的定义以后,可能会想,为什么要用这些架构模式呢?
在我们不了解这些模式之前,也是一样的开发。
类似设计模式,其实架构模式的目的不是为了让应用软件开发出来,而是让结构更清晰,分工更明确,扩展更方便等等。
我们可以看看,在不使用架构模式之前我们是怎么开发的。
举个简单的栗子,我们界面上有 EditText,TextView,Button 三个控件,要实现的功能也比较简单:
界面如下:
我们看看不使用架构模式是怎么开发的,也就是我们一般常用的开发方式:
1. 首先在 xml 设计界面
2. 在 Activity / Fragment 中获取 View,进行事件监听
3. 通过 View 事件获取数据后进行处理
4. 设置处理后的数据给 View 代码如下:
class NormalFragment : Fragment() {
companion object {
fun newInstance(): Fragment {
return NormalFragment()
}
}
private val handler: Handler = Handler()
override fun onCreateView(inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?, savedInstanceState: Bundle?): View? {
return inflater.inflate(R.layout.architecture, container, false)
}
override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
titleText.text = "NORMAL"
edit.addTextChangedListener(object : TextWatcher {
override fun afterTextChanged(s: Editable?) {
handleData(s.toString())
}
override fun beforeTextChanged(s: CharSequence?, start: Int, count: Int, after: Int) {
}
override fun onTextChanged(s: CharSequence?, start: Int, before: Int, count: Int) {
}
})
clearText.setOnClickListener {
edit.setText("")
}
}
// 数据的处理,真实情况下可能是网络请求,磁盘存取,大量计算逻辑等等
private fun handleData(data: String) {
if (TextUtils.isEmpty(data)) {
msgText.text = "default msg"
return
}
msgText.text = "handle data ..."
handler.removeCallbacksAndMessages(null)
// 延迟来模拟网络或者磁盘操作
handler.postDelayed({
msgText.text = "handled data: $data"
}, 3000)
}
}
默认开发方式的缺点:
我们来分析一下上面的代码,一个明显的特点就是处理逻辑都集中在了 Activity / Fragment 中,不管是对 View 的操作,还是对数据的处理。
带来的问题就是 Activity / Fragment 中逻辑臃肿,后续扩展牵一发而动全身。而且职责划分不清晰,给后续维护也带来了困难。
既然如此,我们看看使用架构模式改造后是什么样子的。
5.1 模式介绍
其实关于 MVC 架构,在不同的框架里,实现会有些差别,这也正说明了架构是一种思想。我们这里选用一种比较主流的实现。
1. 解决什么问题
我们可以看到,上面不使用架构进行开发,带来的问题是 Activity / Fragment 逻辑臃肿,不利于扩展。
所以 MVC 就要解决的问题就是:控制逻辑,数据处理逻辑和界面交互耦合。
这里先插一个题外话,其实我们作为程序员,写代码不仅要实现需求,还要让代码易读,易扩展。这一点,往往也能体现功力,并不是说使用了各种奇技淫巧才是大神。
不知道大家是否有接触过 Java Swing 桌面应用开发,在 Java Swing 中,界面 / 控件的设置,也是用 Java 代码来实现的,如果不采用架构,最后的结果就是控制逻辑,数据处理以及页面展示的代码都集中在一个类中,读者朋友们可以想象一下,这样的代码简直是难以维护。
2. 如何划分角色
为了解决上面的问题,MVC 架构里,将逻辑,数据,界面的处理划分为三个部分,模型(Model)-视图(View)-控制器(Controller)。
各个部分的功能如下:
Model 模型,负责数据的加载和存储。
View 视图,负责界面的展示。
Controller 控制器,负责逻辑控制。
3. 如何通信(数据的流向)
我们再看看三者之间是怎么通信的。
在介绍通信之前,我们先解释一下通信中的数据是什么。其实在 Android 开发中,通信数据可以理解为两种,一种是数据结构,也就是网络请求,本地存储等通信使用的 JavaBean,另一种是事件,也就是控件产生的动作,包括触摸,点击,滑动等等。我们在通信过程中,也主要关注这两种数据。
在 MVC 架构中,View 产生事件,通知到 Controller,Controller 中进行一系列逻辑处理,之后通知给 Model 去更新数据,Model 更新数据后,再将数据结构通知给 View 去更新界面。
这就是一个完整 MVC 的数据流向。
5.2 在 Android 中的具体实现
理解了 MVC 模式,我们看看其具体实现。
其实在 Android 开发中,其本身默认可以理解为 MVC 结构,把 View 放在 xml 中与 Java 代码解耦,然后 Activity / Fragment 充当 Controller 进行逻辑控制。
但是 Android 本身并没有对 Model 进行划分,所以往往我们会让 Activity / Fragment 充当 Model 和 Controller 两个角色。而且往往 xml 中的 View 操作也是在 Activity / Fragment 中,导致有时候 Activity / Fragment 也会充当一些 View 的角色。
所以我们在具体实现过程中,要把职责划分清楚,这里我们让 Fragment 充当 View 的角色,把 Model 和 Controller 的逻辑划分清楚。
我们先定义三个接口如下:
// 数据模型接口,定义了数据模型的操作
interface IModel {
fun setView(view: IView)
// 数据模型处理输入的数据
fun handleData(data: String)
// 清空数据
fun clearData()
}
// 视图接口,定义视图的操作
interface IView {
fun setController(controller: IController)
// 数据处理中状态
fun dataHanding()
// 数据处理完成,更新界面
fun onDataHandled(data: String)
}
// 控制器接口,定义控制器的逻辑
interface IController {
fun setModel(model: IModel)
// EditText 数据变化,通知控制器
fun onDataChanged(data: String)
// 清空按钮点击事件
fun clearData()
}
上面三个接口分别定义了 Model,View,Controller 的操作。有一点注意的是,根据 MVC 的通信流程,View 需要持有 Controller,Controller 需要持有 Model,Model 需要持有 View,所以需要暴露相应的接口。
下面我们看看具体的实现:
Model 的实现
Model 中对数据的处理是添加了 "handled data: " 前缀,并增加了 3 秒的延迟。
class HandleModel : IModel {
private var view: IView? = null
private val handler: Handler = Handler(Looper.getMainLooper())
override fun setView(view: IView) {
this.view = view
}
// 接受到数据后,进行处理,这里设置了 3 秒的延迟,模拟网络请求处理数据的操作
override fun handleData(data: String) {
if (TextUtils.isEmpty(data)) {
return
}
view?.dataHanding()
handler.removeCallbacksAndMessages(null)
// 延迟来模拟网络或者磁盘操作
handler.postDelayed({
// 数据处理完成,通知 View 更新界面
view?.onDataHandled("handled data: $data")
}, 3000)
}
// 接收到清空数据的事件,直接清空数据
override fun clearData() {
handler.removeCallbacksAndMessages(null)
// 数据清空后,通知 View 更新界面
view?.onDataHandled("")
}
}
Controller 的实现
Controller 的实现比较简单,将操作直接转发给 Model,实际上,对于复杂的业务场景,这里要处理很多业务逻辑。
class HandleController : IController {
private var model: IModel? = null
override fun onDataChanged(data: String) {
model?.handleData(data)
}
override fun clearData() {
model?.clearData()
}
override fun setModel(model: IModel) {
}
}
View 的实现
这里 Fragment 充当了 View 的角色,主要负责将 View 的事件传递给 Controller,以及接受到 Model 的数据进行界面更新。
class MVCFragment : Fragment(), IView {
companion object {
fun newInstance(): Fragment {
return MVCFragment()
}
}
private val model: IModel = HandleModel()
private var controller: IController = HandleController()
override fun onCreateView(inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?, savedInstanceState: Bundle?): View? {
return inflater.inflate(R.layout.architecture, container, false)
}
override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
setController(controller)
model.setView(this)
titleText.text = "MVC"
edit.addTextChangedListener(object : TextWatcher {
override fun afterTextChanged(s: Editable?) {
// 通知 Controller 输入的数据产生变化
controller?.onDataChanged(s.toString())
}
override fun beforeTextChanged(s: CharSequence?, start: Int, count: Int, after: Int) {
}
override fun onTextChanged(s: CharSequence?, start: Int, before: Int, count: Int) {
}
})
clearText.setOnClickListener {
// 通知 Controller 清空数据事件
controller?.clearData()
}
}
// Model 数据变化,进行界面更新
override fun onDataHandled(data: String) {
if (TextUtils.isEmpty(data)) {
edit.setText("")
msgText.text = "default msg"
} else {
msgText.text = data
}
}
// Model 数据变化,进行界面更新
override fun dataHanding() {
msgText.text = "handle data ..."
}
override fun setController(controller: IController) {
this.controller = controller
}
}
这样我们就实现了一个简单的 MVC 结构。
5.3 MVC 架构模式的优缺点
优点:
结构清晰,职责划分清晰
降低耦合
有利于组件重用
缺点:
其实我们上述的示例,已经是经过优化的 MVC 结构了,一般来说,Activity / Fragment 会承担 View 和 Controller 两个角色,就会导致 Activity / Fragment 中代码较多
Model 直接操作 View,View 的修改会导致 Controller 和 Model 都进行改动
增加了代码结构的复杂性
6.1 模式介绍
1. 解决什么问题
MVP 要解决的问题和 MVC 大同小异:控制逻辑,数据处理逻辑和界面交互耦合,同时能将 MVC 中的 View 和 Model 解耦。
2. 如何划分角色
MVP 架构里,将逻辑,数据,界面的处理划分为三个部分,模型(Model)-视图(View)-控制器(Presenter)。
各个部分的功能如下:
Model 模型,负责数据的加载和存储
View 视图,负责界面的展示
Presenter 控制器,负责逻辑控制
3. 如何通信(数据的流向)
我们可以看到,MVP 中的各个角色划分,和 MVC 基本上相似,那么区别在哪里呢?区别就在角色的通信上。
MVP 和 MVC 最大的不同,就是 View 和 Model 不相互持有,都通过 Presenter 做中转。View 产生事件,通知给 Presenter,Presenter 中进行逻辑处理后,通知 Model 更新数据,Model 更新数据后,通知数据结构给 Presenter,Presenter 再通知 View 更新界面。
这就是一个完整 MVP 的数据流向。
6.2 在 Android 中的实现
理解了 MVP 之后,我们看一下其具体实现。
首先我们定义三个接口:
// 模型接口,定义了数据模型的操作
interface IModel {
fun setPresenter(presenter: IPresenter)
// 梳理数据
fun handleData(data: String)
// 清除数据
fun clearData()
}
// 视图接口,定义了视图的操作
interface IView {
fun setPresenter(presenter: IPresenter)
// 数据处理中视图
fun loading()
// 数据展示
fun showData(data: String)
}
// 控制器,定义了逻辑操作
interface IPresenter {
fun setView(view: IView)
fun setModel(model: IModel)
// Model 处理完成数据通知 Presenter
fun dataHandled(data: String)
// Model 清除数据后通知 Presenter
fun dataCleared()
// View 中 EditText 文字变化后通知 Presenter
fun onTextChanged(text: String)
// View 中 Button 点击事件通知 Presenter
fun onClearBtnClicked()
}
上面定义了 View,Model,Presenter 三个接口,其中 View 和 Model 会持有 Presenter,Presenter 持有 View 和 Model。
接着看下接口的实现:
Model 的实现
class HandleModel : IModel {
private var presenter: IPresenter? = null
private var handler = Handler(Looper.getMainLooper())
override fun handleData(data: String) {
if (TextUtils.isEmpty(data)) {
return
}
handler.removeCallbacksAndMessages(null)
// 延迟来模拟网络或者磁盘操作
handler.postDelayed({
// 数据处理完成,通知 Presenter
presenter?.dataHandled("handled data: $data")
}, 3000)
}
override fun clearData() {
handler.removeCallbacksAndMessages(null)
// 数据清理完成,通知 Presenter
presenter?.dataCleared()
}
override fun setPresenter(presenter: IPresenter) {
this.presenter = presenter
}
}
Model 的实现和前面 MVC 中的实现基本一致,不过在 MVC 中 Model 直接操作 View 进行视图展示,而在 MVP 里,要通知 Presenter 去中转。
View 的实现
这里依旧是 Fragment 充当了 View 的角色,主要负责将 View 的事件传递给 Presenter,以及接受到 Presenter 的数据进行界面更新。
class MVPFragment : Fragment(), IView {
companion object {
fun newInstance(): Fragment {
val presenter = Presenter()
val fragment = MVPFragment()
val model = HandleModel()
fragment.setPresenter(presenter)
model.setPresenter(presenter)
presenter.setModel(model)
presenter.setView(fragment)
return fragment
}
}
var mpresenter: IPresenter? = null
override fun onCreateView(inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?, savedInstanceState: Bundle?): View? {
return inflater.inflate(R.layout.architecture, container, false)
}
override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
titleText.text = "MVP"
edit.addTextChangedListener(object : TextWatcher {
override fun afterTextChanged(s: Editable?) {
// 传递 文字修改 事件给 Presenter
mpresenter?.onTextChanged(s.toString())
}
override fun beforeTextChanged(s: CharSequence?, start: Int, count: Int, after: Int) {
}
override fun onTextChanged(s: CharSequence?, start: Int, before: Int, count: Int) {
}
})
clearText.setOnClickListener {
// 传递按钮点击事件给 Presenter
mpresenter?.onClearBtnClicked()
}
}
override fun setPresenter(presenter: IPresenter) {
this.mpresenter = presenter
}
// 展示数据处理中的视图
override fun loading() {
msgText.text = "handling data ..."
}
// 展示处理后的数据
override fun showData(data: String) {
msgText.text = data
}
}
Presenter 的实现
这里 Presenter 的实现比较简单,没有太多的业务逻辑,实际应用中,这里会进行业务逻辑的处理。
class Presenter : IPresenter {
private var model: IModel? = null
private var view: IView? = null
override fun setModel(model: IModel) {
this.model = model
}
override fun setView(view: IView) {
this.view = view
}
override fun dataHandled(data: String) {
view?.showData(data)
}
override fun dataCleared() {
view?.showData("")
}
override fun onTextChanged(text: String) {
view?.loading()
model?.handleData(text)
}
override fun onClearBtnClicked() {
model?.clearData()
}
}
6.3 MVP 架构模式的优缺点
优点:
结构清晰,职责划分清晰
模块间充分解耦
有利于组件的重用
缺点:
会引入大量的接口,导致项目文件数量激增
增大代码结构复杂性
7.1 模式介绍
1. 解决什么问题
MVVM 要解决的问题和 MVC,MVP 大同小异:控制逻辑,数据处理逻辑和界面交互耦合,并且同时能将 MVC 中的 View 和 Model 解耦,还可以把 MVP 中 Presenter 和 View 也解耦。
2. 如何划分角色
MVVM 架构里,将逻辑,数据,界面的处理划分为三个部分,模型(Model)-视图(View)-逻辑(ViewModel)。
各个部分的功能如下:
Model 模型,负责数据的加载和存储
View 视图,负责界面的展示
ViewModel 控制器,负责逻辑控制
3. 如何通信(数据的流向)
我们可以看到,MVP 中的各个角色划分,和 MVC,MVP 基本上相似,区别也是在于角色的通信上。
我们上面说到,在 MVP 中,就是 View 和 Model 不相互持有,都通过 Presenter 做中转。这样可以使 View 和 Model 解耦。
而在 MVVM 中,解耦做的更彻底,ViewModel 也不会持有 View。其中 ViewModel 中的改动,会自动反馈给 View 进行界面更新,而 View 中的事件,也会自动反馈给 ViewModel。
要达到这个效果,当然要使用一些工具辅助,比较常用的就是 databinding。
在 MVVM 中,数据的流向是这样的:
View 产生事件,自动通知给 ViewMode,ViewModel 中进行逻辑处理后,通知 Model 更新数据,Model 更新数据后,通知数据结构给 ViewModel,ViewModel 自动通知 View 更新界面。
这就是一个完整 MVVM 的数据流向。
7.2 在 Android 中的实现
MVVM 的实现会复杂一点,我们先看下接口的定义:
// ViewModel 接口,定义了逻辑操作
interface IViewModel {
fun setModel(model: IModel)
fun handleText(text: String?)
fun clearData()
fun dataHandled(data: String?)
fun dataCleared()
}
// 模型接口,定义了数据操作
interface IModel {
fun setViewModel(viewModel: IViewModel)
fun handleData(data: String?)
fun clearData()
}
MVVM 中的接口只定义了 ViewModel 和 Model,没有 View 接口,是因为 View 是通过 databind 和 ViewModel 的。
我们再看看具体实现:
Model 实现
Model 的实现和上面基本一致,就是对数据的处理,处理完成后通知 ViewModel。
lass HandleModel : IModel {
private var viewModel: IViewModel? = null
private var handler = Handler(Looper.getMainLooper())
override fun handleData(data: String?) {
if (TextUtils.isEmpty(data)) {
return
}
handler.removeCallbacksAndMessages(null)
// 延迟来模拟网络或者磁盘操作
handler.postDelayed({
// 数据处理完成通知 ViewModel
viewModel?.dataHandled("handled data: $data")
}, 3000)
}
override fun clearData() {
handler.removeCallbacksAndMessages(null)
// 数据清理完成通知 ViewModel
viewModel?.dataCleared()
}
override fun setViewModel(viewModel: IViewModel) {
this.viewModel = viewModel
}
}
ViewModel 实现
ViewModel 的实现要有些不同,我们采用 databind 进行 ViewModel 和 View 的绑定。
其中会定义两个变量,inputText 是和 EditText 双向绑定的数据,handledText 是和 TextView 双向绑定的数据。当 EditText 中输入的数据有变化,会通知到 inputText 注册的监听器中,而 handledText 值的改变,会自动显示到界面上。
class ViewModel : IViewModel {
private var model: IModel? = null
// View 绑定的数据,inputText 和 handledText 更新后会自动通知 View 更新界面
var inputText: MutableLiveData = MutableLiveData()
var handledText: MutableLiveData = MutableLiveData()
init {
// 注册数据监听,数据改变后通知 Model 去处理数据
inputText.observeForever {
handleText(it)
}
handledText.value = "default msg"
}
override fun handleText(text: String?) {
if (TextUtils.isEmpty(text)) {
handledText.value = "default msg"
return
}
handledText.value = "handle data ..."
model?.handleData(text)
}
// 清空按钮的点击事件绑定
override fun clearData() {
model?.clearData()
}
override fun setModel(model: IModel) {
this.model = model
model.setViewModel(this)
}
// Model 数据处理完成,设置 handledText 的值,自动更新到界面
override fun dataHandled(data: String?) {
handledText.value = data
}
// Model 数据处理完成,设置 inputText 的值,自动更新到界面
override fun dataCleared() {
inputText.value = ""
}
}
View 实现
看一下 View 中的数据绑定。
lass MVVMFragment : Fragment() {
companion object {
fun newInstance(): Fragment {
return MVVMFragment()
}
}
override fun onCreateView(inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?, savedInstanceState: Bundle?): View? {
// 使用 databind 进行数据绑定
var binding: ArchitectureBindingBinding = DataBindingUtil.inflate(inflater, R.layout.architecture_binding, container, false)
binding.lifecycleOwner = this
val viewModel = ViewModel()
viewModel.setModel(HandleModel())
binding.viewmodel = viewModel
return binding.root
}
}
通过上面的实现,当 EditText 中文字变化后,会自动修改 inputText 的值,触发 inputText 监听器,此时 ViewModel 将消息传递给 Model 进行处理,Model 数据处理完成后,通知 ViewModel 更新 handledText 的值,自动更新到界面上。
点击清空按钮时,自动调用绑定的点击函数,通知 ViewModel 清空事件,ViewModel 将消息传递给 Model 进行数据清空,Model 数据处理完成后,通知 ViewModel 进行界面更新。
7.3 MVVM 架构模式的优缺点
优点:
结构清晰,职责划分清晰
模块间充分解耦
在 MVP 的基础上,MVVM 把 View 和 ViewModel 也进行了解耦
缺点:
Debug 困难,由于 View 和 ViewModel 解耦,导致 Debug 时难以一眼看出 View 的事件传递
代码复杂性增大
上面的文章中,我们介绍了 MVC,MVP,MVVM 三种架构模式,以及其简单的实现。
这里我们再回过头思考一下,什么时候该使用架构模式呢?
架构模式可以使代码模块清晰,职责分工明确,容易扩展,带来的副作用就是会引入大量的接口,导致代码文件数量激增。
我们在最开始说过,架构模式是用来解决特定的问题的,如果特定的问题在目前阶段不是问题,或者不是主要问题,那么我们可以先不考虑使用架构模式。
比如一个功能非常简单,代码量少,而后续又没有扩展的需求,那我们直接使用传统方式进行开发,快速且清晰,完全没有必要为了架构而架构。
对于在开始没有考虑架构模式的代码,后续慢慢去重构,也是一个好的选择。
总结来说就是:架构虽好,可不要贪杯哦~
总结
参考资料
https://www.infoq.cn/article/an-informal-discussion-on-architecture-part01
https://zh.wikipedia.org/wiki/软件架构
https://www.jianshu.com/p/4ce4dcb43315
《软件架构设计--程序员向架构师转型必备》
《架构实战》
《架构之美》