MVC使用的设计模式

MVC使用的设计模式

一、背景

MVC模式是"Model-View-Controller"的缩写，中文翻译为"模式-视图-控制器"。MVC应用程序总是由这三个部分组成。Event(事件)导致Controller改变Model或View，或者同时改变两者。只要Controller改变了Models的数据或者属性，所有依赖的View都会自动更新。类似的，只要Controller改变了View，View会从潜在的Model中获取数据来刷新自己。MVC模式最早是smalltalk语言研究团提出的，应用于用户交互应用程序中。smalltalk语言和java语言有很多相似性,都是面向对象语言，很自然的SUN在petstore(宠物店)事例应用程序中就推荐MVC模式作为开发Web应用的架构模式。MVC模式是一种架构模式，其实需要其他模式协作完成。在J2EE模式目录中，通常采用service
to worker模式实现，而service to worker模式可由集中控制器模式，派遣器模式和Page Helper模式组成。而Struts只实现了MVC的View和Controller两个部分，Model部分需要开发者自己来实现，Struts提供了抽象类Action使开发者能将Model应用于Struts框架中。

MVC模式是一个复杂的架构模式，其实现也显得非常复杂。但是，我们已经终结出了很多可靠的设计模式，多种设计模式结合在一起，使MVC模式的实现变得相对简单易行。
Views可以看作一棵树，显然可以用Composite Pattern来实现。
Views和Models之间的关系可以用Observer Pattern体现。
Controller控制Views的显示，可以用Strategy Pattern实现。
Model通常是一个调停者，可采用Mediator Pattern来实现。

现在让我们来了解一下MVC三个部分在J2EE架构中处于什么位置，这样有助于我们理解MVC模式的实现。
MVC与J2EE架构的对应关系是:

• View处于Web Tier或者说是Client Tier，通常是JSP/Servlet，即页面显示部分。

• Controller也处于Web Tier，通常用Servlet来实现，即页面显示的逻辑部分实现。

• Model处于Middle Tier，通常用服务端的javaBean或者EJB实现，即业务逻辑部分的实现。

  二、 MVC介绍

• 众所周知MVC不是设计模式，是一个比设计模式更大一点的模式，称作设计模式不合理，应该说MVC它是一种软件开发架构模式，它包含了很多的设计模式，最为密切是以下三种：Observer (观察者模式), Composite（组合模式）和Strategy（策略模式）。所以说MVC模式又称复合模式。

• MVC(Model-View-Controller) 模式的基本思想是数据，显示和处理相分离。模型(Model)负责数据管理，视图(View)负责数据显示，控制器(Controller)负责业务逻辑和响应策略。

• 模型、视图、控制器各个部分的作用

模型(Model):负责封装并实现应用的具体功能。通常又分为业务逻辑层(用来为视图层和数据持久层准备数据和并处理从视图层和数据持久层接收到的数据)。

视图(View):用来将模型的内容展现给用户。用户可以通过视图来请求模型进行更新。视图从模型获得要展示的数据，然后用自己的方式展示给用户，相当于提供页面来与用户进行人机交互。例如，用户在页面上操作或者填写完成后，会单击提交按钮或是以其他触发事件的方式，来向控制器发出请求。

控制器(Controller):用来控制应用程序的流程和处理视图所发出的请求。当控制器接收到用户的请求后，会将用户的数据和模型相映射，也就是调用模型来实现用户请求的功能。然后控制器会选择用于响应的视图，把模型更新后的数据展示给用户。（这就是所谓的接、调、存、转）

从MVC的形成过程来看，最初只有模型和视图两个元素。模型封装了数据并提供操作接口，视图用来表现数据和接收用户请求。模型是独立的，而视图依赖于模型：从模型获取数据进行显示；向模型发送用户请求，并根据返回结果刷新自己。

需要用多个视图表现同一模型时，情况发生了变化：一个视图修改数据以后，不但本身要刷新，其他所有视图也要刷新。如果由该视图通知其他视图，它就需要知道其他所有视图，由于每个视图都可能发出修改，每个视图都要知道其他所有视图，这种关联过于复杂，不但难以维护，而且不便于增加新的视图。如果让模型通知所有视图更新，可能会影响模型的独立性。

• 用观察者(Observer)模式 可以解决上述矛盾，从而实现：由模型通知视图，而模型不依赖于具体的视图，具体视图之间相互独立。

视图是用户请求的接收者，但不宜作为请求的处理者。因为界面是易变的，如果业务代码和界面代码放在一起，频繁的界面修改可能会破坏比较稳定的业务代码。将业务逻辑分离出来，由一个控制器负责，就是为了避免这种干扰。

模型在状态变化的时候，直接通知所有视图，视图向模型查询状态数据，然后刷新自身。当用户发出操作时，视图把消息发给控制器，控制器按照业务逻辑进行处理，需要查询或更新数据时，控制器会调用模型。

MVC架构把数据处理，程序输入输出控制及数据显示分离开来，并且描述了不同部件的对象间的通信方式。使得软件可维护性，可扩展性，灵活性以及封装性大大提高；MVC(Model-View-Controller)把系统的组成分解为M（模型）、 V（视图）、C（控制器）三种部件。视图表示数据在屏幕上的显示。控制器提供处理过程控制，它在模型和视图之间起连接作用。控制器本身不输出任何信息和做任何处理，它只负责把用户的请求转成针对Model的操作，和调用相应的视图来显示Model处理后的数据。

同样的数据，可以有不同的显示和进行各种处理。显示仅仅是表现数据，而处理是根据用户请求改变数据的过程，不但包含业务逻辑，也要提供响应策略。响应策略由控制器负责，视图可以使用不同的控制器提供不同的响应方式，这是策略(Strategy)模式的应用。

• 此外，MVC还允许视图嵌套，通过使用组合(Composite)模式，一致地处理组合视图和普通视图。
• 用多个视图表现一个模型，在视图不变的情况下改变响应策略，允许视图嵌套，这是MVC的三个主要特性。
• 在内部结构上，MVC的主要关系是由观察者模式，策略模式和组合模式给出的。由观察者模式确定的模型视图关系是其中最为重要的。

MVC 模式有许多变体。前述结构中，由模型通知视图刷新，称为主动MVC；如果由控制器更新模型以后通知视图，称为被动MVC结构。在许多应用中，没有明显的控制器角色，也没有视图嵌套。可见根据实际需要，构成MVC的三个模式上都可能出现变化。Web浏览器就是被动MVC结构的一个实例。

" 浏览器是一个交互程序，从概念上讲，它是由一组客户、一组解释器与一个管理它们的控制器所组成。

控制器形成了浏览器的中心部件，它解释鼠标点击与键盘输入，并且调用其他组件来执行用户指定的操作。例如，当用户键入一个URL或者点击一个超文本引用时，控制器调用一个客户从所需文档所在的远程服务器上取回该文档，并且调用解释器向用户显示该文档。每个浏览器必须包含一个HTML解释器来显示文档，其他解释器是可选的。HTML解释器的输入由符合HTML语法的文档所组成，输出由位于用户显示器上的格式版本文档所组成。解释器通过将HTML规则转换成适合用户显示硬件的命令来处理版面细节。HTML解释器一个最重要的功能是包含可选项。解释器必须存储关于显示器上位置之间关系的信息和HTML文档中被瞄定的项。当用户用鼠标选定了一个项，浏览器通过当前的光标位置和存储的位置信息来决定哪个项被用户选定。"

三、MVC设计思想

MVC英文即Model-View-Controller，即把一个应用的输入、处理、输出流程按照Model、View、Controller的方式进行分离，这样一个应用被分成三个层——模型层、视图层、控制层。

• 视图(View)代表用户交互界面，对于Web应用来说，可以概括为HTML界面，但有可能为XHTML、XML和Applet。随着应用的复杂性和规模性，界面的处理也变得具有挑战性。一个应用可能有很多不同的视图，MVC设计模式对于视图的处理仅限于视图上数据的采集和处理，以及用户的请求，而不包括在视图上的业务流程的处理。业务流程的处理交予模型(Model)处理。比如一个订单的视图只接受来自模型的数据并显示给用户，以及将用户界面的输入数据和请求传递给控制和模型。

• 模型(Model)：就是业务流程/状态的处理以及业务规则的制定。业务流程的处理过程对其它层来说是黑箱操作，模型接受视图请求的数据，并返回最终的处理结果。业务模型的设计可以说是MVC最主要的核心。目前流行的EJB模型就是一个典型的应用例子，它从应用技术实现的角度对模型做了进一步的划分，以便充分利用现有的组件，但它不能作为应用设计模型的框架。它仅仅告诉你按这种模型设计就可以利用某些技术组件，从而减少了技术上的困难。对一个开发者来说，就可以专注于业务模型的设计。MVC设计模式告诉我们，把应用的模型按一定的规则抽取出来，抽取的层次很重要，这也是判断开发人员是否优秀的设计依据。抽象与具体不能隔得太远，也不能太近。MVC并没有提供模型的设计方法，而只告诉你应该组织管理这些模型，以便于模型的重构和提高重用性。我们可以用对象编程来做比喻，MVC定义了一个顶级类，告诉它的子类你只能做这些，但没法限制你能做这些。这点对编程的开发人员非常重要。

• 业务模型还有一个很重要的模型那就是数据模型。数据模型主要指实体对象的数据保存（持续化）。比如将一张订单保存到数据库，从数据库获取订单。我们可以将这个模型单独列出，所有有关数据库的操作只限制在该模型中。

• 控制(Controller)可以理解为从用户接收请求, 将模型与视图匹配在一起，共同完成用户的请求。划分控制层的作用也很明显，它清楚地告诉你，它就是一个分发器，选择什么样的模型，选择什么样的视图，可以完成什么样的用户请求。控制层并不做任何的数据处理。例如，用户点击一个连接，控制层接受请求后, 并不处理业务信息，它只把用户的信息传递给模型，告诉模型做什么，选择符合要求的视图返回给用户。因此，一个模型可能对应多个视图，一个视图可能对应多个模型。

模型、视图与控制器的分离，使得一个模型可以具有多个显示视图。如果用户通过某个视图的控制器改变了模型的数据，所有其它依赖于这些数据的视图都应反映到这些变化。因此，无论何时发生了何种数据变化，控制器都会将变化通知所有的视图，导致显示的更新。这实际上是一种模型的变化-传播机制。模型、视图、控制器三者之间的关系和各自的主要功能，如图1所示。

图1

四、MVC设计模式的实现

ASP.NET提供了一个很好的实现这种经典设计模式的类似环境。
　 　
开发者通过在ASPX页面中开发用户接口来实现视图；控制器的功能在逻辑功能代码(.cs)中实现；模型通常对应应用系统的业务部分。在ASP.NET中实现这种设计而提供的一个多层系统，较经典的ASP结构实现的系统来说有明显的优点。将用户显示（视图）从动作（控制器）中分离出来,提高了代码的重用性。将数据（模型）从对其操作的动作（控制器）分离出来可以让你设计一个与后台存储数据无关的系统。
　　
　　就MVC结构的本质而言，它是一种解决耦合系统问题的方法。

4.1 视图

视图是模型的表示，它提供用户交互界面。使用多个包含单显示页面的用户部件，复杂的Web页面可以展示来自多个数据源的内容，并且网页人员，美工能独自参与这些Web页面的开发和维护。
　　
　　在ASP.NET下，视图的实现很简单。

可以像开发WINDOWS界面一样直接在集成开发环境下通过拖动控件来完成页面开发本。

本文中介绍每一个页面都采用复合视图的形式即：

• 一个页面由多个子视图(用户部件)组成；
• 子视图可以是最简单HTML 控件、服务器控件或多个控件嵌套构而成的Web自定义控件。
• 页面都由模板定义，模板定义了页面的布局，用户部件的标签和数目，用户指定一个模板，平台根据这些信息自动创建页面。
• 针对静态的模板内容，如页面上的站点导航，菜单，友好链接，这些使用缺省的模板内容配置；
• 针对动态的模板内容(主要是业务内容)，由于用户的请求不同，只能使用后期绑定，并且针对用户的不同，用户部件的显示内容进行过滤。使用由用户部件根据模板配置组成的组合页面，它增强了可重用性，并原型化了站点的布局。

视图部分大致处理流程如下：

首先，页面模板定义了页面的布局；页面配置文件定义视图标签的具体内容（用户部件）；然后，由页面布局策略类初始化并加载页面；每个用户部件根据它自己的配置进行初始化，加载校验器并设置参数，以及事件的委托等；用户提交后，通过了表示层的校验，用户部件把数据自动提交给业务实体即模型。

这一部分主要定义了WEB页面基类PageBase；
页面布局策略类PageLayout，完成页面布局，用于加载用户部件到页面；
用户部件基类UserControlBase即用户部件框架，用于动态加载检验部件，以及实现用户部件的个性化。
为了实现WEB应用的灵活性，视图部分也用到了许多配置文件例如：置文件有模板配置、页面配置、路径配置、验证配置等。

4.2 控制器

为了能够控制和协调每个用户跨越多个请求的处理，控制机制应该以集中的方式进行管理。因此，为了达到集中管理的目的引入了控制器。应用程序的控制器集中从客户端接收请求（典型情况下是一个运行浏览器的用户），决定执行什么商业逻辑功能，然后将产生下一步用户界面的责任委派给一个适当的视图组件。
　　用控制器提供一个控制和处理请求的集中入口点，它负责接收、截取并处理用户请求；并将请求委托给分发者类，根据当前状态和业务操作的结果决定向客户呈现的视图。在这一部分主要定义了HttpReqDispatcher(分发者类)、HttpCapture(请求捕获者类)、Controller(控制器类)等，它们相互配合来完成控制器的功能。请求捕获者类捕获HTTP请求并转发给控制器类。控制器类是系统中处理所有请求的最初入口点。控制器完成一些必要的处理后把请求委托给分发者类；分发者类分发者负责视图的管理和导航，它管理将选择哪个视图提供给用户，并提供给分发资源控制。在这一部分分别采用了分发者、策略、工厂方法、适配器等设计模式。
　　为了使请求捕获者类自动捕获用户请求并进行处理，ASP.NET 提供低级别的请求/响应 API，使开发人员能够使用 .NET 框架类为传入的 HTTP 请求提供服务。为此，必须创作支持 System.Web.IHTTPHandler 接口和实现 ProcessRequest() 方法的类即：请求捕获者类，并在web.config 的 ＜httphandlers＞ 节中添加类。ASP.NET 收到的每个传入 HTTP 请求最终由实现 IHTTPHandler 的类的特定实例来处理。IHttpHandlerFactory 提供了处理 IHttpHandler 实例 URL 请求的实际解析的结构。HTTP 处理程序和工厂在 ASP.NET 配置中声明为 web.config 文件的一部分。ASP.NET 定义了一个 ＜httphandlers＞ 配置节，在其中可以添加和移除处理程序和工厂。子目录继承 HttpHandlerFactory 和 HttpHandler 的设置。 HTTP 处理程序和工厂是 ASP.NET 页框架的主体。工厂将每个请求分配给一个处理程序，后者处理该请求。 例如，在全局 machine.config 文件中，ASP.NET 将所有对 ASPx 文件的请求映射到 HttpCapture类：

＜httphandlers＞
...
...
＜/httphandlers＞

4.3 模型

MVC系统中的模型从概念上可以分为两类――系统的内部状态和改变系统状态的动作。模型是你所有的商业逻辑代码片段所在。本文为模型提供了业务实体对象和业务处理对象：所有的业务处理对象都是从ProcessBase类派生的子类。业务处理对象封装了具体的处理逻辑，调用业务逻辑模型，并且把响应提交到合适的视图组件以产生响应。业务实体对象可以通过定义属性描述客户端表单数据。所有业务实体对象都EntityBase派生子类对象，业务处理对象可以直接对它进行读写，而不再需要和request、response对象进行数据交互。通过业务实体对象实现了对视图和模型之间交互的支持。实现时把"做什么"（业务处理）和"如何做"（业务实体）分离。这样可以实现业务逻辑的重用。由于各个应用的具体业务是不同的，这里不再列举其具体代码实例。

五、MVC设计模式的扩展

通过在ASP.NET中的MVC模式编写的，具有极其良好的可扩展性。它可以轻松实现以下功能：
　　①实现一个模型的多个视图；
　　②采用多个控制器；
　　③当模型改变时，所有视图将自动刷新；
　　④所有的控制器将相互独立工作。
　　这就是MVC模式的好处，只需在以前的程序上稍作修改或增加新的类，即可轻松增加许多程序功能。以前开发的许多类可以重用，而程序结构根本不再需要改变，各类之间相互独立，便于团体开发，提高开发效率。下面讨论如何实现一个模型、两个视图和一个控制器的程序。其中模型类及视图类根本不需要改变，与前面的完全一样，这就是面向对象编程的好处。对于控制器中的类，只需要增加另一个视图，并与模型发生关联即可。该模式下视图、控制器、模型三者之间的示意图如图2所示。

同样也可以实现其它形式的MVC例如：一个模型、两个视图和两个控制器。从上面可以看出，通过MVC模式实现的应用程序具有极其良好的可扩展性，是ASP.NET面向对象编程的未来方向。

六、MVC的优点

大部分用过程语言比如ASP、PHP开发出来的Web应用，初始的开发模板就是混合层的数据编程。例如，直接向数据库发送请求并用HTML显示,开发速度往往比较快,但由于数据页面的分离不是很直接,因而很难体现出业务模型的样子或者模型的重用性。产品设计弹性力度很小，很难满足用户的变化性需求。MVC要求对应用分层，虽然要花费额外的工作，但产品的结构清晰，产品的应用通过模型可以得到更好地体现。
　　首先，最重要的是应该有多个视图对应一个模型的能力。在目前用户需求的快速变化下，可能有多种方式访问应用的要求。例如，订单模型可能有本系统的订单，也有网上订单，或者其他系统的订单，但对于订单的处理都是一样，也就是说订单的处理是一致的。按MVC设计模式，一个订单模型以及多个视图即可解决问题。这样减少了代码的复制，即减少了代码的维护量，一旦模型发生改变，也易于维护。 其次，由于模型返回的数据不带任何显示格式，因而这些模型也可直接应用于接口的使用。
　　再次，由于一个应用被分离为三层，因此有时改变其中的一层就能满足应用的改变。一个应用的业务流程或者业务规则的改变只需改动MVC的模型层。
　　控制层的概念也很有效，由于它把不同的模型和不同的视图组合在一起完成不同的请求，因此，控制层可以说是包含了用户请求权限的概念。
　　最后，它还有利于软件工程化管理。由于不同的层各司其职，每一层不同的应用具有某些相同的特征，有利于通过工程化、工具化产生管理程序代码。

七、MVC的不足

MVC的不足体现在以下几个方面：
　　（1）增加了系统结构和实现的复杂性。对于简单的界面，严格遵循MVC，使模型、视图与控制器分离，会增加结构的复杂性，并可能产生过多的更新操作，降低运行效率。
　　（2）视图与控制器间的过于紧密的连接。视图与控制器是相互分离，但确实联系紧密的部件，视图没有控制器的存在，其应用是很有限的，反之亦然，这样就妨碍了他们的独立重用。
　　（3）视图对模型数据的低效率访问。依据模型操作接口的不同，视图可能需要多次调用才能获得足够的显示数据。对未变化数据的不必要的频繁访问，也将损害操作性能。
　　（4） 目前，一般高级的界面工具或构造器不支持MVC模式。改造这些工具以适应MVC需要和建立分离的部件的代价是很高的，从而造成使用MVC的困难。