常见的架构模式有哪些
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。
二、不使用架构之前 App 是怎么开发的
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:
- EditText 接受用户输入的内容
- 处理用户输入的数据
- 数据处理后输出到 TextView 中
- 点击 Button 清空用户的输入
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:
首先在 xml 设计界面
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<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical"
android:padding="10dp"
tools:context=".MainActivity">
<TextView
android:id="@+id/titleText"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="Normal" />
<EditText
android:id="@+id/edit"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="50dp"
android:textColor="@android:color/darker_gray" />
<TextView
android:id="@+id/msgText"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="30dp"
android:layout_marginTop="10dp"
android:text="default msg"
android:textColor="@android:color/darker_gray" />
<TextView
android:id="@+id/clearText"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="30dp"
android:layout_marginTop="10dp"
android:background="@color/colorPrimary"
android:gravity="center"
android:text="clear"
android:textColor="@android:color/white" />
</LinearLayout>- 在 Activity / Fragment 中获取 View,进行事件监听
- 通过 View 事件获取数据后进行处理
设置处理后的数据给 View 代码如下:
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45class 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。
#MVC 架构
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。
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:
1 | // 数据模型接口,定义了数据模型的操作 |
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。
1 | class HandleModel : IModel { |
- 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。
1 | class HandleController : IController { |
- 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。
1 | class MVCFragment : Fragment(), IView { |
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
MVP 架构
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。
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:
1 | // 模型接口,定义了数据模型的操作 |
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
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26class 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。
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57class 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。
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29class 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()
}
}
- 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
MVVM 架构
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。
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:
1 | // ViewModel 接口,定义了逻辑操作 |
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。
1 | class HandleModel : IModel { |
- 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。
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- View 实现
看一下 View 中的数据绑定。
1 | class MVVMFragment : Fragment() { |
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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、
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
架构模式的运用
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~