问题提出:如何优雅地分离出应用程序的状态、用户交互和数据表现?如何通过框架体现工程的高性能、高灵活性、高响应性?
MVC定义:model、view、controller三者的有机组合,分别表示:模型、视图和控制。
这个模式认为:程序不论简单还是复杂,从结构上来看,都可以分为三个层次。
下图展示了MVC程序框架在Android应用程序中的使用,以及各个层次使用哪些组件担当:
1)最上面一层,是直接面向于最终用户的“视图层”(View)。它是提供给用户的操作界面,是程序的外壳。界面就是各种UI组件(XML布局或者Java自定义控件对象)。只负责展示数据,同时接收控制器传过来的结果。
2)最底下的一层,是核心的“数据层”(Model),也就是程序需要操作的数据或信息(系统中的业务逻辑部分)。通常是数据库SQLite、网络请求的JSON、本地XML或者Java对象数据。它代表了一些实体类,用来描述业务逻辑怎么组合,同时也为数据定义业务规则;
3)中间的一层,就是“控制层”(controller),负责根据用户从“视图层”输入的指令,选取“数据层”中的数据,然后对其进行相应的操作,产生最终的结果(可以分派用户的请求并选择恰当的视图以用于显示,同时也可以解释用户的数据并将它们映射为模型层可执行的操作)。控制器是与应用程序相关联的动作集合,负责处理待响应的请求。通过界面响应用户输入,通过模型层处理数据,最后返回结果给界面。控制器扮演着模型和界面的粘合剂角色。
抽象一点,上述模型可以抽象为下述结果:
展示了从Activity接收用于点击输入,控制器响应用户输入并发起Internet请求数据(网络请求),响应结果经过模型层转换,最后控制器取到模型层数据并通知界面进行刷新。
更加简化的MVC模型如下:
或者是下述结果:
在Android中,View和Model也是有关联的,从而抽象为下述图:
上述的三个层次是紧密联系,且是相互独立的,每一层的变化不影响其他层次。每一层都对外提供接口,供上面一层调用。软件因而实现模块化,修改外观或者变更数据都不用修改其他层次,大大方便了维护和升级。
一个逻辑模型可以对于多种视图模型,比如一批统计数据可以分别用柱状图、饼状图来显示结果;一种视图模型也可以对应多种逻辑模型。使用MVC的目的就是将M和V的实现代码分离,从而使同一个程序可以使用不同的表现形式,而Controller存在的目的则是确保M改变,V应该同步更新。
使用计算器这个例子作为实例进行分析:外部的按钮和上面的显示条,就是“视图层”;需要运算的数字就是“数据层”;执行加减乘除的内部运算步骤就是“控制层”。每一层执行不同的功能,整个程序的结构很清晰。
MVC的好处在于:从用户的角度出发,用户可以根据自己的需求,选择自己合适浏览数据的方式。比如说,对于一篇在线文档,用户可以选择以HTML网页的方式阅读,也可以选择以pdf的方式阅读。从开发者的角度来看,MVC把应用程序的逻辑层与界面完全分开。
Android应用程序中,MVC框架是如何实现的?都充当什么角色?
1. View接受用户的交互请求;
2. View将请求转交给Controller;
3. Controller(用户做的动作比如:update数据,删除指定名字的学生等等)操作Model进行数据更新(根据用户指示,执行底层的数据动作等等);
4. 数据更新之后,Model通知View数据变化;
5. View显示更新之后的数据;
M层适合做一些业务逻辑处理,比如数据库存取操作、网络操作、复杂的算法等耗时操作;
V层显示数据部分,XML布局可以视为是V层,显示Model层的数据结果;
C层适合使用Activity担当,Android中Activity用于处理用户交互问题(发起业务请求),读取用户输入(等待业务处理结果),响应用户点击等等事件。
MainActivity.java代码如下:
package com.demo.controller; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.C_DATA; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.C_QUIT; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.C_UPDATE_FINISHED; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.C_UPDATE_STARTED; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.V_REQUEST_DATA; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.V_REQUEST_QUIT; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.V_REQUEST_UPDATE; import android.app.Activity; import android.os.Bundle; import android.os.Handler; import android.os.Handler.Callback; import android.os.Message; import android.util.Log; import android.view.View; import android.widget.ProgressBar; import android.widget.TextView; import com.demo.R; import com.demo.model.Model; import com.demo.model.ModelData; import com.demo.utils.LogUtil; public class MvcActivity extends Activity implements Callback, View.OnClickListener { private static final String TAG = MvcActivity.class.getSimpleName(); private Controller controller; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); findViewById(R.id.update).setOnClickListener(this); findViewById(R.id.quit).setOnClickListener(this); // 初始化层次结构中的交互 controller = new Controller(new Model()); // 使用MvcActivity所在的主线程初始化outBox中的Handler controller.addOutboxHandler(new Handler(MvcActivity.this)); // Controller层发送请求数据的Message controller.getInboxHandler().sendEmptyMessage(V_REQUEST_DATA); } @Override public void onClick(View v) { // 接收用户输入 switch (v.getId()) { case R.id.update: LogUtil.d(TAG, "User click input: R.id.update"); // 接收用户输入并得到Controller层响应,Controller层发送请求数据的Message controller.getInboxHandler().sendEmptyMessage(V_REQUEST_UPDATE); break; case R.id.quit: LogUtil.d(TAG, "User click input: R.id.quit"); // 接收用户输入并得到Controller层响应,Controller层发送请求数据的Message controller.getInboxHandler().sendEmptyMessage(V_REQUEST_QUIT); break; } } @Override public boolean handleMessage(Message msg) { Log.d(TAG, "Received message: " + msg); switch (msg.what) { case C_QUIT: // 接收Controller层输入,准备退出应用 onQuit(); return true; case C_DATA: // 将数据显示到View层 onData((ModelData) msg.obj); return true; case C_UPDATE_STARTED: // (状态)正在后台请求数据 onUpdateStarted(); return true; case C_UPDATE_FINISHED: // (状态)后台请求数据结束,准备显示 onUpdateFinished(); return true; } return false; } @Override protected void onDestroy() { try { controller.dispose(); } catch (Throwable t) { LogUtil.d(TAG, "Failed to destroy the controller"); } super.onDestroy(); } /** * <功能描述> Controller层做出update响应,更新View层 * * @return void [返回类型说明] */ private void onQuit() { LogUtil.d(TAG, "Activity quitting"); finish(); } /** * <功能描述> 从Controller层传递过来的Message,表明获取到返回的数据,更新View * * @param data [参数说明] * @return void [返回类型说明] */ private void onData(ModelData data) { LogUtil.d(TAG, "onData::running..."); TextView dataView = (TextView) findViewById(R.id.data_view); dataView.setText("The answer is " + data.getAnswer()); } /** * <功能描述> 开始Update数据显示ProgressBar * * @return void [返回类型说明] */ private void onUpdateStarted() { LogUtil.d(TAG, "onUpdateStarted::running..."); ProgressBar progressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progress_bar); progressBar.setVisibility(View.VISIBLE); } /** * <功能描述> Update数据过程结束后,ProgressBar消失,显示数据 * * @return void [返回类型说明] */ private void onUpdateFinished() { LogUtil.d(TAG, "onUpdateFinished::running..."); ProgressBar progressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progress_bar); progressBar.setVisibility(View.GONE); controller.getInboxHandler().sendEmptyMessage(V_REQUEST_DATA); } } 功能描述> 功能描述> 功能描述> 功能描述>
Controller.java代码如下:
package com.demo.controller; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.C_QUIT; import android.os.Handler; import android.os.HandlerThread; import android.os.Message; import com.demo.model.Model; import com.demo.utils.LogUtil; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Controller { private static final String TAG = Controller.class.getSimpleName(); private final Model model; // 使用HandlerThread、Handler、Message机制实现不同层的消息通信 // inBox:用于接收从View层发送的Message private final HandlerThread inboxHandlerThread; private final Handler inboxHandler; // outBox:用于Controller给View发送Message private final ListoutboxHandlers = new ArrayList (); // 将消息处理委托给ControllerState,不在Controller中处理Message private ControllerState state; /** * <默认构造函数> Controller层初始化 */ public Controller(Model model) { this.model = model; // Handler就存在于该Thread子线程(也就是工作线程)中 inboxHandlerThread = new HandlerThread("Controller Inbox"); inboxHandlerThread.start(); // HandlerThread的getLooper()获取到Handler实例 inboxHandler = new Handler(inboxHandlerThread.getLooper()) { @Override public void handleMessage(Message msg) { Controller.this.handleMessage(msg); } }; // 初始化ControllerState,准备接受Message this.state = new ReadyState(this); } // 处理从View层传递过来的Message private void handleMessage(Message msg) { LogUtil.d(TAG, "handleMessage::Received message...msg.what=" + msg.what); // 把消息处理委托给它的 ControllerState if (!state.handleMessage(msg)) { LogUtil.d(TAG, "Unknown message: " + msg); } } /** * <功能描述> inboxHandlerThread退出 * * @return void [返回类型说明] */ public final void dispose() { inboxHandlerThread.getLooper().quit(); } /** * <功能描述> 获取inBox的Handler实例,并返回该实例 * * @return [参数说明] * @return Handler [返回类型说明] */ public final Handler getInboxHandler() { return inboxHandler; } /** * <功能描述> 增加Handler到outBox中;outBox用于Controller传送Message到View层 * * @param handler [参数说明] * @return void [返回类型说明] */ public final void addOutboxHandler(Handler handler) { outboxHandlers.add(handler); } /** * <功能描述> 从outBox移除Handler * * @param handler [参数说明] * @return void [返回类型说明] */ public final void removeOutboxHandler(Handler handler) { outboxHandlers.remove(handler); } /** * <功能描述> 更新Controller的状态,ReadyState和UpdatingState之间的切换 * * @param newState [参数说明] * @return void [返回类型说明] */ final void changeState(ControllerState newState) { LogUtil.d(TAG, String.format("Changing state from %s to %s", state, newState)); state = newState; } /** * <功能描述> Controller层向View层发送Message * * @param what * @param arg1 * @param arg2 * @param obj [参数说明] * @return void [返回类型说明] */ final void notifyOutboxHandlers(int what, int arg1, int arg2, Object obj) { LogUtil.d(TAG, "notifyOutboxHandlers::running...what=" + what); if (outboxHandlers.isEmpty()) { LogUtil.d(TAG, String.format( "No outbox handler to handle outgoing message (%d)", what)); } else { for (Handler handler : outboxHandlers) { Message msg = Message.obtain(handler, what, arg1, arg2, obj); msg.sendToTarget(); } } } /** * <功能描述> 获取到Model层 * * @return [参数说明] * @return Model [返回类型说明] */ final Model getModel() { return model; } /** * <功能描述> 接收用户输入,准备退出应用 * * @return void [返回类型说明] */ final void quit() { notifyOutboxHandlers(C_QUIT, 0, 0, null); } } 功能描述> 功能描述> 功能描述> 功能描述> 功能描述> 功能描述> 功能描述> 功能描述> 默认构造函数>
ControllerState.java代码如下:
package com.demo.controller; import android.os.Message; /** * <功能描述> 将Controller层的消息处理逻辑转交给ControllerState处理;ControllerState有两个实现类: * ReadyState和UpdatingState * * @author Administrator */ public interface ControllerState { boolean handleMessage(Message msg); } 功能描述>
ReadyState.java代码如下:
package com.demo.controller; import android.os.Message; import com.demo.utils.LogUtil; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.*; /** * <功能描述> 数据更新的状态之一:准备阶段,最前面的状态 * * @author Administrator */ final class ReadyState implements ControllerState { private static final String TAG = ReadyState.class.getSimpleName(); private final Controller controller; public ReadyState(Controller controller) { this.controller = controller; } @Override public final boolean handleMessage(Message msg) { LogUtil.d(TAG, "handleMessage::running...msg.what=" + msg.what); switch (msg.what) { case V_REQUEST_QUIT: // 从View层获取到的Quite消息 onRequestQuit(); return true; case V_REQUEST_UPDATE: // 从View层获取到的Update的消息 onRequestUpdate(); return true; case V_REQUEST_DATA: // 从View层获取到的更新数据的消息 onRequestData(); return true; } return false; } /** * <功能描述> 请求数据 * * @return void [返回类型说明] */ private void onRequestData() { LogUtil.d(TAG, "onRequestData::running..."); controller.notifyOutboxHandlers(C_DATA, 0, 0, controller.getModel() .getData()); } /** * <功能描述> 请求更新数据,并更改Controller的状态 * * @return void [返回类型说明] */ private void onRequestUpdate() { LogUtil.d(TAG, "onRequestUpdate::running..."); // 状态返回给Controller层,并将状态改变为UpdatingState controller.changeState(new UpdatingState(controller)); } private void onRequestQuit() { LogUtil.d(TAG, "onRequestQuit::running..."); controller.quit(); } } 功能描述> 功能描述> 功能描述>
UpdatingState.java代码如下:
package com.demo.controller; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.C_UPDATE_FINISHED; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.C_UPDATE_STARTED; import static com.demo.controller.ControllerProtocol.V_REQUEST_QUIT; import android.os.Message; import com.demo.utils.LogUtil; /** * <功能描述> 数据更新的状态之一:正在更新阶段 * * @author Administrator */ final class UpdatingState implements ControllerState { private static final String TAG = UpdatingState.class.getSimpleName(); private final Controller controller; private final Thread updateThread; public UpdatingState(Controller controller) { this.controller = controller; // 新建一个Thread工作线程 updateThread = new Thread("Model Update") { @Override public void run() { Controller controller = UpdatingState.this.controller; try { // 在工作线程中执行数据请求(抽象为相对耗时的操作),可为其他:数据库操作 controller.getModel().updateData(); } catch (Throwable t) { LogUtil.d(TAG, "Error in the update thread"); } finally { // controller.getModel().updateData()执行完后,反馈数据给Controller层 notifyControllerOfCompletion(); } } }; updateThread.start(); // Controller层向View层发送Message,开始更新数据 controller.notifyOutboxHandlers(C_UPDATE_STARTED, 0, 0, null); } @Override public boolean handleMessage(Message msg) { LogUtil.d(TAG, "handleMessage::msg.what=" + msg.what); switch (msg.what) { case V_REQUEST_QUIT: onRequestQuit(); return true; } return false; } /** * <功能描述> 数据获取到后,最终会反馈给Controller层 * * @return void [返回类型说明] */ private void notifyControllerOfCompletion() { LogUtil.d(TAG, "notifyControllerOfCompletion::starting..."); controller.getInboxHandler().post(new Runnable() { @Override public void run() { // 将状态改变为ReadyState controller.changeState(new ReadyState(controller)); // 并通知结束更新 controller.notifyOutboxHandlers(C_UPDATE_FINISHED, 0, 0, null); } }); } private void onRequestQuit() { LogUtil.d(TAG, "onRequestQuit::starting..."); updateThread.interrupt(); controller.quit(); } } 功能描述> 功能描述>
ControllerProtocal.java代码如下:
package com.demo.controller; public interface ControllerProtocol { // 从View层传递的Message int V_REQUEST_QUIT = 101; int V_REQUEST_UPDATE = 102; int V_REQUEST_DATA = 103; // 从Controller层传递的Message int C_QUIT = 201; int C_UPDATE_STARTED = 202; int C_UPDATE_FINISHED = 203; int C_DATA = 204; // obj = (ModelData) data }
Model.java代码如下:
package com.demo.model; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.Random; import android.os.SystemClock; import com.demo.utils.LogUtil; /** * <功能描述> 专指Model层;使用ThreadSafe指示是线程安全的 * * @author Administrator */ public class Model { private static final String TAG = Model.class.getSimpleName(); public interface Listener { void onModelStateUpdated(Model model); } // Model模型中包含有ModelData private ModelData data = new ModelData(0); private final Listlisteners = new ArrayList 功能描述>(); public Model() { LogUtil.d(TAG, "Model constructer.."); } public final ModelData getData() { synchronized (this) { return data; } } /** * <功能描述> 更新数据 * * @return void [返回类型说明] */ public final void updateData() { // 可能是请求服务器数据,执行繁重的计算 SystemClock.sleep(3000); ModelData newData = new ModelData(new Random().nextInt(10) + 1); synchronized (this) { data = newData; } synchronized (listeners) { for (Listener listener : listeners) { listener.onModelStateUpdated(this); } } } /** * <功能描述> 增加监听器 * * @param listener [参数说明] * @return void [返回类型说明] */ public final void addListener(Listener listener) { synchronized (listeners) { listeners.add(listener); } } /** * <功能描述> 移除监听器 * * @param listener [参数说明] * @return void [返回类型说明] */ public final void removeListener(Listener listener) { synchronized (listeners) { listeners.remove(listener); } } } 功能描述> 功能描述> 功能描述>
ModelData.java代码如下:
package com.demo.model; import com.demo.utils.LogUtil; import java.io.Serializable; /** * <功能描述> Model层中的数据,指示数据层的状态;Immutable指示是不变的 * * @author Administrator */ public final class ModelData implements Serializable { private static final String TAG = ModelData.class.getSimpleName(); private static final long serialVersionUID = 1L; private final int answer; public ModelData(int answer) { LogUtil.d(TAG, "ModelData::answer=" + answer); this.answer = answer; } public final int getAnswer() { LogUtil.d(TAG, "getAnswer::answer=" + answer); return answer; } } 功能描述>
View代码如下:
更加详细的MPV模型解析: