Android App 架构演变

最近App项目(MVC架构)越做越大,协同开发效率较低,维护困难,所以产生了调整架构的想法,在 简书、csdn、知乎上看了不少文章,感觉知乎用户 0x8421bcd 对于“Android项目开发如何设计整体架构?”的回答颇为精彩,在此引用,鞠躬感谢!

0. 前言

想要设计App的整体框架,首先要清楚我们做的是什么。一般我们与网络交互数据的方式有两种:主动请求(http)和长连接推送。
结合网络交互数据的方式来说一下我们开发的App的类型和特点:

  • 数据展示类型的App
    特点是页面多,需要频繁调用后端接口进行数据交互,以http请求为主;推送模块,IM类型App的IM核心功能以长连接为主,比较看重电量、流量消耗。
  • 手机助手类App
    主要着眼于系统API的调用,达到辅助管理系统的目的,网络调用的方式以http为主。
  • 游戏
    一般分为游戏引擎和业务逻辑,业务脚本化编写,网络以长连接为主,http为辅。

一般我们做的App都是类型1,简要来说这类app的主要工作就是把服务端的数据拉下来给用户展示,把用户在客户端修改的数据上传给服务端处理,所以这类App的网络调用相当频繁,而且需要考虑到网络差、没网络等情况下App能够正常运行。

成熟的商业应用的网络调用一般是如下流程:UI发起请求 -> 检查缓存 -> 调用网络模块 -> 解析返回JSON / 统一处理异常 -> JSON对象映射为Java对象 -> 缓存 -> UI获取数据并展示,这之中可以看到很明显职责划分,即:数据获取;数据管理;数据展示。确定了职责,就可以进入正题了。

1. MVC架构

Android最原生也是最基础的架构,可以理解为MVC(Model-View-Controller),Controller即是Activity和Fragment,但是这两者掌握了Android系统中绝大多数的资源,并且在内部直接控制View,因此MVC架构一般是以Activity和Fragment为核心,将网络模块,数据库管理模块,文件管理模块,常用工具类等分离成若干工具类包,供Activity和Fragment使用。


MVC Frame.png

这是比较基础的Android项目架构,市面上大部分App都是这种造型。

  • 优点
    开发简单,以页面为导向;如果构建水平可以,项目就已经基本实现模块化,基于Activity、Fragment这两个上帝般的存在,很多事情直接就妥了,不用绕。
  • 缺点
    维护难,因为是以页面为导向的,有些需要共用的业务逻辑就会很烦,don't repeat your self, 你要不要repeat ?不想repeat就要写模块,慢慢的项目就会多出一堆乱七八糟的小模块。另一方面,测试很困难,因为所有的数据处理都在Activity和Fragment,假如现在想先用假数据显示,就要直接改Activity和Fragment的数据控制逻辑。还有个最恼火的问题,那就是业务复杂起来后Activity和Fragment的代码量激增,举一个例子,电商App的购物车,如果只是管理一下购物车中的商品,无非就是查、删、改调用,列表管理,300多行代码应该就搞定了,假如现在加了个优惠券提示呢?光优惠券不够,还有满减,还有凑单,要计算运费。还要能领取优惠券…… 噢,忘了一般来说还有一个商品推荐,好了现在有两个列表要管理了,你觉得CartActivity 2000行代码能止住么?在上面这些缺点的描述中,可以看到一个很大的痛点在于:Activity和Fragment不应该管这么多数据处理逻辑

2. 分层架构(在MVC的基础上分层)

如果仔细看自己的项目,可以发现绝大多数数据处理的代码是不需要使用Activity和Fragment持有的资源的(比如Context),而很多时候我们需要多个页面共用一套数据和请求逻辑,很经典的例子是应用中的User对象,一般来说都是全局单例。这些全局的数据源写多了,很容易就能想到将数据处理统一抽出来形成一层,向上层提供数据接口,而上层并不关心数据的来源(内存,缓存,网络),因为不用从Activity和Fragment拿资源而且主要工作是数据处理,所以这一层是UI无关的,大幅提升了复用性,我把这一层称为DataManager层。
这是我一个项目的包结构:

MVC-Hierarchy.png

Activity和Fragment剥离了数据处理的责任后,持有DataManager的引用,负责获取数据并展示,向DataManager传递数据,绝不进行网络请求和缓存读写。
image.png

举个栗子,分页加载。一般来说分页加载接口返回的数据是这样的:

{
    "code":0,
    "message":"success",
    "data":{
        "page":1,
        "totalPage":10,
        "pageSize":20,
        "total":200,
        "list":[......]
    }   
}

在传统的写法中,一般在Activity/Fragment中缓存page,totalPage,pageSize去进行分页请求,根据请求结果刷新数据并判断是否还有更多;每一个分页接口都要写一遍,假如把这段逻辑放到DataManager会怎么样?我是这么写的:

//定义回调接口
public interface ActionCallback<T> {
    void onSuccess(T data);

    void onFailure(String message, Throwable e);
}

分页加载DataManager实现

public class PageLoadDataManager extends BaseDataManager {
    private static final int PAGE_COUNT = 20;

    private List<Data> mDataList = new ArrayList<>();
    private int currentPage = 0;
    private int totalPage = 0;

    public PageLoadDataManager() {
        // init something......
    }

    public void loadData(final boolean refresh, ActionListener<Boolean> listener) {
        if (refresh) {
            currentPage = 0;
        }
        currentPage++;
        RequestParams params = new RequestParams();
        params.put("page", currentPage);
        Request request = new Request(url, params);
        request.request(new RequestCallback(){
           @Override 
           public void onSuccess(JSONObject data) {
               if (refresh) {
                    mDataList.clear();
               }
               totalPage = response.optInt("total_page");
               // 返回数据添加到 mDataList ......
               if (listener != null) {
                   boolean hasMore = currentPage <= totalPage
                   listener.onSuccess(hasMore);
               }
           }
           @Override 
           public void onFailure(String message, Throwable e) {
               if (listener != null) {
                   listener.onFailure(message, e);
               }
           }
        });
    }
    public List<Data> getDataList() {
        return mDataList;
    }
}

Activity/Fragment初始化DataManager之后,只需要将数据源绑定到Adapter,loadData设置的回调告诉上层还有没有更多数据,UI层调用adapter.notifyDataSetChanged( );至于数据从哪来,分页逻辑,根本不需要UI层管理。UI层只需要通过loadData(refresh),告诉DataManager是否需要重新加载分页,与下拉刷新的逻辑完美契合。

当然,在此基础上实现数据库缓存读写,也毫无压力。DataManager也很容易实现对某一数据的多个接口的统一管理,通过单例模式或者其他管理方法,将数据配发给多个页面。

  • 优点:大幅减轻Activity/Fragment的压力,实现数据统一管理,DataManager层成为了一个UI无关的AppSDK层.
  • 缺点:需要添加嵌套回调,这个问题在引入RxJava之后被完美处理。

其实到了这一步,已经能满足大多数几万行代码规模中小App的框架需求了,而且分层架构统一处理数据以及代码复用度高的特点,使得项目中按照框架思路实现业务成为最快速可靠的开发方法。我认为一个优秀的框架,很重要的特性就是方便业务开发而不是给开发找麻烦,比如在分层设计过后,就算开发时间再紧张,依托分层框架依然是最快最保险的开发方法,假如某个接口直接在UI中写了,就意味着数据管理层提供的一切便利都无法直接使用,而且假如其他UI用到这个接口,还得再复制粘贴一遍改来改去,相反,依托框架,网络调用只实现一遍,上层即可重复使用这一业务接口(比较典型的:关注、收藏等),即便如此,项目规模进一步往上之后,DataManager,Activity/Fragment的压力仍然会增大,更高的测试需求,要求进一步分离Activity/Fragment的代码。这时候就可以看看MVP和MVVM了。

3. MVP架构

MVC的C是即持有具体Model,又持有具体View,所以C很臃肿,分层架构就算抽出了DataManager,实质上仍然是一个MVC架构,而MVP和MVVM则是C持有具体View这个问题做了点文章,其中MVP就是将大量的View <-> Model 交互剥离出来交由Presenter,Presenter持有抽象的View。

在去年写这个回答的时候,我曾经写过这么一段:看上去很美好,但是网上很多博客的那种Demo写法我在尝试应用中发现并不实用,就是抽象出很多View接口,然后建立Presenter类来作为Presenter,这样做写些简单的列表获取,登录之类看起来很漂亮,好像做到了代码分离,但是业务场景一复杂就有点蛋疼

那个时候我还仅仅只是尝试,不实用是一个很感性的认识,也没有多说,那时候是在做一个商城应用,使用MVP编写诸如购物车之类复杂场景的时候遇到了很大的困难,以至于让我怀疑我是不是在用MVP给自己找麻烦,写登录这些还好,写到购物车的时候我就开始怀疑人生了。一个ICartView,我要写多少接口?购物车查删改、优惠券满减查、凑单、价格计算、运费……二十个接口少不了吧?那么这个抽象的View除了给CartActivity用,还有其它什么卵用吗?假如我写成ICartView,IBonusView,IXXXView……可是有的界面并不需要删改购物车列表啊,难道我还要再细分?然后让Activity实现一堆接口?搞成这个样子,假如哪天需求变了怎么办……Presenter听起来很吊,主导者啊,但是没有Activity和Fragment的资源啊,我要怎么才能让它主导?需要获取系统的一些信息(需要Context)的时候怎么办?不持有Context难道再开接口吗?写这么多接口,接口实现,Presenter,多写了几百行代码n个类,就为了把1~200行代码从Activity移出去?还是放弃吧……

后来Google出了TODO-MVP,但是发现跟上面那种Demo写法一样很麻烦,我也没有实际运用。后来反编译了某个大型App,发现其正好是MVP架构,于是仔细看了一下代码,就如同我最开始的想法,一个IXXXView有多少功能就写多少接口。再看看Presenter的实现,我忽然就明白我为什么会感觉不实用了:

任何想要构建一个其他什么东西取代Activity/Fragment地位的尝试都是自找麻烦

MVP正是一个典型。既然MVP把Activity/Fragment抽象为View,那么就意味着当它作为一个抽象View去使用的时候,生命周期,Context这些极其重要的资源Presenter是看不到的,但是这些东西是不可能不使用的。为了能让Presenter使用到这些,Presenter就必须持有Context,绑定Activity、Fragment的生命周期,就算如此,在一些需要确定使用Activity、Fragment的场合,仍需要使用强制转型。正因为Presenter这个“主导”,导致Presenter和Activity/Fragment高度绑定,Presenter和IXXXView,没有什么复用性。这是我对目前Android MVP的一点看法,如果有小伙伴有比较好的实践经验,可以在评论告诉我。

4. MVVM(Model-View-ViewModel)架构

在我研究MVP的时间点,MVVM也是一个很火的概念,基于data-binding框架的demo也很多,但是我看过之后立刻否决了这个方案,大部分应用在从接口获取数据后都会进行数据变换,哪怕拿到一个图片URL都会在Java层添加后缀获取缩略图,有的要根据数据源控制View大小,显隐,XML能做的事情太少了,如果将Model绑定到XML,大规模应用将会面临多少坑……

MVVM相比于MVP,最重要的一个概念就是“数据绑定”!Presenter还持有抽象的View,ViewModel连这个都不需要,View通过ViewModel订阅其所需的数据源,ViewModel向View提供改变数据的接口,当View的操作引起数据改变或者数据源发生改变时,ViewModel通过订阅告知View,View进行视图更新。这就是MVVM吸引人的地方,ViewModel只提供数据订阅和数据接口,做到了与UI分离,ViewModel体量比Presenter小,复用性要比Presenter强太多,而且基于分层架构可以做到小幅修改就能实现。唯一的痛点在于:如何实现数据绑定?

之前提到的data-binding,并不是那么如意,而这次Google I/O 2017放出的android-architecture-components则很好的解决了这个问题。

  • ViewModel组件
    规范了ViewModel的所处地位,生命周期,生成方式,以及一个Activity下多个Fragment共享ViewModel数据的问题
  • LiveData组件
    提供了在Java层面View订阅ViewModel数据源的实现方案,很轻量。

ViewModel的引入能够很好应对Activity销毁重建时大规模数据的恢复问题,以及多个界面依赖一个接口返回数据的场景,在这两个组件的规范下实现MVVM架构会十分容易,而且十分有意义。

由于我已经在项目中大规模使用了RxJava,因此数据绑定我是采用RxJava方案实现的

关于使用 android-architecture-components 组件实现MVVM的方案可以参考:
googlesamples/android-architecture-components
关于 新型MVVM结构的思路,推荐这三篇文章
Android官方架构组件指南
Android官方架构组件介绍之ViewModel
Android官方架构组件介绍之LiveData

5. 组件化和插件化

这两年来这两个概念很火,但需要注意的一点是,这两个概念和上面的东西并不是一个层级的,组件化和插件化是比上面说的那一堆乱七八糟更上层的东西,是针对整个大工程下的若干小模块来说的,而这些小模块怎样搭建,则还是上面那些内容:)

6. 一点总结

一般来说我们做App,比如小外包,其实是用不到MVP,MVVM这样的架构的,一个分层架构就足以让我们快速高效的开发出App,选用什么框架,不仅要看你的应用类型,也要看你的应用规模,在分层架构的基础上,只要接口实现的足够好,代码够规范,切换到MVVM这样的架构也不是什么很难的事情。

如果你有现成成熟的框架那无需多言,但如果你的应用只有几千行代码,为了追求MVVM,写了十几个类,踩了若干坑,只为了把一个Activity中的几十行代码抽到ViewModel里面,岂不是南辕北辙?

最后分享一个我自己的代码库和基础框架工程,有没集成RxJava的基础分支、集成了RxJava的分层框架分支,还有一个使用android-arch-components的mvvm-rx分支,目前网络调用这块还不怎么完善,后面会逐步完善演示示例,希望能帮助到大家。

ShonLin/QuickDevFramework

最后鸣谢:知乎 0x8421bcd

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