Android应用程序MVC框架实例分析
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);
}
}
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 List<Handler> outboxHandlers = new ArrayList<Handler>();
// 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);
}
}
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);
}
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();
}
}
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();
}
}
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 List<Listener> listeners = new ArrayList<Listener>();
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);
}
}
}
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;
}
}
View代码如下：
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:orientation="vertical" tools:context="com.demo.controller.MvcActivity" > <TextView android:id="@+id/data_view" style="@android:style/TextAppearance.Large" android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_margin="20dp" android:gravity="center" android:text="" /> <LinearLayout android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal" android:weightSum="2.0" > <Button android:id="@+id/update" android:layout_width="0px" android:layout_height="wrap_content" android:layout_weight="1.0" android:text="Update" /> <Button android:id="@+id/quit" android:layout_width="0px" android:layout_height="wrap_content" android:layout_weight="1.0" android:text="Quit" /> </LinearLayout> <ProgressBar android:id="@+id/progress_bar" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_gravity="center_horizontal" android:indeterminate="true" android:visibility="gone" /> </LinearLayout>
更加详细的MPV模型解析：
