Android 架构

谈一谈在两个商业项目中使用MVI架构后的感悟

2022-08-29  本文已影响0人  我爱田Hebe

前言

MVI并非新兴事物，在2020年时亦曾有通过撰写一篇文章与诸位读者探讨一二的念头。

当时项目采用MVP分层设计，组员的代码风格差异也较大，代码中类职责赋予与封装风格各成一套，随着业务急速膨胀，代码越发混乱。试图用 MVI架构 + 单向流 形成 掣肘 带来一致风格。 但这种做法不够以人为本，最终采用 "在MVP的基础上进行了适当改造+设计约定的方式" 解决了问题，并未将MVI投入到商业项目中，于是 放弃了纸上谈兵。

在半年前终于有机会在商业项目中进行实践，同诸位谈一谈使用后的 个人感悟 ，并藉此讲透MVI等架构。

所有内容将按照以下要点展开：

内容会很长，我会酌情再写一些 解 ，结合实例和代码演示内容。

两个项目的基本情况

相比于之前的巨型项目，这两个项目的业务量均不大，一个是基于蓝牙和局域网的操控类APP，下午简称APP-A，一个是内部使用的工具，分析公司各个产品的日志，简称APP-B。

虽然他们的业务深度要比一般的APP要深，但在 本质上一致 ，毕竟同类型业务量再多也仅仅是重复运用一套模式 ，并不影响本质。

和诸多项目的本质一致，均符合如下图所示的逻辑分层，并在人机交互过程中执行业务逻辑：

过于絮叨了，我们进入正文。

从架构的理念出发

谨记，实际情况中，MVI、MVVM这些架构均先由Web应用领域提出，用于解决浏览器Web应用研发中的问题。

在后续的应用领域发展过程中，存在共性问题，便引入了这些设计，并结合自身特点进行了拓展。

接下来我们聊一聊理念，不比武功。

图片出自电影一代宗师

MVI的理念

MVI 脱胎于 Model View Intent

官方的这幅图很好的呈现了三者之间的驱动关系：

这张图非常简单，它摒弃了驱动方式的细节，只体现了角色与驱动关系。

注意，只要设计中满足 角色和驱动关系 符合上图，就是MVI架构设计，并不限制 驱动方式的实现细节

经典的MVI驱动细节要比上图复杂很多，下文再聊。

从软件设计的原则出发：职责分离并封装 的目的是 解耦 、 可独立变化、复用。

显然，区别于 MVVM 、 MVP 、 MVC，角色上的差别在于 ViewModel、Presenter、Controller、Intent四者，而它们又是View和Model之间的纽带。除此之外，V和M亦稍有不同。

MVC、MVP

MVC、MVP 中，C和P的职责体现为 控制、调度。

MVP中 V 和 M 完全解耦可独立变化，MVC中 M 直接操作 V 耦合高，在web应用中，C 需要直接操作DOM。

MVVM

MVVM中，提倡 数据驱动， 数据源 被剥离到 VM 中，在 双向绑定框架 的加持下，View层的输入反映为数据的变化，数据的变化驱动视图内容。

显然，VM的职责限于维护数据状态，如有必要，驱动View层消费数据状态， 不必再关注如何操作视图。

一般来说，双向绑定框架已经引入观察者模式实现，可响应式驱动，VM一般没有必要关心 响应式驱动和下游观察者生命周期问题

简单思考之后会发现MVVM的问题，它的侧重点在于 利用双向绑定让开发者专注于数据状态的维护，从操作视图更新中得以解放，它难以解决 无天然状态 问题，例如：按钮点击这类事件。

MVI

在MVI中，结合业务背景将UI事件等内容转换为 Intent ，驱动Model层业务，Model层的业务结果反映为 视图状态 + 事件。

因此View层和Model层之间已经解耦，并可以吸收MVVM中的优点采用如下设计：

下图为经典的MVI原理示意图：

在上文中，我们已经讨论了各个角色的职责，下面逐步展开讨论角色具备的特性和细节知识。

在此之前，还请谨记：合适的才是最好的

没有绝对的最好的设计，只有最合适的设计。

再好的架构，都需要遵循其理念并结合项目因地制宜地进行调整，以获得最佳使用效果。所以请读者诸君务必在阅读时，结合自身项目的情况仔细思考以下问题：

单向数据流动

MVI拥抱了结构复杂，但能够灵活应对业务编码时的各种情况，按部就班即可。

从MVI原理图中，可以清晰的看到 "数据" 的流动方向。 起始于 Intent，经过分类和选择性消费后产生 Result，对应的reducer函数计算后，得到最新的 State （以及裂变出必要的 Event，图中未体现） ，驱动视图。

注意：

即驱动数据流变化的方向是唯一的，在英文中的术语为：Unidirectional Data Flow 简称 UDF。

MVC、MVP中的痛点

前文我们提到，在MVC和MVP中，着眼于 控制、调度 ，并不强调 数据流 的概念。

View和Model间之间的交互，一般有两种编码风格：双向的API调用、单向的API调用+回调：

注意：以下两图并未体现Controller和Presenter细节，仅表意，从View层出发的API调用和回到View层的UI更新

双向API调用如上图。

单向API调用+回调更新UI如上图。

显而易见，这两种方式无法继续抽象，需根据实际业务进行命令式编码。当UI复杂时，难以写出清晰、易读的代码，维护难度激增。

MVVM解决UI更新代码混乱问题

前文我们已经提到：MVVM中通过绑定框架，将UI事件转化为数据变化，驱动业务；业务结果表现为数据变化，驱动UI更新。

显而易见，维护朴素的数据要比直接维护复杂的UI要简单。

但问题也同时产生，data1的变化有两个可能的原因：

因此，框架需要考虑标识数据变化来源、或者其他手段消除方向性所带来的问题。

并且MVVM难以灵活决定的 "何时调用Model层逻辑"，即大多数业务中，都需要结合多个属性的变化形成组合条件来驱动Model层逻辑。

本篇并不重点讨论MVVM，故不再展开MVVM解决循环更新的方案，以及衍生的问题。

尽管如此，MVVM中的数据绑定依旧解决了View层更新繁杂的问题。

用Intent灵活决定何时调用Model

既然数据驱动UI有极大的益处，且View层事件驱动ViewModel的数据变化有很多弊端 （需要建立很高的复杂度） ，那自然需要 趋利避害

仅保留数据驱动UI的部分，并增加Intent用以驱动Model层业务

在于 MVC/MVP 以及 MVVM 对比后不难得出结论：

作者按：我个人认为一个友好的设计，不应当剑走偏锋，而应当大巧不工，能够以力破法，达成 "使用者只需要吃透理论就可以解决各类问题" 的目标。

而MVI在架构角色中设计了Intent的角色：

单一可信数据源

我猜测读者诸君都曾听过这个词，将 单一可信数据源 拆解一下：

在MVI背景下，数据源 指的是视图对应的数据实体，它代表视图的内容状态。

可信指从数据源中获取的数据是 最新的、完整的、可靠的，否则是不可信的，我们没有理由在编码中使用不可信的数据源。

单一是指这样的数据源仅一个。

在经典设计中，其内涵如下图:

借助于数据绑定框架，可以很方便地解决视图更新的问题。

想象一下，此时页面UI非常复杂……

如果僵化的信奉这样的 单一 ，情况会如何呢？

在 APP-A和APP-B中，我分别使用了 DataBinding和Compose，但均无法避免该问题。

何为单一

从机器执行程序的原理上看，我们无法实现 多个内容一致的数据源 在 任意时刻 满足 最新的、可靠的。

将视图视为一个整体，规定它只拥有 一个 可信的数据源。在此基础上看局部的视图，它们也顺其自然地仅拥有一个可信的数据源。

反过来看，当任意的局部视图仅具有一个可信数据源时，整体视图也仅有一个逻辑上的可信数据源。

据此，我们可以对 经典MVI实现 进行一定程度的改造，将ViewState进行局部分解，使得UI绑定部分的业务逻辑更 清晰、干净。

请注意，复杂度不会凭空消失，我们为了让 "UI绑定的业务逻辑更清晰、干净"、"更新UI的计算量更少"，将复杂度转移到了ViewState的拆分。拆分后，将具有 多个视图部件的单一可信数据源，注意，为了不引起额外的麻烦、并且便于维护扩展，建议遵守以下条件：

举个虚拟的例子：用户需要实名认证 且 关注博主 ，才在界面上显示某功能按钮。下面使用代码分别演示。

考虑到RxJava的广泛度依旧高于Kotlin-Coroutine+flow，数据流的实现采用RxJava

注意，考虑到读者可能会编写demo做UDF局部的验证，下文中的代码以示例目的为主，兼顾编写场景冒烟的方便性，流的类型不一定是构建完整UDF的最佳选择。

经典实现

在经典MVI实现中，需要先定义ViewState

data class ViewState(
    /*unique id of current login user*/
    val userId: Int,
    /*true if the current login user has complete real-name verified*/
    val realNameVerified: Boolean,
    /*true if the current login user has followed the author*/
    val hasFollowAuthor: Boolean
) {
}

并定义ViewModel，创建ViewState流，忽略掉其初始化和其他部分

class VM {
    val viewState = BehaviorSubject.create<ViewState>()

    //ignore
}

并定义View层，忽略掉其他部分，简单起见暂时不使用数据绑定框架

class View {

    private val vm = VM()
    lateinit var imgRealNameVerified: ImageView
    lateinit var cbHasFollowAuthor: CheckBox
    lateinit var someButton: Button

    fun onCreate() {
        //ignore view initialize

        vm.viewState.subscribe {
            render(it)
        }
    }

    private fun render(state: ViewState) {
        imgRealNameVerified.isVisible = state.realNameVerified
        cbHasFollowAuthor.isChecked = state.hasFollowAuthor
        someButton.isVisible = state.realNameVerified && state.hasFollowAuthor

        //ignore other
    }
}

在JS中，JSON并不能附加逻辑，基本等价于Java中的POJO，故在数据源外部处理简单逻辑的情况较为常见。而在Java、Kotlin中可以进行适当的优化，适当封装，使得代码更加干净便于维护：

data class ViewState(
    //ignore
) {
    fun isSomeFuncEnabled():Boolean = realNameVerified && hasFollowAuthor
}

class View {
    //ignore

    private fun render(state: ViewState) {
        //...

        someButton.isVisible = state.isSomeFuncEnabled()
    }
}

拆分实现

依旧先定义逻辑上完整的ViewState：

class ComposedViewState(
    /*unique id of current login user*/
    val userId: Int,
) {

    /**
     * real-name-verified observable subject,feed true if the current login user has complete real-name verified
     * */
    val realNameVerified = BehaviorSubject.create<Boolean>()

    /**
     * follow-author observable subject, feed true if the current login user has followed the author
     * */
    val hasFollowAuthor = BehaviorSubject.create<Boolean>()

    val someFuncEnabled = BehaviorSubject.combineLatest(realNameVerified, hasFollowAuthor) { a, b -> a && b }
}

定义ViewModel，子模块数据流均已定义，故而无需再定义全ViewState的流

class VM(val userId: Int) {
    val viewState = ComposedViewState(userId)
    //ignore
}

编写View层的UI绑定，同样简单起见，不使用数据绑定框架

class View {

    private val vm = VM(1)
    lateinit var imgRealNameVerified: ImageView
    lateinit var cbHasFollowAuthor: CheckBox
    lateinit var someButton: Button

    fun onCreate() {
        //ignore view initialize
        bindViewStateWithUI()
    }

    private fun bindViewStateWithUI() {
        vm.viewState.realNameVerified.subscribe {
            renderSection1(it)
        }

        vm.viewState.hasFollowAuthor.subscribe {
            renderSection2(it)
        }

        vm.viewState.someFuncEnabled.subscribe {
            renderSection3(it)
        }
        //...
    }

    private fun renderSection1(foo:Boolean) {
        imgRealNameVerified.isVisible = foo
    }

    private fun renderSection2(foo:Boolean) {
        cbHasFollowAuthor.isChecked = foo
    }

    private fun renderSection3(foo:Boolean) {
        someButton.isVisible = foo
    }
}

例子较为简单，在实际项目中，如果遇到复杂页面，则可以分块进行处理。

注意：实际情况中，并没有必要将每一个子数据源拆分到一个View级别的控件，那样过于啰嗦，例子因非常简单而无法丰满起来。 e.g. 针对每一块视图区，例如作者区域，定义子ViewState类，创建其数据流即可。

作者按：务必评估，在一次Model业务产生的Result中，会引起数据流下游的更新次数。 为避免产生不可预期的问题，可通过类似以下方式，使下游响应次数表现和经典实现的情况一致。

额外定义PartialChange流或者功能等价的流，它用于标识 reduce 计算的开始和结束，可以将此期间的数据流的变化延迟到最后发送终态

更加推荐定义功能上等价的流

class ComposedViewState(
    /*unique id of current login user*/
    val userId: Int,
) {

    internal val changes = BehaviorSubject.create<PartialChange>()

    //ignore

    val someFuncEnabled =
        BehaviorSubject.combineLatest(realNameVerified, hasFollowAuthor) { a, b -> a && b }.sync(PartialChange.Tag, changes)
}

inline fun <reified T, S> Observable<T>.sync(tag: S, sync: BehaviorSubject<S>): Observable<T> {
    return BehaviorSubject.combineLatest(this, sync) { source, syncItem ->
        if (syncItem == tag) {
            syncItem
        } else {
            source
        }
    }.filter { it is T }.cast(T::class.java)
}

修改PartialChange，为reduce函数添加边界：

PartialChange是Model产生的Result的表现物，封装了ViewState的reduce函数逻辑，即如何从 Pre-ViewState 生成 新 ViewState

sealed class PartialChange {
    open fun reduce(state: ComposedViewState) {

    }

    /**
     * 同步标记，从头开始到真实PartialChange之间，流的状态生效
     * */
    object Tag : PartialChange()

    object None : PartialChange()

    class Foo(val a: Boolean, val b: Boolean) : PartialChange() {
        override fun reduce(state: ComposedViewState) {
            state.changes.onNext(Tag)
            state.realNameVerified.onNext(a)
            state.hasFollowAuthor.onNext(b)
            state.changes.onNext(this)
        }
    }
}

要想优雅，需要工具

采用响应式流，避免命令式编码

想来这一点已不需要多做解释。

在Android中，存在 LiveData 组件，它通过简单的方式封装了可观测的数据，但实现方式简单也限制了它的功能 不够强大 。因此，建议使用 RxJava 或者 Kotlin-Coroutine & flow 构建数据流。

本节便不再展开。

采用数据绑定框架

采用 jetpack-compose 或者 DataBinding 均可以移除枯燥的UI命令式逻辑，在APP-A中我使用了DataBinding，在APP-B中我使用了Compose。

在 ViewState的代码很棒时，均可以获得优秀的编程体验，从啰嗦的UI中解放出来。

作者的个人观点:

关于Compose。Compose依旧属于较新的事物，在商业项目中使用存在学习门槛和造轮工作。在目标用户具有较高容忍度的情况下，已然可以进行尝试。

关于DataBinding。一个近乎毁誉参半的工具，关于它的批判，大多集中于：xml中实现的逻辑难以阅读、维护，这实际上是对DataBinding设计的误解而带来的错误使用。

DataBinding本身具有生成VM层的功能，但这一功能并不足够强大，且没有完善的使用指导，而在官方Demo中过度宣传了它，导致大家认为DataBinding就该这样使用。

仅使用基础的数据绑定功能、和Resource或者Context有关的功能（例如字符串模板）、组件生命周期绑定等，适度自定义绑定。

何为状态、何为事件。最后的一公里

首先区别于上文提到的UI事件，这里的状态和事件均产生于数据流的末段，而UI事件处于数据流的首段。

UI事件属于：A possible action that the user can perform that is monitored by an application or the operating system (event listener). When an event occurs an event handler is called which performs a specific task

在展开之前，先用一张图回顾总结上文中对于 单向数据流 & 单一可信数据源 的知识

在 单向数据流动 章节中，提到了MVI的UDF设计：

在 单一可信数据源 章节中，提到View层应当采用 单一可信数据源

在这张图中，我们仅体现了 状态 即 ViewState。

关于GUI程序的认知

在展开前，先聊点理念上的内容。请读者诸君思考下自己对于GUI程序的认知。

作者的理解：

程序狭义上是计算机能识别和执行的一组指令集，编程工作是在程序世界对 客观实体 、 业务逻辑 进行 建模和逻辑表达。

而GUI程序拥有 用户图形界面 , 除了结合硬件接收用户交互输入外，可以将 程序世界中的模型 以 用户图形界面 等方式表现给用户。

表现出来的内容代表着客观实体

其本质目的在于：通过 描述特征属性 、 描述变化过程 等方式让用户感知并理解 客观实体

而除了通过 程序语言描述 、 程序世界模拟展现 外，同样可以通过 自然语言描述 达到目的，这也是产品经理的工作。

当然，产品经理往往需要借助一些工具来提升自己的自然语言表达能力，但无奈的是能用数学公式和逻辑推演表达需求的产品经理太少见了。

写这段只是为了引入 他山之石 。

First-Order logic

在数学、哲学、语言学、计算机科学中，有一个概念 First-Order logic，无论是产品需求还是计算机程序，都可以建立FOL表达。

当然，本篇不讨论FOL，那是一个很庞大且偏离主题的事情。我仅仅是想借用其中的概念。

FOL表达 Event或者State时：

不难理解，变化是瞬时的，连续的变化是可分的。

但在人机交互中，瞬时意义很小，我们的目的在于让用户感知。

例如："好友向你发送了一条消息的场景中"，消息抵达就是Event，它背后潜藏着 "消息数的变化"、"最新消息内容的变化" 等。 在常见的设计中:

而为了让用户感知到，气泡呈现时长并不是瞬时的，但在产品交互设计中依旧将其定义为事件。

分离状态和事件，不是吃饱撑得

看山是山、看水是水

此时此刻，答案已经很明显。

在通用的产品设计中，状态和事件有不同的意义，如果程序中不分离出两者，则必然是自找麻烦，这是公然挑衅 面向对象编程 的行为。如果不明确定义不同的Class，则势必导致代码混乱不堪，毕竟这是违背编程原则的事情。

在大多MVVM设计中，状态和事件未分家，导致bug丛生，这一点便不再展开。

如何区分Event和State

State是一段时间内无变化的条件或者特征，它天然的 契合 了位于表现层的主体内容所对应的 数据模型特征。

Event是特定的变化，它在表现层体现，但与State的生命周期不一致，且并无一一对应的关系。

基于经验主义，我们可以机械地、笼统地认为：页面主体静态内容所需要的数据属于State范畴，气泡提醒等短暂的物体所需要的数据属于Event范畴。

从逻辑推演的角度出发，进行 等价逻辑推断 和 条件限定下的逻辑推断 ，一定序列的Event可以模型转换为State。

事件粘性导致重复？只是框架设计的bug

看山不是山，看水不是水

前面提到，State是一段时间内无变化的条件或者特征，所以在程序设计中State具有粘性的特征。

如果Event也设计出这样的粘性特征并造成重复消费，明显是违背需求的，无疑是框架设计的Bug。此问题在各大论坛中很常见。

注意，我们无法脱离实际需求去二元化的讨论事件本身该不该有粘性特征，只能结合实际讨论框架功能是否存在bug

如果要实现以力破法，在框架设计层面上 Event体系的设计要比State体系要复杂 。因为从交互设计上：

举个例子：网络连接问题导致的Web-API调用失败需要使用Toast提示网络连接失败

不难想象：

难道连续弹出吗？难道和上一次Event一致就不消费吗？...

或许您会使用一些 剑走偏锋的技巧 来解决问题，但技巧总是建立在特定条件下生效的，一旦条件发生变化，就会带来烦恼，您很难控制上游的PM和交互设计师。

所以在框架层面需要针对产品、交互设计的泛化理念，设计准确的、灵活的Event体系。

准确的、灵活的Event体系

看山还是山，看水还是水

回到FOL中，为了更加准确的表达Event和State的含义，还需要一些额外的参数，例如：参与者、地点、时间 等。

想通这一点会发现，产品中定义的Event事件、及其消费逻辑均含有隐藏属性，例如：

产品经理和交互设计师一般会使用 "响应时间"、"优先级" 等词描述它们，但一般不严谨、不成体系，带来期望不一致的问题

反观State流，它代表了界面主体内容在时间轴上的完整变化，任意一个时间点均可以得出界面内容所对应的条件和特征。一旦State流中出现一个新的状态，它均被及时的、准确的在表现层予以体现。

不难理解，一个State的生命周期为 从init或者reducer计算生成开始 至 reducer计算出新State、宿主生命期结束为止，在State流中已然暗含：

前文提到Event是瞬时的，所以Event本身并没有实质意义上的生命周期，为了方便表述，我们将 "Event从生成到在表现层不可观测的阶段" 定义为Event生命周期

而Event流 不同于 State流 ，因为Event的生命周期情况更加复杂：

需要额外设计实现 。实现这一点后，从Event流中分流（以及裂变+组合）出的 子流 将和State流 性质一致。

此刻，您会发现，根据不同类型的事件交互控件所对应的交互特征，又将Event流结合条件流衍生出各个State流。完整的数据流细节如下：

作者按：在图中省略了Event分流转变为子State流的过程，因为它需要遵循特定产品交互机制

结语

这篇文章，从5月计划写，到6月动笔，断断续续，草稿写了很长，几经删改依旧留有很长的篇幅，虽已竭力尽智，但任觉文字上有表意未通透之处，欢迎在评论区讨论。

作者：leobert-lan
链接：https://juejin.cn/post/7135328592673636359

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