【Android高级工程师】Android项目开发如何设计整体架

2020-07-07 本文已影响0人 jett老师

作者：0x8421bcd
链接：https://www.zhihu.com/question/45517397/answer/99293671

前言

时隔一年，这一年中又做了不少东西，反编译看了几个APP，还接触了游戏客户端的开发，结合Google I/O 2017 推出的android-architecture-components，我觉得有必要重写一下这篇回答，希望能够帮助更多的人，少一点在黑暗中摸索的时间。

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)，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的运行，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. 传统的Android App架构

Android最原生也是最基础的架构，可以理解为MVC，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，因此传统的Android App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。

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：就是开发简单，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

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

image

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。

举一个例子，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 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组件则提供了在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的基础分支和集成了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

如何系统化学习Android高级架构技术？

对于程序员来说，要学习的知识内容、技术有太多太多，要想不被环境淘汰就只有不断提升自己，从来都是我们去适应环境，而不是环境来适应我们！

这里附上上述的面试题相关的几十套字节跳动，京东，小米，腾讯、头条、阿里、美团等公司19年的面试题。把技术点整理成了视频和PDF（实际上比预期多花了不少精力），包含知识脉络 + 诸多细节。

由于篇幅有限，这里以图片的形式给大家展示一小部分。

Android高级工程师Flutter系统学习知识体系

Flutter进阶学习全套手册

详细整理在石墨文档可以见；

【Android架构视频+BAT面试专题PDF+学习笔记】
【Android高级工程师进阶系统面试题】:下载链接

网上学习 Android的资料一大堆，但如果学到的知识不成体系，遇到问题时只是浅尝辄止，不再深入研究，那么很难做到真正的技术提升。希望这份系统化的技术体系对大家有一个方向参考。

技术进阶之路很漫长，一起共勉吧~

------------- end -------------