徹底理解Android架構(gòu)
前言
本篇文章理論知識(shí)和架構(gòu)原則實(shí)踐了一個(gè) wanAndroid 項(xiàng)目，全部采用 kotlin 編寫(xiě)并拋棄了 Rxjava，因?yàn)?kotlin 可以完全替代他，github 本項(xiàng)目中匯總了業(yè)界知名的架構(gòu)文章和一些項(xiàng)目幫你徹底理解架構(gòu)。后續(xù)本項(xiàng)目將持續(xù)更新，并完善 wanAndorid 的所有功能。還會(huì)用 23 種設(shè)計(jì)模式在項(xiàng)目中實(shí)踐，徹底理解設(shè)計(jì)模式在業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的使用，歡迎持續(xù)關(guān)注 github：末尾了解更多可以查看。
一、什么是架構(gòu)
1.1 架構(gòu)介紹
架構(gòu)究竟是什么?如何更好的理解架構(gòu)。我們知道中國(guó)文字博大精深可以說(shuō)從文字的組成就能理解其含義。架構(gòu)也不例外 “架構(gòu)” 是由 “架” 、“構(gòu)” 組成。
- 架：建造、搭設(shè)、支撐。 簡(jiǎn)稱(chēng)：整體結(jié)構(gòu)
- 構(gòu)：屋宇、供人居住的木、磚瓦構(gòu)筑物。 簡(jiǎn)稱(chēng)：組件
整體結(jié)構(gòu)和組件的組合就形成了架構(gòu)。以 Android 架構(gòu)為例的一個(gè) APP 通常是在 class(類(lèi))組成，而這些 class 之間如何如何組合、相互之間如何發(fā)生作用，則是影響這個(gè) APP 本身的關(guān)鍵點(diǎn)。細(xì)分的話(huà)可以分為類(lèi)、接口(連接器)、任務(wù)流。所謂類(lèi)就是組成架構(gòu)的核心 “磚瓦”，而接口則是這些類(lèi)之間通訊的路徑、通訊的機(jī)制、通訊的期望結(jié)果。任務(wù)流則是描述系統(tǒng)如何使用類(lèi)和接口完成某一項(xiàng)需求比如：一次網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。 上面介紹架構(gòu)中提到了房屋、木頭、磚瓦可見(jiàn)架構(gòu)和建筑有著彼此的聯(lián)系。
1.2 建筑學(xué)
上世紀(jì) 60 年代已經(jīng)設(shè)計(jì)軟件架構(gòu)這個(gè)概念了，到了 90 年代軟件架構(gòu)這個(gè)概念才開(kāi)始流行起來(lái)。而計(jì)算機(jī)的歷史開(kāi)始于上世紀(jì)五十年代相比建筑歷史就非常短暫了，建筑工程從石器時(shí)代就開(kāi)始了。人類(lèi)在幾千年的建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，建筑設(shè)計(jì)基本上包含兩點(diǎn)，一是建筑風(fēng)格，二是建筑模式。獨(dú)特的建筑風(fēng)格和恰當(dāng)選擇的建筑模式，可以使它成為一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的建筑。
下圖的照片顯示了古代瑪雅建筑：Chichen-Itza，九個(gè)巨大的石級(jí)堆壘而上，九十一級(jí)臺(tái)階(象征著四季的天數(shù))奪路而出，塔頂?shù)纳竦盥柸朐铺臁Ｋ械臄?shù)字都如日歷般嚴(yán)謹(jǐn)，風(fēng)格雄渾。難以想象這是石器時(shí)代的建筑物。
英國(guó)首相丘吉爾說(shuō)，我們構(gòu)造建筑物，建筑也構(gòu)造我們，英國(guó)下議院的會(huì)議廳較狹窄，無(wú)法使所有的下議院議員面向同一個(gè)方向入座，而必須分成兩側(cè)入座。丘吉爾認(rèn)為，議員們?nèi)胱臅r(shí)候自然會(huì)選擇與自己政見(jiàn)相同的人同時(shí)入座，而這就是英國(guó)政黨制的起源。
二、架構(gòu)設(shè)計(jì)目的
幾乎所有的軟件設(shè)計(jì)理念都可以在浩瀚的建筑學(xué)歷史中找到。許多人認(rèn)為 “形式必須服從功能”(你認(rèn)同這種觀點(diǎn)嗎?歡迎在評(píng)論區(qū)留下你的看法)。而好的設(shè)計(jì)既有形式又有功能。比如我們的北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)大興機(jī)場(chǎng)以航站樓為核心向四周延展從空中俯瞰就像是一只展翅欲飛的鳳凰，以航站樓核心區(qū)為中心，分別向東北、東南、中南、西南、西北五個(gè)方向伸出了五條指廊，通往北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)的飛行區(qū)。這種從中心向四面八方延伸的設(shè)計(jì)，使航站樓中心點(diǎn)到最遠(yuǎn)端登機(jī)口的距離只有 600 米左右，旅客步行前往最多只需 8 分鐘。
建筑的設(shè)計(jì)又有一定的目的性，而軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)也同理。軟件架構(gòu)目的性大致可分為可擴(kuò)展性、可定制化、可伸縮、可維護(hù)性：
- 可擴(kuò)展性： APP 必須能夠在用戶(hù)的 UV/PV 數(shù)量快速增加的情況下，保持軟件合理的性能。只有這樣才快速的從 0 到 1 的需求迭代中才能后顧無(wú)憂(yōu)。
- 可定制化： 在同一個(gè)軟件系統(tǒng)中可能面向的用戶(hù)群體是不同的、多樣的，需要滿(mǎn)足根據(jù)用戶(hù)群的不同和市場(chǎng)需求的不同進(jìn)行定制化。比如一個(gè) APP 中某些功能只針對(duì)特定用戶(hù)開(kāi)放。
- 可伸縮性： 在新技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)候，一個(gè)軟件系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)允許接入新技術(shù)，從而對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行功能和性能的擴(kuò)展。
- 可維護(hù)性： 軟件系統(tǒng)的維護(hù)包括兩方面，一是修復(fù)現(xiàn)有的 bug，二是將新的迭代需求開(kāi)發(fā)到現(xiàn)有系統(tǒng)中去。一個(gè)易于維護(hù)的系統(tǒng)可以有效地降低人力和物力。
三、實(shí)踐一個(gè) APP：玩 Android
針對(duì)上面對(duì)架構(gòu)的介紹，相信已經(jīng)從陌生走向熟悉了。但是最重要的還是實(shí)踐，偉大的毛主席曾經(jīng)說(shuō)過(guò) 你要想知道梨子的滋味，就要親口嘗一下。因此借用了 wanAndoird 開(kāi)放 API 簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)一個(gè) APP 并概括上述架構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)，主要的功能點(diǎn)如下：
- 首頁(yè)是熱搜文章的分類(lèi)列表
- 項(xiàng)目頁(yè)面主要包括完整項(xiàng)目
- 文章、項(xiàng)目點(diǎn)擊可以查看詳情
不知道還有沒(méi)有印象上文提到了架構(gòu) “形式必須服從功能” 當(dāng)然這不是權(quán)威的定義，可以作為參考。我們先不管是形式服從功能還是功能服從形式，可以結(jié)構(gòu)化思維理解下這句話(huà)，架構(gòu)大致可分為：形式、功能所以我們依次按照此兩點(diǎn)進(jìn)行搭建 wanAndroid 項(xiàng)目。
3.1 架構(gòu) - 形式
從形式本身而言包括兩部分。一是事物外在的形狀，二是內(nèi)在的結(jié)構(gòu)、組合方式。實(shí)際上，這兩者為同一。內(nèi)容如何內(nèi)在組合，對(duì)外就自然有某種表現(xiàn)的形狀。
我們打開(kāi)項(xiàng)目的第一眼接觸到和看到的就是我們項(xiàng)目的目錄結(jié)構(gòu)，更清晰更簡(jiǎn)潔的目錄結(jié)構(gòu)可以使我們更快的上手項(xiàng)目。這里主要分為兩部分核心模塊、業(yè)務(wù)功能模塊：
核心模塊主要有以下職責(zé)：
- Dagger 依賴(lài)注入處理。
- 擴(kuò)展功能：各種 utils。
- 基礎(chǔ)層的抽象：BaseActivity、BaseViewModel 等
- 第三庫(kù)處理、網(wǎng)絡(luò)異常處理等
業(yè)務(wù)功能模塊主要有以下好處：
- 高內(nèi)聚性
- 清晰的功能結(jié)構(gòu)
- 模塊化
- 功能隔離并封裝
在主 APP 下進(jìn)行了 core、features 的劃分，業(yè)務(wù)模塊并沒(méi)有按照模塊化的形式進(jìn)行多 moudle 拆分而是聚合在 features 下，以包的形式進(jìn)行了聚合，這樣做的好處如下：
- 更快的編譯速度
- 減少 maven 庫(kù)的依賴(lài)沖突
- 通用功能的重要性
- 包的內(nèi)聚力
可以看到我們并沒(méi)有采用按照業(yè)務(wù) module 進(jìn)行模塊化劃分，因?yàn)槲抑敖佑|過(guò)一個(gè)項(xiàng)目拆分了 40 多個(gè) module 可想而知項(xiàng)目一旦龐大起來(lái)壞處也就是暴露出來(lái)：
- 編譯一次項(xiàng)目高達(dá) 7/8 分鐘，編譯速度優(yōu)化可以看我之前的文章(編譯速度優(yōu)化)
- 項(xiàng)目中的 moudle 依賴(lài)縱橫交錯(cuò)
當(dāng)然我并不反對(duì)多 module 模塊化的存在，因?yàn)槿魏文Ｊ蕉加欣斜祝@取決于當(dāng)前的項(xiàng)目的業(yè)務(wù)來(lái)選擇使用那種形式。此外項(xiàng)目中全部采用 kotlin 編寫(xiě)：
- build.gradle.kts .kts 也是官方推崇的可以使 gradle 更加簡(jiǎn)化
- buildSrc來(lái)處理 gradle 依賴(lài)
3.2 架構(gòu) - 功能
在玩 Android 中的業(yè)務(wù)點(diǎn)功能點(diǎn)主要有文章、項(xiàng)目獲取，而這些功能點(diǎn)大部分都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求和回調(diào)處理。這里不再描述 MVC、MVP、MVVM 的區(qū)別和如何選擇，但是我可以說(shuō)明一點(diǎn)是任何架構(gòu)模式都沒(méi)有最好、最優(yōu)，只有最適合當(dāng)前業(yè)務(wù)的才是好架構(gòu)。現(xiàn)在 google 官方推崇的架構(gòu)主要是 MVVM 所有我們主要說(shuō)下 MVVM。更詳細(xì)的可以查看官網(wǎng)文檔 應(yīng)用架構(gòu)指南：
MVVM 架構(gòu)模式滿(mǎn)足上文我們描述符合的架構(gòu)設(shè)計(jì)的目的，同時(shí)也準(zhǔn)守了官方給定的架構(gòu)原則，架構(gòu)原則大致有兩點(diǎn)如下。可能光看這兩個(gè)定義可能不太容易理解。所有我們用結(jié)構(gòu)化思維的方式理解下，關(guān)注點(diǎn)分離就是將復(fù)雜問(wèn)題做合理的分解，再研究分解的側(cè)面，最后合成整體的解決方案。因此我們?cè)? Activity 或 Fragment 不應(yīng)該做業(yè)務(wù)邏輯而是把功能點(diǎn)拆分成需要最小的最優(yōu)解，最后合并成整體方案。比如 mvvm 我們衍生出 ViewModel、LiveData、Model 等。
關(guān)注點(diǎn)分離 Activity 或 Fragment 中的代碼應(yīng)是處理界面和操作系統(tǒng)交互的邏輯應(yīng)使這些類(lèi)盡可能保持精簡(jiǎn)，這樣可以避免許多與生命周期相關(guān)的問(wèn)題。
通過(guò)模型驅(qū)動(dòng)界面 模型是負(fù)責(zé)處理應(yīng)用數(shù)據(jù)的組件。它們獨(dú)立于應(yīng)用中的 View 對(duì)象和應(yīng)用組件，因此不受應(yīng)用的生命周期以及相關(guān)的關(guān)注點(diǎn)的影響
MVVM 中每個(gè)組件僅依賴(lài)于其下一級(jí)的組件如：activity-->viewMoudle-->Repository。這時(shí)候你可能有疑惑，如果是單向依賴(lài)那網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的回調(diào)怎么處理?這里引出一個(gè)概念 “響應(yīng)式編程” 結(jié)合 liveData 做處理其內(nèi)部是觀察者模式，并且關(guān)聯(lián)視圖的聲明周期如：Activity、Fragment 或 Service。使用 LiveData 的好處如下：
- 不會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄漏 觀察者會(huì)綁定到 Lifecycle 對(duì)象，并在其關(guān)聯(lián)的生命周期遭到銷(xiāo)毀后進(jìn)行自我清理。
- 不會(huì)因 Activity 停止而導(dǎo)致崩潰 如果觀察者的生命周期處于非活躍狀態(tài)(如返回棧中的 Activity)，則它不會(huì)接收任何 LiveData 事件。
- 不再需要手動(dòng)處理生命周期 界面組件只是觀察相關(guān)數(shù)據(jù)，不會(huì)停止或恢復(fù)觀察。LiveData 將自動(dòng)管理所有這些操作，因?yàn)樗谟^察時(shí)可以感知相關(guān)的生命周期狀態(tài)變化。
3.3 UseCase
UseCase 是 Clean 架構(gòu)中的一個(gè)概念，其中主要用于 UI 和數(shù)據(jù)層的連接同時(shí)也會(huì)進(jìn)行 IO 的切換，這里可以看到本項(xiàng)目拋棄了 Rxjava 因?yàn)樗耆梢杂?Kotlin 來(lái)替代。
- abstract class UseCase<out Type, in Params> where Type : Any {
- abstract suspend fun run(params: Params): Either<Failure, Type>{
- operator fun invoke(params: Params, onResult: (Either<Failure, Type>) -> Unit = {}) {
- val job = GlobalScope.async(Dispatchers.IO) { run(params) }
- GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) { onResult(job.await()) }
- }
- class None
- }
3.4 一個(gè)完整網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求流程
- View：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的發(fā)送并訂閱，處理 UI 數(shù)據(jù)。
- ViewModel：為 View(Activity/Fragment) 提供數(shù)據(jù)，并處理業(yè)務(wù)邏輯。
- LiveData：具有生命周期可觀察的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器類(lèi)，LiveData 存儲(chǔ)在 ViewModel 中
- UseCases：用于連接 ViewModel 和 Model，并更新 LiveData。
- Model：可以從網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)或其他 API 獲取數(shù)據(jù)
四、總結(jié)
我們可以體會(huì)到從架構(gòu)理論定義到實(shí)踐的過(guò)程相信你有了自己的理解和見(jiàn)解，但這只是一種實(shí)現(xiàn)方式，如果在滿(mǎn)足架構(gòu)設(shè)計(jì)目的和架構(gòu)原則的情況下你有更好的實(shí)踐方式或者有任何和架構(gòu)項(xiàng)目的疑問(wèn)點(diǎn)都可迎在評(píng)論區(qū)或者 Github 中留言討論。這里我也有個(gè)疑問(wèn)點(diǎn)就你認(rèn)同形式必需服從功能?歡迎留下你的見(jiàn)解。
后續(xù)本項(xiàng)目將持續(xù)更新，并完善 wanAndorid 的所有功能。還會(huì)用 23 種設(shè)計(jì)模式在項(xiàng)目中實(shí)踐，徹底理解設(shè)計(jì)模式在業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的使用，歡迎持續(xù)關(guān)注。當(dāng)其他的平臺(tái)如后端、前端架構(gòu)的搭建都是殊途同歸的。但是我還是有幾點(diǎn)建議：
- 業(yè)務(wù)決定架構(gòu)
- 不要過(guò)度設(shè)計(jì)
- 面向接口編程
- 形式需服從功能
