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)。我們知道中國文字博大精深可以說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。 簡稱：整體結(jié)構(gòu)
- 構(gòu)：屋宇、供人居住的木、磚瓦構(gòu)筑物。 簡稱：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)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)分的話可以分為類、接口(連接器)、任務(wù)流。所謂類就是組成架構(gòu)的核心 “磚瓦”，而接口則是這些類之間通訊的路徑、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)概念才開始流行起來。而計(jì)算機(jī)的歷史開始于上世紀(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)代就開始了。人類在幾千年的建筑設(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?。所有的?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。
英國首相丘吉爾說，我們構(gòu)造建筑物，建筑也構(gòu)造我們，英國下議院的會(huì)議廳較狹窄，無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)選擇與自己政見相同的人同時(shí)入座，而這就是英國政黨制的起源。
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際機(jī)場大興機(jī)場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，通往北京大興國際機(jī)場的飛行區(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憂。
- 可定制化： 在同一個(gè)軟件系統(tǒng)中可能面向的用戶群體是不同的、多樣的，需要滿足根據(jù)用戶群的不同和市場需求的不同進(jìn)行定制化。比如一個(gè) APP 中某些功能只針對(duì)特定用戶開放。
- 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)說過 你要想知道梨子的滋味，就要親口嘗一下。因此借用了 wanAndoird 開放 API 簡單實(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：
- 首頁是熱搜文章的分類列表
- 項(xiàng)目頁面主要包括完整項(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，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 庫的依賴沖突
- 通用功能的重要性
- 包的內(nèi)聚力
可以看到我們并沒有采用按照業(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)目一旦龐大起來壞處也就是暴露出來：
- 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?，這取決于當(dāng)前的項(xiàng)目的業(yè)務(wù)來選擇使用那種形式。此外項(xiàng)目中全部采用 kotlin 編寫：
- build.gradle.kts .kts 也是官方推崇的可以使 gradle 更加簡化
- buildSrc來處理 gradle 依賴
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，但是我可以說明一點(diǎn)是任何架構(gòu)模式都沒有最好、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?？赡芄饪催@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)使這些類盡可能保持精簡，這樣可以避免許多與生命周期相關(guān)的問題。
通過模型驅(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，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)踐的過程相信你有了自己的理解和見解，但這只是一種實(shí)現(xiàn)方式，如果在滿足架構(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)疑問點(diǎn)就你認(rèn)同形式必需服從功能?歡迎留下你的見解。
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)
- 不要過度設(shè)計(jì)
- 面向接口編程
- 形式需服從功能
