软件开发架构模式浅谈：一些思考和实践记录

Posted 2022-01-06 科技D人生

一  背景和问题

我个人平时会比较慎用“架构”这个词

• 一方面是觉得业界有很多架构大师和架构模式，而我的认知和实践有限；

• 另一方面是因为这个词看着挺高大上、有点务虚，如果不结合实际场景的具体问题来讨论，容易陷入“php是最好的语言”这样的辩论赛中。而不同场景中又有各自的问题，程序员们通过自己的理解和思考、针对实际场景对一些架构模式进行了扩展实践，以此来解决遇到的问题，也会基于同一个模式延伸出一些派生概念。

兵无常势，水无常形。所以，我个人的观点是：以要解决的问题为出发点，去讨论我们要采用的架构模式（技术方案）。另外，由于我们是站在很多巨人肩膀上的，讨论时可以站在一些如SOLID等软件设计/开发原则的基础上。写这篇文章，我也是从解决一些问题的目的出发的：

1. 最近和团队同学讨论了相关话题，虽然大多数同学在实践上基本一致，但具体到话术、名词概念和具体使用的理解和实践上有些差异（这是很正常的，因为业界对同一个模式的理解和实践也不同）。我结合一些实际编码场景做了一番陈述，为了避免后续重复大费口舌，所以打算写下来，以后有需要直接发文章链接。

2. 由于我个人的认知和实践有限，所以也希望能抛（huan）砖（ying）引（lai）玉（pen），让我学到更多。

3. 虽然同一个架构模式在不同业务/技术领域的实施会有区别，但同一个团队内应该保持一致性，因为这样有助于日常的code review、功能模块的交接backup等活动，尤其是有利于使用统一的单测建设方案来保障我们的产品质量。

实际问题：我最近在开发商家合并发货的功能，但由于之前基础发货功能的界面和逻辑并不是我开发的，所以我在修改原有代码、支持有非常多细节逻辑的合并发货能力时，就在担心对原有发（zhong）货（yao）能力的影响。而这时候，如果有单测的保障，我就可以更放心地进行功能升级改造了 —— 别说更复杂的合并发货能力了，而这类诉求在复杂的交易场景里很普遍。提炼一下我遇到的具体问题：在由不同开发人员持续迭代、进行功能升级的软件开发活动中，如何保障具有复杂逻辑的商家经营工具的产品质量。

软件开发活动是整个流程的核心环节：接收产品和视觉设计需求/变更作为输入，然后输出客户可用的终端产品。而统一的软件开发架构模式，则是我们保障软件开发质量的基础。（这里就不具体展开WHY了）由于讨论的是具体面向客户使用的业务场景，少不了客户操作交互的视图层（View），所以我从MVC开始谈起。

二  从表现层的MVC谈起

虽然我平时比较慎用“架构”这个词，但我平时喜欢随手拍一些建筑物。因为建筑之美，会让我联想到软件的架构也应该有美感，毕竟Software Architecture这个概念也是起源于Architecture。

这时候，架构这个词就会给我一种接地气的感觉：有多少块砖，每块砖做什么用、放到哪里去，这块砖 和 那块砖怎么黏在一起或互相支撑。当然，由于软件的可移植性、可复用性，从某些角度来讲，软件架构相比建筑架构有其更复杂的地方。

MVC诞生至今已经超过40年了（Since 1979），10多年前就得到过很广泛的讨论和实践，穿越时空到今天肯定有其反脆弱性和内在核心价值。虽然如今乍看起来好像已经过气、被讨论过千百遍了，但仍然有很多程序员会有不同理解和看法，或多或少。这是很正常的，上面也提到了部分原因，这里具体再展开下。

1  MVC在经典三层架构里的位置

MVC是一种通用架构模式

• 早期PC时代应用在桌面客户端，

• 后来在Web时代变得流行（我以前写PHP也用过相关MVC框架），

• 如今在移动互联网时代也得到广泛应用。

上面这三个场景的应用，都是面向客户的，需要交互表现的。从MVC命名中的View（视图）也可以看出，MVC模式应用在软件系统架构里的表现层。在业界某知名公司的官方文档里，也明确把MVC放在Web Presentation Patterns下。

我之所以没有在上图中对M-V-C添加箭头线条，是因为在这一点上，不同程序员也有不同理解和实践。

这是第一个需要明确的点：MVC架构模式在多层系统架构里的应用范围。

左侧 业务表现层-业务服务层-基础服务层 是移动端三层架构模式，未涉及到 C/S 交互；右侧是Web B/S场景的三层架构模式。

因为有些应用会比较简单，根本不需要业务服务或基础服务层，纯粹靠一个MVC（或者VC）就能交付出一个Mobile/Web App；而且在一些业务系统里，Web前端/桌面客户端/移动App 也可能会被简化为 大前端/大终端表现层；所以可能基于不同信息，不同程序员对此会有不同认知。但随着用户终端应用的重要性和复杂度的提升，已经从简单应用发展到复杂多团队协同的平台型或航母级应用，仅靠一个MVC来完成交付是不合适的。我们也可以反过来想，程序员会把以下代码放在客户端代码的哪一层：

• 对Web引擎的扩展逻辑。

• 通信协议的结构定义，以及相应的socket连接和通信代码。

• 一个业务相关且UI无关的平台开放能力。

• Crash捕获、卡顿监控、日志埋点等功能实现，比如android在做APM相关事情时会采用AOP方式，利用ASM、AspectJ等方案来做字节码插桩。

• ……

2  业界基于MVC模式的不同实践

前面提到不同程序员对MVC模式的理解和实践存在差异。业界大厂亦然，以下会结合业界一些知名且有影响力的公司在MVC模式上的实践，做进一步的展开讨论。

知名公司A

知名公司A在指导开发者使用MVC时，推荐下图方式：

可以看出在他们的实践上：

1. Controller可以引用View和Model。

2. View可以引用Model。

3. 这里的Model倾向于是Passive。

同时，他们建议：

• 在强类型视图场景，控制器从模型创建并填充ViewModel实例，该ViewModel 实例包含要在该视图上显示的数据。

• 当控制器由于责任过多而变得过于复杂时，也就是业界戏称的“MVC means Massive View Controller”，需要将业务逻辑从控制器移出并推入域模型中。

知名公司B

说到Massive View Controller，知名公司B在移动互联网方兴未艾的时候，推荐下图所示的MVC实践方案：

上图呈现出：

1. Controller引用View和Model。

2. Model通过一些松耦合方式来触达Controller，如广播通知、callback等，驱动Controller做出响应。

3. View通过代理模式等方案弱依赖Controller，由Controller对各种用户操作、UI渲染诉求做出响应。

4. 而View和Model之间是隔离的，Model变化后对View的更新操作全部由Controller负责。

不过相应的官方文档已经被声明是过期文档了，并备注不一定是目前的最佳实践。是的，随着移动互联网蓬勃发展，十年前的“最佳实践”被一路多种挑战 —— 在采用这种方案的开发领域中，如何重构Massive View Controller为Lighter View Controller已经成为了一个专题。

对比和思考

A和B的异同点

• 相同点：Model包含 所需的数据结构封装，以及相应数据操作的方法定义。即Data + 本地或远端的CURD。

• 差异点：在知名公司A给的图中，View可以引用Model，而在知名公司B给的图中则不行。

一些问题和思考

• View有箭头指向Model，这里的引用关系是指什么？是View持有Model.Data数据对象，还是View调用Model.CURD方法。

• Controller的本意是Controing Logic，那除了ViewController外，是否还可以有其它的XxController，比如DataSourceController、NotificationController？

• 从命名上看，既然ViewController 既有View 又有Controller，那为什么把它放在 C里面，而不放在V里面呢？比如当我们在ios/Android开发中引入MVVM模式后，ViewController或Activity属于M-VM-V的哪部分呢，代码放在哪个目录下呢？

• 我有类名使用ViewModel后缀就代表我使用MVVM模式了吗？

Martin Fowler

作为

1. 《重构 : 改善既有代码的设计》、《企业应用架构模式》等著作的作者；

2. 敏捷软件开发宣言创作者之一；

3. MVVM模式诞生时参考引用的技术专家。

Martin Fowler给的MVC模式图如下：

和上面知名公司A和B的图，又不一样了，不过他这里也是认为View可以引用Model的。

MVC和DDD

Martin Fowler和《领域驱动设计》作者Eric Evans也讨论过MVC中Model的设计理念：

• 贫血模型：将Model分为简（pin）单（xue）的Model数据对象，和处理操作数据对象的Service/Manager/BizLogic等。

• 示例：为aPerson修改name，则由 CitizenService.changeNameOfPerson( aPerson ) 这种方式来实现。

• 充血模型：将对应领域的处理逻辑放到领域模型中，使得这个领域模型更饱（chong）满（xue）。

• 示例：aPerson要刷牙，则由 aPerson.brushTeeth() 来实现。

• 补充：充血模型更有面向对象编程的味道，尤其是搭配交易领域等业务场景，更有体感。不过稍微细想一下，可能就会发现DDD对设计的要求会更高，从而对研发周期和质量保障提出了新的要求，并且可能引起对现有系统的大规模重构。（盒马的DDD实践）

也就是说，大到MVC各个模块的依赖引用关系，细到Model中的代码设计方式，业界都有不同的理念和实践。Java Web开发领域也对Model的设计产生过非常激烈的讨论。

小结

先抛开具体模块的代码设计方案，基于以上几种业界大厂或专家的描述，我小结了以下这张图并标注了待解问题：

问题一：如何解决MVC中Controller的膨胀臃肿问题？

要回答如何解决，需要先思考为什么膨胀。

问题二：View能否引用Model？

• 要回答能否引用，需要先定义引用关系是什么。

• 是持有对象，还是调用CURD接口操作对象。

• 又或者这两者没有必要区分，因为持有的对象本身就可能带CURD接口。

• 参考上面相关资料，目前业界有的支持、有的反对。

问题三：存在View -> Model，那么是否可以反过来存在 Model -> View？

和问题二在描述上相反但又有关联，如果对问题再进一步提问的话：

• 使用 -> 引用关系，是为了解决什么问题？

• 使用 -> 引用关系，会产生什么问题？

如同文章开头所说，以上问题需要结合具体场景来展开（见 实际案例结合），尽量从务虚到务实。

3  Redux-like Architecture and Framework

随着前后端分离得更彻底，终端设备性能和用户体验重要性的提升，前端领域也得到了蓬勃发展，开发方式也有了比较大的变化，MVC-like方式不再是主流：

• UI开发方面从早期的命令式到现在的声明式。

• 整体应用和业务逻辑实现方面，从早期的OOP写法，转向基于FP的响应式编程。比如Redux的数据流、React的Hook特性等。

• 各种框架蓬勃发展，一些概念和模式的提出、实践应用方面，我个人认为是领先并影响客户端的。

• 其中Redux是一个经典案例，并且我觉得Redux官方也挺开放包容的，比如Dan Abramov写的《You Might Not Need Redux》。

和MVC延伸派生出的MVC Family一样，Redux提出或重新带火了数据流、状态管理等概念，开始影响其它平台领域，并诞生了一些框架。比如ReSwift、swift-composable-architecture，以及SwiftUI里的State and Data Flow。

虽然我也写过点React，但并没有怎么实践过Redux。不过这些变化和影响，是我们在解决问题的过程中需要结合考虑的。

三  实际案例结合

1  常见的数据结构定义和使用

程序 = 数据结构 + 算法。

—— Nicklaus Wirth，Pascal之父，图灵奖获得者

这句话乍看起来可能会有点面向过程设计的感觉，但OOP中的对象其实也是由数据+方法组成，而FP则更不用说了。

在编码开发活动中，会存在以上3种数据结构定义和使用方式：

1. 原生数据结构，比如list/array、map/dictionary、tuple等。

2. 类似MyContact的数据结构定义，由服务端返回的数据进行转化，并可能根据业务逻辑按需加上一些标志位给Controller消费。

3. 类似ContactViewModel这样的纯粹为视图View服务的数据结构定义。

补充：

（1）MyContact 和 ContactViewModel 只是特意区分的命名，实际上 MyContact 也可以是纯粹为视图View服务的数据结构定义。

（2）但是，合适的命名有助于帮助我们思考和编码，从表达上呈现出我们的倾向和重点。

"There are only two hard things in Computer Science: cache invalidation and naming things."

—— Phil Karlton

2  常见的多复杂卡片的列表场景

这个场景可以部分回答问题一：为什么Controller会膨胀，以及如何解决。其它部分答案则落在复杂页面场景的多delegate、target-action、notification-observer等视图交互响应的处理逻辑上。我认为，之前反对View引用Model，就是导致MVC变成Massive View-Controller的一个原因。另一个原因我认为是工具链只提供了ViewController这样的Controller模板，隐式教导开发者都在这里写代码。这也可能是因为十几年前移动互联网还没发展起来，移动App的复杂度低，所以提供了在当时简单够用的方案。当只能由Controller 持有-> Model的时候，那么在多复杂卡片的列表场景中，必须由Controller来更新每个View的属性/状态。

1. MyViewController需要为ContactCell更新它的各种相关属性，类似的还有AddressCell、PackageCell等。

2. MyViewController在更新AddressCell展示前，可能还需要先为它计算出合适的富文本展示内容。

3. MyViewController需要响应不同Cell的点击交互行为，包含但不限于按钮点击、输入框变化、富文本跳转、键盘起落等。

4. MyViewController需要响应CollectionView/TableView的DataSource/Delegate各种方法实现。

5. MyViewController需要响应Model层的变更通知，或者是另外一个ViewController抛过来的广播通知。

6. ……

然后MyViewController就爆炸了。针对这种场景，我的解法是：

1. 通过让View->Model，基于工厂模式，把组件化Cell基于数据更新的布局逻辑交给View负责，如contactCell.configUIWithModel( contactModel )。这样有点类似上面DDD提到的充血Model，具备高内聚的特点，带来好处：

2. 和减轻控制器负担、推入域模型类似，通过把数据驱动布局的代码推入组件域内，减轻了MyViewController的负担。
3. 利于做这部分组件化Cell的UI测试。
4. 利于这些组件化视图复用到其它场景，比如交易管理场景的订单卡片可以复用到搜索场景中，不用在SeachViewController里复制粘贴一大堆代码，只需要从Model取一个数据对象丢给组件化Cell即可。
5. 基于ViewController，拆分出不同职责的扩展，比如MyViewController+Delegate专门复杂响应代理事件处理。
6. 定义出其它类型的Controller，比如MyDataSourceController，专门为TableView提供数据源，可以类比参考Android中ListView的Adapter+ViewHolder。

工厂模式下，产品的刷漆、烘干、印花等操作会在内部完成，不会丢一个模型让客户去自己贴logo。MVC的每一部分都可以用不同的设计模式来组合实施，实现解耦或动态灵活的目标。

对应下图： 

到这里已经回答了前面的问题一和问题二。

更多解法可以参考上面提到的相关建议，比如lighter view controllers

这里采用了 VIew -> Model 的方案，用来参与解决Massive View-Controller的问题，并且让View更容易复用和做UI测试，带来了好处。可以结合前面提到的

“当控制器由于责任过多而变得过于复杂时，需要将业务逻辑从控制器移出并推入域模型中。”

再进一步讨论下。我的理解和举例：

1. 存在一个输入框，让用户提交物流单号。

2. 用户在输入过程或者完成输入后，由View通过delegate模式路由给Controller做校验，而Controller可能还要进一步依赖Model去做更完整的校验（如网络请求到服务端，因为物流单号的规则很多而且可能动态更新）。

3. 当Controller责任过多、代码膨胀、过于复杂时，就将物流单号这块业务逻辑推入 物流（单号）域模型中，即由View直接通过delegate模式交给 LogisticsModel来做校验。

4. 也是 View -> Model 。

不一定对，抛（huan）砖（ying）引（lai）玉（pen）。那么，存在VIew -> Model，有什么坏处吗？

3  一个Kotlin跨平台场景案例

这里不具体展开讲Kotlin及其跨平台相关内容，只是描述从MVC模式做跨平台迁移时遇到的问题。

这里的ViewController/Activity放在哪里，也和上面的一个问题相呼应。

虽然D-KMP主张通过全新构建工程写代码的方式来实践，但从实际情况出发，绝大多数现有系统都会是以单点尝试、渐进式的方式来落地，或发展、或回撤。那么，如上图所示：

1. 如果在既有MVC代码结构中，View -> Model，在这种渐进式迁移场景下，就需要修改View来适配新的ViewModel。

2. 如果 View 不引用 Model，则是由 Controller来做胶水层设置更新视图（命令式UI）。

3. 后者的好处是，保持View的独立性，只需要修改这个业务场景对应的单个Controller即可。因为View具有可复用性，可能在另外还没准备迁移/改变的模块里也有使用。

所以，此处不建议 View -> Model。那么，谁对呢？

4  谁对谁错的务虚讨论

当有程序员要推荐使用其它架构模式的时候，通常开头的一句话就是先说MVC模式的问题。比如ReSwift在写 Why ReSwift? 时，开头第一句话就是：Model-View-Controller (MVC) is not a holistic application architecture。我个人认为

• 架构是一个名词（n.）+动词（v.）。

• 架构（n. & v.）是为了帮助 开发者在交流时有一致的理解、在业务需要时能够便于扩展、在出问题时能够快速定位等等（对抗熵增）。具体还是看采用这个架构的得失，要解决什么问题或带来什么好处，然后带来什么成本或付出什么代价。

• 架构（v.）通过分配每部分代码的职责并为他们取名（好比iOS/Android开发工程师这样的岗位名称，让别人一看就知道是做什么的），然后几个名字加在一起 形成了架构模式这个抽象概念。

• 从具体到抽象，然后再由这个抽象概念去指导程序员实践写代码，促进了架构的传播，比如MVC、MVP、MVVM、MVVM-C、MVI、MV-Whatever，VIPER，Redux and More……

• 有时候并不一定是架构模式的错，还有可能是平台/框架在让架构模式自传播时采用的具体方案出了点问题，又或者是开发者自己写代码的问题。

• 有时候架构模式之间也不是互斥的，也可以在不同场景下互补。比如在MVC里，每个业务表现模块不一定要有三个元素齐聚，甚至也可以 VC-M-VC 共用一个M（可参考斯坦福iOS开发课程内容）。

有一个实际的业务场景是这么实践的：

MVC和MVVM在一个业务场景里相结合。这里提到了MVVM，前面的Kotlin跨平台图，除了涉及到 View -> Model 的引用关系是否应该存在的讨论，也涉及到了Declarative-UI和MVVM架构模式等概念，再顺便展开下。

1）MVVM 和 MVW

MVC、MVP 和 Declarative-UI 这三个名词概念都有几十年历史了，其中声明式UI在近十年又开始火了起来；而MVVM则有十几年历史。官方对MVVM有这么一些描述：

• V和VM是一对多的关系，即View 1:n ViewModel。相比于 MVC里 Controller 1:n View，显然MVC的C更容易膨胀，所以上面也提到了使用多Controller方案。

• V引用VM，VM操作M，而VM不需要引用V（和MVP不同）。VM作为V的上下文，包含V所需用来展示的数据，响应V被用户触发的事件。

• V对M无感知，反过来 M 对 V和VM 也无感知。整体是松散解耦的模式。

• 当VM的属性值发生变化时，通过数据绑定方式传达给V。这就需要有机制支撑，有对应的机制MVC也能做数据绑定。

基于上述描述我画了下图：

总体来说，MVVM是基于事件驱动的、以数据绑定机制为支撑的松散解耦架构模式。

• 它的前提是有系统/平台/框架的机制支撑，不然实现成本和复杂度有点大。

• 相比MVC，它的优势是视图控制逻辑不太会膨胀，代码单元更容易被测试，在可读性、可维护性上更好。

• 它可能带来的成本/问题是入门上手较难，简单场景下使用容易过度设计，复杂场景下出问题调试比较麻烦。

考虑到ViewController在该场景的薄胶水特质，以及也参与视图展示和用户响应，所以我把它放在V里。由于业界有太多MV-开头的模式名词了，所以Angular官方直接声明了一个MVW：

I hereby declare AngularJS to be MVW framework - Model-View-Whatever. Where Whatever stands for "whatever works for you".

这种声明有个好处，就是免去了谁对谁错/谁好谁坏的争执，而重点关注于谁适合。

5  谁对谁错的务实案例：VIPER和分层演变

关于谁对谁错/谁好谁坏，可以再来看一个案例。

VIPER架构模式的应用

VIPER概念由View、Interactor、Presenter、Entity、Router几个元素组成，大致如下：

我之前写过MVC、MVP、MVVM、VIPER等架构模式下的代码，完全实现或不完全实现。有一次，我在某个业务表现模块里应用VIPER，然后定义了一个XxxNetworkInteractor类，用来负责做网络请求。

VIPER架构模式的演变

后来随着业务场景的变化，一个业务模块可能需要对接多套网关服务，XxxNetworkInteractor就要做抽象隔离，消除业务逻辑对多套网关请求的感知，并且应用到其它业务模块。这就有点像 VPER - I - VPER 模式 —— 多个业务模块对 Interactor 进行了复用。

进化

• 随着对接网关数的增加、网关能力的增强，XxxNetworkInteractor也配套建设了更多能力。

• 随着使用XxxNetworkInteractor的模块越来越多，不同业务的一些通用诉求和处理逻辑也随之增加。

• 随着XxxNetworkInteractor的功能越来越强大，代码越来越多，逐渐需要抽离出一个单独模块，不管是从提高编译速度，还是从封装暴露等角度。

于是，XxxNetworkSDK.framework诞生了。

退化

再后来，随着技术和业务的变化，底层网关服务ATop成为了领域范围内的事实标准，之前遇到的问题也消失了，而XxxNetworkSDK又带来一些成本，比如要配套ATop的能力升级进行迭代维护。此时，XxxNetworkSDK可以退出历史舞台了，让业务模块直接面向ATop编程，这样既降低了维护成本，又带来了一定的包大小收益。

以后，假如有另外一个领域范围的业务场景（采用了XTop），要复用最上层的业务模块，由于在另外一个领域范围，业务模块要从 调用ATop 改为调用XTop。那么，接手或负责迁移复用的开发者，会不会在想：为什么这些业务模块直接调用ATop，而没有使用一个XxxNetworkInteractor来做分层隔离呢？让业务不要感知具体的数据库或网络服务实现。

• 如果有，他只要做一件事情：让XxxNetworkInteractor对接XTop即可。

• 如果没有，他需要去替换修改每个业务模块的调用代码、返回值处理等等。

四  写在最后，回到问题

不管是务虚的讨论，还是务实的案例，或者是Angular的“whatever works for you”的观点，结论是没有谁对谁错、谁好谁坏，只有实际场景下要解决的核心问题。兵无常势，水无常形。那么，回到想要解决的问题：在由不同开发人员持续迭代、进行功能升级的软件开发活动中，如何保障具有复杂逻辑的商家经营工具的产品质量。我的想法是以可测性作为手段，来保障功能升级改造或代码重构后，可在合理时间范围内得到充分回归验收，保障相关组件、模块或整体产品的质量。具体的方案实施上，因为是以可测性为重要关注点，再结合目前的技术方向，我会倾向于采用MVVM。

• MVVM的架构模式在理解和认知上比较成熟（应该是移动端开发领域TOP2流行的），便于实施和传播，并通过模式的名称来体现要强调的关注点：可测性。

• MVVM可以更好地结合SwiftUI+Combine、Kotlin跨平台等技术方向。

• MVVM完全版的上手门槛和简单场景的过度设计问题，可以通过采用不完全版MVVM来解决。

• 不完全版的MVVM可以cover适用于简单场景的MVC，近似于 超集-子集 关系。

• 虽然也可以通过多Controller的方式来解决MVC膨胀问题，但MVC的命名在实践中就容易让程序员弱化掉可测性这个关注点（也可能是我个人理解和实践不够正确）。

• 复杂场景的调试问题、更多可测性的实践，需要再摸索下，也希望得到相关分享和指点。