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2018 iT 邦幫忙鐵人賽
DAY 2
5
Software Development

Android Architecture系列 第 2 篇

MVVM架構

2018鐵人賽
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在各種程式語言和架構中，關注點分離(Separation of Concerns)一直都是非常重要的原則，而Android原本的架構在這方面就做的不是很好。原架構雖然說是MVC，但顯示UI及邏輯處理都是在Activity/Fragment中，變成V跟C混在一起而難以測試維護。

因應這情況，開發者們陸續發展出MVP和MVVM這兩個主流架構，兩者沒有優劣之分，我個人覺得MVVM的概念和之後要實作的Architecture Components很像，所以系列文章就從建立一個最簡單的MVVM開始，再陸續加入其他功能和library。

MVVM架構

MVVM是Model-View-ViewModel的簡稱，三者扮演的角色為：

  • Model：管理資料來源如API和本地資料庫
  • View：顯示UI和接收使用者動作
  • ViewModel：從Model取得View所需的資料

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20171222/20103849tCKSYwze3T.png
　　　　　　　　　　　Model-View-ViewModel class structure

View是Activity、Fragment或custom view，本身不做邏輯處理，當使用者跟UI有互動時將指令傳給ViewModel處理，透過其獲得所需的資料並顯示。

ViewModel接收View的指令並對Model請求資料，將取得的資料保存起來供View使用。

Model管理所有的資料來源，例如API、資料庫和SharedPreference，當ViewModel來請求資料時從正確的來源取得資料並回傳。

Code Sample

我們直接做一個最簡單的MVVM範例，功能只要「使用者按下按鈕時，更新畫面上的文字」。

從Model開始，建立一個class DataModel，返回一個字串資料，最簡單的寫法是這樣：

public class DataModel {

    public String retrieveData() {
        return "New Data";
    }
}

不過通常取得資料都是非同步(async)的，所以我們模擬一下：

public class DataModel {

    public void retrieveData(final onDataReadyCallback callback) {
        new Handler().postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                callback.onDataReady("New Data");
            }
        }, 1500);
    }

    interface onDataReadyCallback {
        void onDataReady(String data);
    }
}

我們新增一個interface onDataReadyCallback，並用Handler做個1.5秒的延遲模擬從API請求資料的情況，當取得資料時透過onDataReady將資料返回。

接著是ViewModel，功能很簡單就是呼叫Model的取得資料method就好

public class MainViewModel {

    private DataModel dataModel = new DataModel();

    public void refresh() {
        dataModel.retrieveData(new DataModel.onDataReadyCallback() {
            @Override
            public void onDataReady(String data) {
                // TODO: exposes data to View
            }
        });
    }
}

此時就是MVVM和MVP最不同的地方，ViewModel並不使用callback的方式來通知View，而是用Observer pattern的概念，由View來訂閱(subscribe)ViewModel中它要的資料，並在資料異動時才更新UI，因此，MVVM都會搭配如Data Binding等library來實現Observer pattern。

在加入Data Binding之前，先看看View的原樣，即我們的Activity：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<android.support.constraint.ConstraintLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context="ivankuo.com.itbon2018.MainActivity">

    <Button
        android:id="@+id/btnRefresh"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Refresh"
        app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"/>
        
    <ProgressBar
        android:id="@+id/progressBar"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
        app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

    <TextView
        android:id="@+id/txtHelloWord"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Hello World!"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
        app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

</android.support.constraint.ConstraintLayout>

畫面有一個Button用來觸發資料更新，ProgressBar用來表示讀取中和TextView顯示更新後的資料。

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Button btnRefresh;
    
    private MainViewModel viewModel = new MainViewModel();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main_activity);
        
        btnRefresh = findViewById(R.id.btnRefresh);
        btnRefresh.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                viewModel.refresh();
            }
        });
        
        // TODO: 使用Data Binding訂閱ViewModel中的資料以更新畫面
    }
}

按下Button時會呼叫ViewModel更新資料，接著須完成的就是用Data Binding讓View的資料能自動更新。

Data Binding

Data Bindin是官方提供的library，專門用來處理View的更新。只要在module gradle中加入下面這段就可以啟用Data Binding：

android {
    ....
    dataBinding {
        enabled = true
    }
}

記得按Sync Now讓專案重新build，啟用之後修改一下main_activity.xml，在最外層用<layout>將內容包起來：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<layout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools">

    <android.support.constraint.ConstraintLayout
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        tools:context="ivankuo.com.itbon2018.MainActivity">

        <Button
            android:id="@+id/btnRefresh"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:text="Refresh"
            app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
            app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

        <ProgressBar
            android:id="@+id/progressBar"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
            app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
            app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
            app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

        <TextView
            android:id="@+id/txtHelloWord"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:text="Hello World!"
            app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
            app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
            app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
            app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

    </android.support.constraint.ConstraintLayout>
    
</layout>

接著用Android Studio的Build -> Make Project或快速鍵Ctrl+F9重新build專案，系統會依照xml的檔名自動產生Binding所需的class，例如xml名稱為main_activity.xml，系統會產生MainActivityBinding供我們使用，規則是首字大寫、去除底線並令底線後的首字大寫。

修改MainActivity：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private MainActivityBinding binding;

    private MainViewModel viewModel = new MainViewModel();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        binding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.main_activity);

        binding.btnRefresh.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                viewModel.refresh();
            }
        });

        // TODO: 使用Data Binding訂閱ViewModel中的資料以更新畫面
    }
}

原本setContentView需改成用DataBindingUtil來完成，透過binding，我們可以直接呼叫xml中的元件，如上例用binding.btnRefresh就可以控制該按鈕。

這樣的方式相較ButterKnife更為方便，新增元件時ButterKnife要在程式裡用@Bind綁定，而Data Binding可以直接用binding.就取得元件。刪除元件時更是如此，ButterKnife如果xml中的元件刪掉但忘了刪程式裡的@Bind就會發生Runtime exception，Data Binding則會在compile時就報錯。

接著是最後步驟，用Data Binding中的Observable來讓View和ViewModel溝通。

先在MainViewModel新增我們要的欄位：一個String保存資料，以及一個boolean表示目前是否在讀取資料中以顯示ProgressBar

public class MainViewModel {

    public final ObservableField<String> mData = new ObservableField<>();

    public final ObservableBoolean isLoading = new ObservableBoolean(false);

    private DataModel dataModel = new DataModel();

    public void refresh() {

        isLoading.set(true);

        dataModel.retrieveData(new DataModel.onDataReadyCallback() {
            @Override
            public void onDataReady(String data) {
                mData.set(data);
                isLoading.set(false);
            }
        });
    }
}

加入ObservableField用來存放資料，以及ObservableBoolean控制ProgressBar的顯示與否，在refresh()中依照情況用set()更新它們的value，記得要用public才可以被別人訂閱。

接著要讓MainActivity能觀察到MainViewModel中數值的改變，在main_activity.xml中加入<data>

<layout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools">

    <data>

        <variable
            name="viewModel"
            type="ivankuo.com.itbon2018.MainViewModel" />

    </data>

    <android.support.constraint.ConstraintLayout
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        tools:context="ivankuo.com.itbon2018.MainActivity">

        ...

    </android.support.constraint.ConstraintLayout>

</layout>

在<data>中加入了MainViewModel因為我們的Oberverble變數都在其中，接著就可以開始寫元件和那兩個變數的互動：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<layout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools">
    ...
    
        <Button
            android:id="@+id/btnRefresh"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:text="Refresh"
            android:enabled="@{viewModel.isLoading ? false : true}"
            ... />

        <ProgressBar
            android:id="@+id/progressBar"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:visibility="@{viewModel.isLoading ? View.VISIBLE : View.GONE}"
            ... />

        <TextView
            android:id="@+id/txtHelloWord"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:text="@{viewModel.mData}"
            ... />

    </android.support.constraint.ConstraintLayout>

</layout>

依照MainViewModel中的isLoading欄位決定Button的enable及ProgressBar是否顯示，而TextView的文字就放MainViewModel取得的data。

因為用到View.VISIBLE的關係，須在<data>中import不然會報錯

<data>

    <import type="android.view.View"/>

    <variable
        name="viewModel"
        type="ivankuo.com.itbon2018.MainViewModel" />

</data>

最後，在Activity中加上setViewModel

@Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        binding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.main_activity);

        binding.setViewModel(viewModel);

        binding.btnRefresh.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                viewModel.refresh();
            }
        });
    }

setViewModel這個method也是由Data Binding自動產生的，因為在<data>中我們變數名為viewModel。此外Data Binding也可以綁定事件，例如onClick

<Button
    android:id="@+id/btnRefresh"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="Refresh"
    android:enabled="@{viewModel.isLoading ? false : true}"
    android:onClick="@{() -> viewModel.refresh()}"
    ... />

這樣的話Activity中的setOnClickListener也不用寫了

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    ...
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        binding = DataBindingUtil.setContentView(this, R.layout.main_activity);
        binding.setViewModel(viewModel);
    }
}

這樣就是一個MVVM+Data Binding的架構了，View負責顯示UI，並用Data Binding和ViewModel連結；ViewModel只要用set()處理本身的Observerble欄位，不需要知道是誰在取用這些資料；Model也只提供method讓外部請求資料，這部分將來建立起api和資料庫時會比較清楚。

執行結果：

GitHub source code:
https://github.com/IvanBean/ITBon2018/tree/day02-simplest-mvvm

Reference:
Android Architecture Patterns Part 3:Model-View-ViewModel
Modern Android development with Kotlin


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