基于WEB开发框架的研究
杨毅
摘要：程序开发框架的选择，始终是个仁者见仁、智者见智的事情。尤其是WEB层的开发框架，数量非常多，而且各有特色，常见的有MVC、MVP、AOP、ORM、MVVM等，文章将主要对MVC、MVP、MVVM三种框架进行分析，叙述其优缺点，以方便开发人员进行选择。
关键词：MVC；MVP；MVVM
1MVC框架
MVC（Model View Controller）是把软件系统分为模型、视图、控制器3个基本部分。M是指数据模型，V是指用户界面，c则是控制器。使用MVC的目的是将M和V的实现代码分离，从而使同一个程序可以使用不同的表现形式。比如一批统计数据可以分别用柱状图、饼图来表示。C存在的目的则是确保M和V的同步，一旦M改变，V应该同步更新。
图1为Java实现的MVC模型，Java MVC模式是将Servlet，Jsp和JavaBean结合起来的技术。Servlet适合数据处理，JavaBean用于模型，而Jsp适合显示。这个模式充分发挥了每项技术的优点。
在早期的WEB开发中，因为业务比较简单，并没有这3层的划分。用户数据的呈现及输入的接收、封装、验证、处理、以及对数据库的操作，都放在Jsp页面中。随着业务越来越复杂，需要考虑更好的利用OOP来解决问题。于是便把业务逻辑抽取出来并形成与显示和持久化无关的一层，能够让业务逻辑清晰，产品更便于维护。这就是SUN当初倡导的JSP Model1开发方式。
Modell模式的实现比较简单，适用于快速开发小规模项目。但从工程化的角度看，局限性非常明显：JSP页面身兼View和Controller2种角色，将控制逻辑和表现逻辑混杂在一起，从而导致代码的重用性非常低，增加了应用的扩展性和维护的难度。
Jsp Model2中引入了MVC框架，使用了3种技术JSP、Servlet和JavaBeans，Jsp负责生成动态网页，只用做显示页面。Servlet负责流程控制，用来处理各种请求的分派。JavaBeans负责业务逻辑，对数据库的操作。
大部分Web应用程序都是用像ASP，PHP，或者JSP来创建的。造成了数据库查询语句这样的数据层代码和像HTML这样的表示层代码混在一起。由经验的开发者会将数据从表示层分离开来，交由后台处理，但这通常不是很容易做到的，它需要精心的计划和不断的尝试。而使用MVC框架，应用程序被分成3个核心部件：模型、视图、控制器，各自处理自己的任务。尽管使用MVC框架需要付出一些额外的工作，但是给人们带来的好处是无庸质疑的。
视图（View）代表用户交互界面，通常由网页组成。在早期WEB开发中，网页的数据嵌入在页面中，无论页面打开多少次，页面内容也不会发生变化，这种页面称为静态网页。而MVC框架中View视图中的数据来源于数据库，随着数据库数据的变化，页面中的数据也会随着发生改变，称之为动态网页，现在比较流行的动态网页开发技术由Jsp、Asp和Php。Java的MVC模型就是采用的Jsp动态开发技术，因此View的页面由jsp网页组成。在View层只涉及数据的显示，和数据的采集，不涉及视图的业务处理。比如最常见的登录页面，登录视图只是把登录的信息进行收集并提交，不对登录的信息做判断。
模型（Model）：就是业务流程/状态的处理以及业务规则的制定。在MVC的3个部件中，模型拥有最多的处理任务。视图中的数据由Model来提供，当需要改变视图中的数据时，不需要修改WEB页面，只需要修改相应的Model即可。MVC框架中Model层的主要关注点是如何把请求的数据自动装配成Action所需要的bean，除此外，框架Model层还可以提供复合bean自动装配、输入校验、本地化及国际化、字符集编码转换、多重输出等功能。比如上述的登录系统，就是由Model层来完成登录账号和密码的判定。由于应用于模型的代码只需写一次就可以被多个视图重用，所以减少了代码的重复性。
控制（Controller）接受用户的输入并调用模型和视图去完成用户的需求。Java MVC中的控制层由Servlet来实现。控制层并不对数据做处理，而是根据视图的提交要球，来决定调用相对应的模型。比如上述的登录系统，控制器的作用就是接收View层提交的信息，并把这个信息传给对应的Model去处理，然后把处理后的结果，再返回给View层。
MVC的优点：（1）可以为一个模型在运行时同时建立和使用多个视图。变化-传播机制可以确保所有相关的视图及时得到模型数据变化，从而使所有关联的视图和控制器做到行为同步。（2）视图与控制器的可接插性，允许更换视图和控制器对象，而且可以根据需求动态的打开或关闭、甚至在运行期间进行对象替换。（3）模型的可移植性。因为模型是独立于视图的，所以可以把一个模型独立地移植到新的平台工作。需要做的只是在新平台上对视图和控制器进行新的修改。（4）潜在的框架结构。可以基于此模型建立应用程序框架，不仅仅是用在设计界面的设计中。
MVC的不足体现在以下几个方面：（1）MVC并没有很明确的定义，所以完全理解MVC并不是很容易。并且内部实现原理比较复杂和多样，对于新手来说需要花费一些时间去思考。（2）视图与控制器的可接插性，造成模型和视图的分离，这样也给调试应用程序带来了一定的困难。（3）MVC的实现比较复杂，并不适合小型甚至中等规模的应用程序，花费大量时间将MVC应用到规模并不是很大的应用程序通常会得不偿失。
2MVP框架
MVC（Model-View-Controller，模型-视图-控制器）模式是80年代Smalltalk-80出现的一种软件设计模式，后来得到了广泛的应用，其主要目的在于促进应用中模型、视图、控制器间的关注的清晰分离。MVP（Model-View-Presenter，模型视图-表示器）模式则是由IBM开发出来的一个针对C++和Java的编程模型，大概出现于2000年，是MVC模式的一个变种，主要用来隔离UI、UI逻辑和业务逻辑、数据。
Model-View-Presenter旨在应用程序分层和提高测试效率，主要目标是将显示逻辑与业务逻辑分离，正如设计面向对象程序中创建松散耦合并可重用的对象。MVP的另一个目标是提高针对View的测试效率。编写依赖Session，ViewState，AJAX，HTML或web控件和业务实体的单元测试类较为复杂，因此将各视图的显示逻辑保留在ASPX/ASCX文件类中，并将业务逻辑从中分离出来放在相应的类中，在MVP中Presenter充当视图和业务逻辑的缓冲层。
MVC和MVP的区别：在MVP里，Presenter把Model层和View层进行了完全的分离，View并不直接使用Model，主要的业务逻辑在Presenter里实现。而且，Presenter与具体的View是没有直接关联的，而是通过定义好的接口进行交互，从而使得在变更View时候可以保持Presenter的不变，达到了重用的效果，而在MVC中View会从直接Model中读取数据而不是通过Controlle如图2所示。
从图中可以看到，在MVC里，View是可以直接访问Model的，View里会包含Model信息，因此不可避免的还要包括一些业务逻辑。在MVC模型里，更注重业务的逻辑，也就是Model的不变，而针对Model，则有不同的显示及View。所以，在MVC模型里，View是依赖于Model的，但是Model不依赖于View。并且，如果有一些业务逻辑在View里实现了，则导致要更改View也是比较困难的，因为View中的业务逻辑是无法重用的。
在MVP模式里，View只有简单的Set/Get的方法，用来输入和设置界面显示的内容，除此就不应该有更多的内容，绝不容许直接直接访问Model，而这就是与MVC很大的不同之处。
MVP的优点：（1）View和Model实现了完全分离，可以修改View而不影响Model。（2）业务逻辑的处理更加集中，便于控制。（3）多个View可以共用一个Presener，便于代码的重用。（4）业务逻辑集中在Presenter中，便于进行单元测试。
MVP的缺点：由于对View的控制放在了Presenter中，造成了View和Persenter的交互会过于频繁。这样会增加View和Presenter的耦合性，一旦View发生了变化，Presenter也需要进行变化。比如，原来的Html网页显示的是Word文档，但是新求需要将Word文档转换为PDF文档显示，那么就需要更改View和Presenter。
3MVVM框架
MVVM是3层架构，M层（Model实体层）、V层（View表示层）、VM层（ViewModel层，对Model层进行CRUD进行操作，同时对V层提供数据绑定）。对这种模式的实现，大部分都是通过在view层声明数据绑定来和其他层分离的，这样就方便了前端开发人员和后端开发人员的分工，前端开发人员在html标签中写对Viewmodel的绑定数据，Model和Viewmodel是后端开发人员通过开发应用的逻辑来维护这两层。
最近几年，MVVM模式在Javascript中开始有人实现，目前比较成熟的框架有KnockoutJS，Avalon MVVM和Knockback.js，原理如图3所示。
（1）infoChannel：信息通道，主要用于向后台发起数据请求。（2）dataChannel：数据通道，主要用于存储从后台获取到的数据。（3）moleManage：数据操作，主要用于操作数据通道中的数据，如crud操作。（4）modulePool：数据仓库，主要存储后台返回的数据。（5）crudStorePool：crud实例池，增删改的数据，在持久化到数据库之前，都会先存在于此池中。（6）action：后台数据处理及数据库访问模块
执行流程如下：（1）infoChannel通过调用服务器端action获取数据库数据。（2）infoChannel把获取的数据放到内存中的modulePool中。（3）dataChannel从modulePool中取数据，并传递到View端。（4）View端的数据通过moleManage取出。（5）moleManage把取出的数据放到内存的crudStorePool中。（6）通过infoChannel把crudStorePool中的数据传递到后台，实现数据的持久化操作。
ViewModel的具体应用：（1）在前端开发中如需初始化某一模块的数据可以调用dataChnannel中的initViewData（viewld，dataStoreParam）方法。（2）如需查询某一节点的数据集，可以调用dataChnannel中的getDataByPath（viewId，path）。（3）如需进行crud操作，可以调用moleManage中的相关方法。
ViewModel解决的问题：（1）向后台的多请求操作改为通过接口统一调用。（2）是一个前后端通信的中间件，具有可插拔性，适用于文档型及关系型数据库。（3）实现了单例模式，避免多个实例操作同一个对象。（4）缓存大数据，避免频繁向后台请求数据。
4Model层
Model层同其他的MVC框架一样，Model代表特定领域的数据或者应用所需的数据，一个典型的特定领域的数据如用户信息，或者一部电影的信息。
Model仅仅关注数据信息，不关心任何行为；不格式化数据或者影响数据在浏览器中的展现；格式化数据是View层的任务，同时业务逻辑层被封装在Viewmodel中，用来和Model进行交互。在Model层做的一个比较意外的行为是对数据的验证，比如当用户输入用户名的时候，判断用户名的格式是否正确，是否有非法字符等。Model基本是按照上面的定义来实现的，但是会有通过ajax调用服务器服务来进行读写Model数据。
MVVM框架是衍生于MVC框架的，两者之间的最大区别在于，MVC框架中的Controller是由是由高级编程语言实现的，比如用Java实现的MVC框架，Controller是由servlet实现，而在View中，也会用到部分的Jsp代码；而MVVM框架中的ViewModel则是由脚本语言Javascript实现，在View界面将不会用到Jsp代码，从而实现了前端和后台的完整分离。
优点：（1）MVVM使并行开发更加容易，使前端开发和后端开发人员互不影响。（2）抽象化View层，减少了代码中的业务逻辑。（3）ViewModel比事件驱动更容易测试。（4）ViewModel的测试不用关心UI的自动化和交互。
缺点：（1）对于简单的UI，使用MVVM有点太重。（2）声明式的数据绑定不利于调试，因为命令式的代码可以和容易的设置断点，这种模式就不利于设置这样的断点。（3）在不挑剔（non-trivial）的应用里数据绑定可以创建大量的簿记（book-keeping）。（4）在大的应用中，在获取大量的概要（generalization）前很难设计视图模型层。
5结语
本章主要阐述了比较流行的3个WEB框架，MVC、MVP和MVVM，并对其工作原理以及优缺点进行了分析和比较，并着重介绍了MVVM框架，以及如何实现MVVM框架的。
