MVC、MVP、MVVM架构

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试想一下这种场景：初学者想做一个简单的小游戏，由于没有做任何代码结构的分层，可能会将游戏逻辑、角色属性和 ui 交互都混在一起编写。当我们需要增加或修改任何功能或界面时，牵一发而动全身，可能会需要修改整个脚本，容易出现错误和影响其他功能，代码阅读也会更加困难。为了解决这些问题，可以采用一些合适的软件架构模式，以更好地组织和管理游戏代码。今天我们就来了解几个常见的软件架构模式。

MVC架构

MVC架构简介

MVC（Model-View-Controller）是一种经典的软件架构模式，广泛用于各种应用程序，包括游戏开发。MVC将应用程序分成三个主要部分，每个部分有不同的责任，以实现代码的分离和可维护性。这三个组成部分分别是：

  • Model（模型） ：

    • 模型表示应用程序的数据和业务逻辑，是应用程序的核心。
    • 它负责数据的存储、处理和更新，以及对外提供数据的访问接口。
    • 模型通常不直接处理视图和用户输入，是独立的数据层。
    • 在游戏中，Model可以表示游戏中的角色、物体、游戏规则、关卡数据等。

  • View（视图） ：

    • View代表用户界面，是模型的可视化表示。
    • 视图负责呈现数据给用户并接受用户输入。
    • 视图不包含应用程序的业务逻辑，仅负责显示数据，它从模型中获取数据，并将其呈现在屏幕上。
    • 视图是被动的，它不直接处理用户输入，而是将输入传递给控制器进行处理。
    • 在游戏中，View可以是游戏中的UI元素、画面渲染等。

  • Controller（控制器） ：

    • 控制器是应用程序中的决策者，充当了模型和视图之间的中介。
    • 控制器负责处理用户的输入，并根据输入更新模型和视图，协调Model和View之间的交互。
    • 在游戏中，Controller可以处理玩家的输入、游戏规则的执行等。

MVC工作流程

MVC模式的工作流程通常如下：
MVC

  • 用户与View进行交互，例如，点击按钮或输入文本，这些操作触发了View中的相关事件。
  • View感知到这些事件后，通常通过事件处理程序或回调机制通知Controller进行处理。
  • Controller接收到View传递的事件后，开始处理相关业务逻辑，根据用户的操作更新Model中的数据或调用Model中的业务逻辑。
  • Model的业务数据改变触发相应事件，通知View业务数据已经发生改变。
  • View捕获到Model发出的数据改变事件，重新获取数据并更新用户界面。

MVC的优点

  • 代码分离 ：MVC将应用程序分成三个独立的组件（模型、视图和控制器），每个组件都有自己的责任和功能。这样可以实现分离关注点，让代码模块更清晰、结构更合理，提高代码的可读性和可维护性。
  • 代码重用 ：由于MVC的分离性，不同部分的代码可以更容易地进行重用。模型和视图可以在不同场景或不同应用中重用，而控制器可以处理不同的用户输入，从而减少了重复编写代码的情况。
  • 可维护性 ：由于模块化的设计，可以更容易定位和修复问题，以及进行功能扩展。
  • 可扩展性 ：MVC的分层结构使得应用程序更易于扩展。添加新的功能或模块时，可以通过增加模型、视图或控制器来实现，而不需要修改整个应用程序的代码。
  • 团队协作 ：MVC将应用程序拆分成三个部分，使得不同的团队成员可以独立地并行开发和测试各自的组件。这样有利于团队协作，提高项目的开发效率。
  • 易于测试 ：MVC架构使得应用程序的不同部分可以更容易地进行单元测试。因为模型、视图和控制器的职责分离，测试可以更加集中和专注。

Unity项目中的MVC思想

注意，Unity项目开发中的MVC可能并不是严格的传统MVC模式，而是一种变种或简化的方式，因为游戏开发不像网站开发那样，Model，View，Controller在游戏这个领域里还没有很清晰的定义，不同游戏类型本身的软件架构可以相差很远，而且游戏的Object之间有大量的交互，所以纯粹的MVC并不适用，我们这里讲的主要是一种逻辑分离的思想，具体运用需要根据项目的需求和复杂性进行调整。

在Unity开发中，MVC思想可以用于分离游戏的数据、用户界面和控制逻辑，以提高代码的可维护性和可读性。

  • Model（模型） ：在Unity中，模型可以是代表游戏中的各种数据和业务逻辑的脚本类。例如，角色属性、游戏状态、游戏规则、关卡数据、道具等数据和逻辑都可以被归类为模型。使用C#类来定义Model，这些类包含数据成员和方法来操作数据，但不包括Unity的MonoBehaviour。
  • View（视图） ：在Unity中，视图可以是代表游戏场景中的物体、UI元素或预制件，用于展示模型中的数据。Unity中的Canvas、UI元素、3D模型等可以作为View的一部分。View负责将Model的数据呈现给用户，并将用户输入传递给Controller。
  • Controller（控制器） ：在Unity中，控制器可以是脚本类，负责处理用户的输入，并根据输入来更新模型和视图，协调Model和View之间的交互，实施游戏逻辑。Controller可以处理用户输入，如鼠标点击、键盘输入等，然后更新Model中的数据或调用Model中的方法来执行游戏逻辑。它还可以更新View以反映Model的变化。

此外，可以使用事件系统或委托来实现Model、View和Controller之间的通信。事件可以用于通知不同部分之间的状态变化，例如，当玩家得分时，Controller可以触发一个事件，View可以订阅该事件以更新分数显示。

在Unity项目中采用MVC思想可以带来一些好处：

  • 代码组织 ：Unity项目通常会变得复杂，特别是在游戏开发中，有大量的游戏对象、脚本和交互逻辑。采用MVC思想可以帮助更好地组织代码，将模型、视图和控制器分离开来，使得代码结构更清晰，易于阅读和维护。
  • 可维护性 ：MVC的分层结构使得修改和扩展游戏功能变得更加容易。如果需要更改游戏逻辑或UI展示，只需要关注对应的控制器或视图，而不需要影响整个游戏代码。
  • UI管理 ：在Unity中，UI通常是一个重要的部分，MVC思想可以帮助将UI和逻辑分离开来。通过采用MVC，我们可以更好地管理UI的展示和交互逻辑。当需要添加新功能或修改UI显示时，只需修改对应的模型、视图或控制器类，不会影响其他部分的代码。
  • 数据共享 ：在Unity中，MVC可以帮助我们实现数据的共享和重用。通过将数据逻辑放在模型中，并在不同的场景或游戏对象中共享模型，可以使得数据在整个游戏中保持一致性。
  • 耦合性低 ：角色的数据和行为被封装在模型中，视图和控制器只负责显示和交互，降低了代码耦合度，增加了代码复用性和扩展性。

总的来说，MVC思想在Unity项目中可以提供更好的代码组织、可维护性和扩展性，使得项目开发更加高效和有条理。但要根据项目的规模和需求来选择是否采用MVC，对于小型项目可能并不需要过度划分MVC架构，而在大型或复杂项目中，采用MVC可以带来更多的好处。

MVP架构

MVP架构简介

MVP（Model-View-Presenter）是从MVC演变而来的一种架构模式。在MVC的基础上，MVP强调Model与View之间的隔离，两者互不感知。MVP模式的主要组成部分如下：

  • Model（模型） ：
    • Model代表应用程序的数据和业务逻辑。
    • Model包含数据的存储、检索、更新和应用程序的核心业务逻辑。
    • Model不直接与用户界面交互，通常是一个独立的数据层。
  • View（视图） ：
    • View负责呈现数据给用户，并接受用户输入。
    • View通常包括用户界面元素，如窗口、按钮、文本框等。
    • View是用户界面的可视表示，但不包含与数据处理或业务逻辑相关的代码。
  • Presenter（主持人） ：
    • Presenter充当Model和View之间的中介，负责协调用户界面逻辑，将Model的数据呈现给View，并处理用户输入。
    • Presenter包括以下方面的工作：
      • 从Model检索数据并准备数据以便呈现在View上。
      • 接受用户输入并将其传递给Model以执行相应的操作。
      • 处理用户界面逻辑，例如数据格式验证、格式转换、用户输入提示等。
    • Presenter不应包含任何与用户界面视觉表示相关的代码。

MVP工作流程

MVP模式的工作流程通常如下：
MVP

  • 用户对界面进行操作，例如点击按钮或输入文本，触发View的相关事件。
  • View感知到这些事件之后，通过特定的接口或回调方法，通知Presenter进行处理。这是View与Presenter之间的通信。
  • Presenter接收到来自View的事件通知后，开始处理业务逻辑。这可能涉及从Model中检索数据、执行特定操作，验证数据，或进行其他业务相关的任务。
  • 如果Presenter需要更新数据，它将通过Model的接口来对数据进行更新或请求必要的数据。
  • 当Model中的数据发生变化时，Model会通知Presenter，通常通过观察者模式或其他通知机制。
  • Presenter收到Model数据变化通知后，调用View暴露的接口更新用户界面，使用户能够看到数据的变化。

MVP的优点

MVP模式具备MVC模式的优点，且相比于传统的MVC模式引入了一些额外的优点：

  • 松耦合度的增加 ：在MVP中，View和Model之间不直接通信，而是通过Presenter进行协调。这降低了View和Model之间的耦合度，使它们可以独立开发和维护。这使得更容易替换View或Model，而不会影响整个应用程序的结构。
  • 更好的分离关注点 ：MVC常常会因为V和M的耦合性太强而渐渐产生问题，导致C渐渐失去作用，但MVP模式视图和模型完全分离。
  • 更容易实现多视图 ：MVP模式使得更容易实现多个不同的视图，共享相同的Presenter。这可以在不重复编写业务逻辑的情况下创建多个用户界面，从而提高了代码的复用性。
  • 逻辑的集中管理 ：在MVP中，Presenter充当了中央控制器，负责管理用户界面逻辑和业务逻辑。这样，所有与用户界面相关的逻辑都集中在一个地方，而不分散在控制器和视图之间。这有助于更好地组织代码和降低复杂性。
  • 提高用户界面的可定制性 ：由于MVP模式将用户界面和业务逻辑分开，更容易调整和自定义用户界面的外观和行为，而不需要修改底层逻辑。
  • Model设计更灵活 ：所有交互都在P中实现，M的设计可以更加灵活，有利于M的高效使用。

MVVM架构

MVVM架构简介

MVVM（Model-View-ViewModel）也是MVC的演变而来，通常用于构建用户界面（UI）驱动的应用程序。它在传统的MVC模式基础上将Controller层变成了ViewModel层，MVVM代表Model-View-ViewModel。MVVM强调数据绑定，从而省去了模型数据改变后通知数据更新的步骤。MVVM模式由以下三个主要组成部分组成：

  • Model（模型） ：
    • Model代表应用程序的数据和业务逻辑。
    • Model包含数据和方法，用于处理数据的存储、检索、更新和应用程序的核心业务逻辑。
    • Model通常不直接与用户界面交互，而是为ViewModel提供数据。
  • View（视图） ：
    • View负责呈现数据给用户并接受用户输入。
    • View通常包括用户界面元素，如窗口、按钮、文本框等。
    • View通过数据绑定将自己与ViewModel连接，ViewModel可以提供数据和逻辑，以便View进行呈现。
  • ViewModel（视图模型） ：
    • ViewModel充当Model和View之间的中介，负责处理用户界面逻辑，将Model的数据呈现给View，并处理用户输入。
    • ViewModel包括以下方面的工作：
      • 数据绑定：ViewModel提供要在View中显示的数据，并与View建立数据绑定。这样，当Model中的数据更改时，View会自动更新。
      • 命令处理：ViewModel包含命令，例如按钮点击事件，以执行与用户交互相关的操作。
      • 数据验证：ViewModel可以包括验证逻辑，以确保用户输入的有效性。
      • 与Model的交互：ViewModel与Model交互，检索、更新或操作数据。
      • 处理用户输入：ViewModel接受用户输入，执行相应的操作，例如更新Model中的数据或触发特定的命令。

MVVM工作流程

MVVM模式的工作流程通常如下：
MVVM

  • 界面渲染完毕后，ViewModel会将View和Model按照开发时声明的方式进行双向绑定。
  • 用户对界面进行操作，触发View中的相关事件。
  • View接收用户输入，并将其传递给ViewModel。
  • ViewModel调用Model的接口处理业务逻辑。
  • Model数据发生变化后，通知ViewModel，View通过数据绑定自动将更新后的数据呈现给用户，以反映最新的数据状态。所以Model内容改变后，用户界面会立即更新，无需额外操作。

MVVM的优点

MVVM相对于传统的MVC和MVP模式又具有一些额外的优点，例如：

  • 自动数据绑定 ：MVVM借助数据绑定机制，实现了视图与视图模型之间的双向数据绑定。这使得用户界面元素能够自动更新以反映视图模型中的数据变化，而不需要编写手动的更新逻辑。这提高了代码的简洁性和可维护性。
  • 适应现代UI ：MVVM适用于现代的用户界面开发，包括Web应用、桌面应用和移动应用。其自动数据绑定和响应式特性使其非常适合创建交互性强、实时性要求高的应用程序。
  • 多平台通用性 ：MVVM模式适用于不同平台的应用程序开发，因为其核心概念是通用的。这允许开发人员在不同平台上使用相似的架构模式。

对比MVC、MVP、MVVM

从上面对MVC、MVP、MVVM的介绍可以明显地看出，它们呈现递进关系，是不断优化的软件架构模式。MVP在MVC的基础上实现了M和V的解耦，MVVM在MVP的基础上实现了数据绑定。它们在不同方面具有不同的优劣势，我们可以简单进行一下三者的总结和对比。

MVC的优缺点

MVC优点

  • 广泛使用 ：MVC是一种经典且广泛使用的架构模式，开发者们对MVC非常熟悉，它在许多传统的Web和桌面应用中得到了广泛应用。
  • 分离关注点 ：MVC将应用程序分成三个独立的组件，分别负责数据处理、界面展示和用户输入处理，使代码更易于理解和维护。
  • 代码复用 ：由于MVC的分离性，不同部分的代码可以更容易地进行重用，使得开发效率提高。
  • 成熟的生态系统 ：MVC有丰富的工具和框架支持，如Django、Ruby on Rails、Spring等。

MVC缺点

  • 耦合度较高 ：在MVC中，View和Controller之间通常是紧耦合的，Controller直接处理View的事件，这样可能导致代码依赖性较高。且MVC并未限制数据流，Model和View可能有耦合。
  • Controller负担较重 ：在MVC中，Controller承担了大部分的用户输入处理和业务逻辑，随着应用复杂度的增加，Controller可能会变得庞大和复杂。

MVC适用场景和示例

  • Web应用：MVC是Web应用中最常见的架构模式，例如ASP.NET MVC框架。
  • 桌面应用：传统的桌面应用程序，如使用Java Swing或Windows Forms等，也可以采用MVC模式。
  • MVC在Unity中通常用于较为简单的项目或小型游戏，特别是当项目的UI和逻辑较为简单，或者开发者对MVC较为熟悉时。
  • 在Unity中，MVC模式可以通过自定义脚本组件来实现。模型通常代表游戏中的数据和业务逻辑，视图负责展示数据给用户，控制器处理用户输入并更新模型和视图。

MVP的优缺点

MVP优点

  • 更强的分离 ：相较于MVC，MVP通过引入Presenter，进一步增强了模型、视图和控制器之间的分离，使每个部分更加独立。
  • 可测试性 ：Presenter是业务逻辑的中心，易于进行单元测试，有助于提高代码质量。
  • 框架不依赖 ：MVP模式不依赖具体的框架，适用于不同的开发环境。

MVP缺点

  • 代码量增加 ：引入Presenter可能导致代码量增加，但这有助于更好的分离关注点。
  • 较少的自动化 ：相对于MVVM，MVP通常需要更多手动的工作来更新视图，因为没有自动数据绑定机制。

MVP适用场景和示例

  • 适用于桌面应用程序、一些前端框架和具有较强用户交互的应用。
  • 用于需要更好的分离关注点和可测试性的应用，其中模型负责数据和业务逻辑，视图负责用户界面，主持人负责处理用户输入和协调模型和视图之间的通信。

MVVM的优缺点

MVVM优点

  • 强大的数据绑定 ：相较于MVP，MVVM引入了自动数据绑定，使视图与视图模型之间的数据同步自动完成，简化了用户界面的更新。
  • 更好的分离 ：相较于MVC，MVVM将模型、视图和视图模型更清晰地分离，降低了耦合度。
  • 适应现代UI ：MVVM非常适用于需要响应性和实时性的应用程序，如单页应用程序（SPA）和移动应用。

MVVM缺点

  • 学习曲线 ：相对于MVC和MVP，MVVM的学习曲线可能较陡，尤其是对于初学者来说，掌握数据绑定和ViewModel的概念可能需要一些时间。
  • 不适合所有场景 ：MVVM更适合复杂的用户界面和需要实时数据更新的应用程序，但对于简单的应用程序可能显得过于繁琐。

MVVM适用场景和示例

  • 响应式UI：MVVM特别适用于需要响应式UI的项目，例如使用WPF或Vue.js等前端框架。当UI与数据交互较为复杂，或者需要实现数据驱动的UI时，MVVM是一种较好的选择。
  • 数据驱动应用：当应用的主要逻辑是数据驱动时，MVVM可以更好地组织和管理数据和界面的交互。
  • 复杂的前端应用：对于大型、复杂的前端应用，MVVM能够帮助开发者更好地管理代码，并保持UI和数据的同步。

总结

MVC适用于传统的Web和桌面应用，MVP适用于分离性要求更高的Web和桌面应用，MVVM适用于响应式UI和数据驱动的应用。在Unity项目开发中，选择使用MVC、MVP还是MVVM取决于项目的需求和复杂性。对于较为简单的项目或小型游戏，MVC或MVP可能足够满足需求。而对于复杂的项目或需要响应式UI的场景，MVVM提供了更好的代码组织和管理方式，使得UI和数据的交互更加清晰和灵活。在选择使用哪种架构模式时，要根据项目的需求和复杂性来进行考虑，并结合团队成员的熟悉程度和技术栈来决定使用何种模式。在实际项目中，也可以根据需求的变化来灵活选择和调整架构模式。