不会开机的男孩

iOS APP 架构漫谈

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最近看了一些有关server的东西，一些很简单的东西，不外乎是一些文档规范，另外结合最近看的wwdc的一些video，觉得对软件架构（software architecture）认识又清楚了一些，这里记录下来。

software architecture 听上去是一个很大的概念，实际上也包括很多东西，里面的争议也很多。在我看来软件架构最好放在小的场景中理解。

问题1

我们有2个页面。

  • 页面A：主页面
  • 页面B：详情页面

demo code 1.0.0

2个页面分别显示一个数字，这个数字应该相同。详情会修改这个数字，这里我们发现，详情页面和主页面数字不一样。

数据不一致

问题1 解决方法A

这里首先的感觉就是，详情页面返回，主页面数据没有刷新，导致数据不一致。 那么Fix这个Bug的方法，就是在主页面出现的时候刷新界面

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [super viewWillAppear:animated];

    self.displayLabel.text = [[CUDataDAO selectData].data stringValue];
}

现在来看，还不错。但是，我们调用selectData的次数则变得非常非常多。数据不是经常变化的。

demo code 1.0.1

问题1 解决方法B

我们发现既然数据的改变是在页面B进行的，那么页面B修改这个数据的时候，应该把数据变化”通知”给页面A，那么我们写了一个Delegate

@protocol CUDetailViewControllerDelegate <NSObject>

- (void)detailVC:(CUDetailViewController *)vc dataChanged:(NSNumber *)data;

@end

在页面B修改数据之后，通过delegate 通知给页面A。

- (IBAction)changeButtonClicked:(id)sender {
    int value = arc4random() % 100;
    [CUDataDAO setData:value];

    self.displayLabel.text = [@(value) stringValue];

    if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(detailVC:dataChanged:)]) {
        [self.delegate detailVC:self dataChanged:@(value)];
    }
}

到此场景1得到了不错的解决。

demo code 1.0.2

问题2

这时我们增加了另一个页面C。这个场景会稍微抽象一点，我们定义了3个数据

  • 页面A的数据dataA
  • 页面B的数据dataB
  • 页面C的数据dataC

问题1中 dataA = dataB。在问题2中dataA = dataB + dataC;

问题2 解决方法C

也就是说页面C的修改，也会影响页面A的数据，那么我们是不是也要写一个XXXXDelegate呢？

这时我们的大脑嗅出了一些不好的味道，如果再来个什么dataD，dataE，我们要写这么多的Delegate么？对于多对一”通知”这种味道，很自然的想到了不用Delegate，而是用NSNotification来做。让我们未雨绸缪一下，定义一个Notificaiton

NSString *const kCUDataChangedNotification = @"CUDataChangedNotification";

[[NSNotificationCenter defaultCenter] postNotificationName:kCUDataChangedNotification
                                                  object:nil
                                                userInfo:nil];

那这个变化broadcast到listener，看上去是一个很赞的idea。

demo code 1.0.3

问题3

过了一段时间，我们发现问题2的方法有一个Bug，当界面停在页面B的时候，切换到页面C，修改数据，B中再返回时，数据和页面A的数据不一致。

数据不一致

那也可以类比解决方法B，得到了下面的方法

解决方法D

既然A和B的数据不一致，而A的数据比B的新，那么保留一个B的指针，然后A变化的时候，更新B就好了。

- (void)handleDataChangedNotification {
    [self updateLabel];
    [self.vc updateLabel];
}

// In a storyboard-based application, you will often want to do a little preparation before navigation
- (void)prepareForSegue:(UIStoryboardSegue *)segue sender:(id)sender
{
    if ([segue.identifier isEqualToString:@"push"]) {
        CUDetailViewController *vc = [segue destinationViewController];
        if ([vc isKindOfClass:[CUDetailViewController class]]) {
            self.vc = vc;
        }
    }
}

demo code 1.0.4

问题4

页面C实在是太简单了，这次我们希望在页面C中显示页面A的数据。因为上次我们就产生了一个数据不一致的问题，这次我们注意到了，那么怎么修改呢？

解决方法E

在看了看整个APP各种通知之后，觉得挺麻烦，准备用一个取巧的方法。可以类比解决方法A。在页面C出现的时候，刷新数据，至于什么性能问题，不管了，先fix bug。

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [self updateLabel];
}

- (void)updateLabel {
    int dataB = [[CUDataDAO selectData].data intValue];
    int dataC = [[CUDataDAO selectOtherData].data intValue];

    self.dataLabel.text = [@(dataB + dataC) stringValue];
}

demo code 1.0.5

问题5

这时的数据需要不断的变化，我们在CUDataDAO加了一个timer 模拟数据变化，数据变化的原因可能是server push 一些数据。client 本地数据库更新了数据，需要在页面A、B、C中显示。

页面C的数据又不一致了。。。。

问题到底在哪里呢

走到这里，我们需要重新思考为什么这个问题会不断的重复出现呢？software architecture就是来解决这个问题的。但是在提出一个合理的方案之前，先思考一个概念。

我们把数据库中的数据，显示到屏幕上，或是传递给View时，这个过程其实是对data 做了一次copy。而且只要不是通过引用或是指针这些方式，通过值传递的方式都是对data做了一次copy。而这个copy的过程，非常类似Cache。

通常建立一个Cache会遇到2种问题。

  • Cache情况A: 与original Data 数据不一致，没有及时更新
  • Cache情况B: 重复建立Cache

让我们用这个思路来看我们的解决方案

解决方法A

这是一个非常典型的Cache情况B。数据库的数据并没有变化，但我们却多次重复计算cache

解决方法B

页面之间的关系可以用下面来描述

这里我们隐隐能够感觉到问题，A的数据变化依赖于2个地方。不急，再往后看

解决方法C

解决方法D

事情变得更糟了

解决方法E

和解决方法A类似，同样的重复计算Cache问题。

实际上问题还会更糟

现在还是一个简单的Model，如果project变得很大，那么就会变成这个样子

每一个X都可能是一个Bug。

我们似乎已经找到问题了

《Advanced iOS Application Architecture and Patterns》 中，把这个图叫做information flow。我们的直觉会告诉我们，这个信息的传递，应该是自上而下的树或是森林，而且最好是一个层次平衡结构，要清晰，每一个位置都有相对于的职责。那我们就需要制定一个规则。

在想这个规则之前，如果把上面的图背后的数据忘记，我们感觉这很类似内存模型。当然内存模型会比较复杂。但是我们可以借鉴很多”内存管理中的规则”，比如谁创建，谁销毁。同样，在我们的information flow中，我们希望谁创建Cache，谁更新Cache变化

DAO的数据库似乎很难做这件事情，我们引入了一个新的元素dataSource（当然他本身又是DAO的一个Cache)。其中A、B、C3个都会显示数据，那么他们应该在一个层级，其中B、C会修改数据，他们会把这个数据返回给dataSource，而通过dataSource来把这个变化通知到A、B、C。

这样带来的好处很明显，我们再添加一个D，也不会对其他地方的数据产生任何影响，我们的Unit Test、Mock也更加好写。

我们之前的思路错在哪里呢？

从局部来看，我们之前的思路都没有任何问题，但是整体来看却把问题隐藏化。关键的问题是在于没有找到Truth，找到问题真正的地方。而找到真正的地方，需要我们在大脑中有一个清晰的information flow或是data flow。了解之间元素的相互关系，才能建立一个个的层。才能坐到真正的解耦,解耦并不是仅仅一个个的Manager，更重要的是建立一套清晰的flow机制，或是消息机制，如果没有一套flow，中间引入的各种各样的方法，即便使用了各种设计模式，整个software 依然是深度耦合。

疑问

这个APP看上去交互非常复杂

上面的model，有些同学还可能觉得这是交互上面的问题，这个交互看上去非常的复杂，不是一个好设计。

我这里列举一个实际的例子：

A页面要创建动画，动画背后包括很多数据，这些数据会在B，C甚至更多的页面，或是后台被修改。动画本身实际上体现在View，而这些view可能不仅仅在A中有，B，C可能也会有部分的View。

单例怎么样

当然我们可以用单例的法子。单例是个魔鬼，被很多滥用，这个场景用单例，其实仅仅是把全局变量合理的封装在了单例下，因为这份数据，并没有任何理由要一定是一份copy。

recap

在了解这个概念后，再看一些server的架构，规则时，也会更容易理解这些层之间的关系。包括

  • 为什么要规定那些层之间，不能相互调用，不能有静态方法。
  • 一个层之间的model，不能有重叠功能，不能连表查询。
  • 在哪个层才能调用另一个服务，而调用这个服务还必须要通过统一的接口

software architecture 涵盖的东西非常多。这篇只是一个引子，介绍了设计之前的准备工作。但是在实际过程中，我们的模型可能要比我这里写的还要复杂很多。下一篇会介绍一种策略用来处理更加复杂模型的情况。

最后附上一个完整功能的 demo code

参考

《Advanced iOS Application Architecture and Patterns》

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