基于Android 端MVP 模式和响应式网络框架的设计与实现*

李 想 ，特日根 ，3

(1.长光卫星技术有限公司，吉林 长春130000；2.吉林省卫星遥感应用技术重点实验室，吉林 长春130000；3.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130000)

0 引言

在当今社会，移动端因其便携性、低功耗以及无线网的快速接入等优势，使得人们与外部世界进行网络连接更加方便而舒适。 正因如此，移动端编程成为了当下最热门的计算机编程领域之一。 2019 年第二季度移动端操作系统市场份额表明，Android 系统占比77.14%，iOS系统占比22.83%，其余系统不及1%，由此可知Android在当今手机行业起着举足轻重的作用。随着每一款应用承载的功能不断增多，其代码管理也变得更为复杂。 对于Android 应用开发来说，用Android Studio 编译器生成Android 项目时，其生成的XML 文件和Activity 文件已经对应传统MVC(Model-View-Controller)架构模式的View层和Controller 层， 同时XML 文件不能实现全部布局功能，因此部分View 层内容需交付给Activity 文件完成。Activity 文件随着页面和业务逻辑的不断增加也会不断增大，代码间耦合度明显提高[1-3]，将对项目的升级和维护带来障碍。 因此，对于大中型项目来说，MVC 架构并不可取。

对于一个常规项目，其网络请求必不可少，虽然官方提供了诸如HttpURLConnection 类等HTTP 请求方式，但该类在大量网络请求时，其性能较差。

针对此问题，MVP(Model-View-Presenter)+Retrofit+OkHttp+RxJava 的架构应运而生，该架构能有效降低代码耦合度，使Activity 文件的内容更加单一，网络请求和布局更新更加高效。 对于整个项目而言，整体结构更加清晰，代码可维护性也得到大幅度提升。

本文通过对MVP+Retrofit+OkHttp+RxJava 的研究分析，以《长光卫星云极视》项目的登录模块为应用案例，设计并验证Android 应用开发中MVP 模式和Retrofit2+OkHttp3+RxJava2 的响应式网络请求框架结合的方法及可行性。

1 MVP 模式

1.1 设计思想

MVP 最早出现在IBM 公司的项目研发中，由Model 层(负责数据修改和操作的部分)、View 层(包含所有的UI组件，并负责与Presenter 层进行所有交互操作)、Presenter层(负责所有项目的逻辑)组成[4-5]。

MVP 模式在多名开发人员协同开发及测试时体现出了更大的解耦性。 使用MVP 模式的优势包括：

(1)能将Activity/Fragment 中的任务独立出来；

(2)能将单个复杂的多任务分割成多个简单的任务；

(3)可以分离页面与数据；

(4)促进自动化单元测试[6]。

1.2 实现过程

应用程序中MVP 模式的顺序图如图1 所示。 在一个常规的Android 应用中会有两个参与者：用户(使用该程序的人)和数据(存储的信息实体)，以登录操作为例：

(1)用户点击按钮获取验证码；

(2)View 对象接收到用户动作，并向Presenter 层发送委派动作，即执行actionSendMessage()函数；

(3)如果Presenter 层需要接口或数据库中的数据，则会向Model 层通过getMessage()函数发送一条检索数据的消息，在这个过程中，Presenter 层与Model 层属于观察者与被观察者的关系；

(4)当Model 层获取到数据时，Presenter 层将观察到Model 层发送的事件，同时执行returnSendMessage()函数，向View 层发送一条消息，并将获得的验证码返回给用户，至此完成获取验证码的一次操作。

图1 MVP 模式的顺序图

2 响应式网络请求框架

2.1 设计思想

Retrofit2+OkHttp3+RxJava2 是当下最流行的Android网络请求框架之一。 在Android6.0 之前，官方推荐用HttpClient 接口来进行网络请求，后续则更改为Java.net下的HttpUrlConnection 接口，但该方式仅支持HTTP/1.0和HTTP/1.1，不支持HTTP/2.0，也不支持多路复用。 当遇到大量网络请求时性能较差。 与HttpUrlConnection 相比，OkHttp3 底层基于Okio 开源库，使用了比阻塞式IO效率更高的Java NIO(Non-Blocking I/O)。 Retrofit2 作为基于OkHttp 封装的RESTful 网络请求框架， 是当前耦合度最低、功能最强大的网络请求框架。 Retrofit2 与RxJava2结合使用时，前者把请求封装进Observable 对象，在新线程中执行HTTP 请求，请求结束后切换到IO 线程中执行用户的后续动作。总体来说，Retrofit2 用接口的方式进行HTTP 网络请求，并负责请求数据以及接收返回结果，OkHttp3 负责HTTP 请求的过程，RxJava2 负责异步以及多线程的切换。

2.2 OkHttp3

OkHttp 是Square 公司的一款开源的网络请求库，使用OkHttp3 进行网络请求能提高HTTP 请求的加载速度，同时更节省带宽。 OkHttp3 的高效性体现在以下三方面：

(1)允许连接同一主机的所有请求分享同一个socket；

(2)通过响应式缓存来避免重复请求；

(3)当服务端存在多个IP 地址时，若第一个地址连接失败，OkHttp3 会通过尝试备用IP 地址进行静默恢复[7]。

2.3 Retrofit2

与OkHttp 相 同，Retrofit 也 出 自Square 公 司，Retrofit2可以理解为一个HTTP 网络请求的适配器，它将一个HTTP请求通过Java/Kotlin 接口动态代理的方式来表达，并通过OkHttp3 发送HTTP 请求。 Retrofit 和OkHttp 的关系可以总结为：OkHttp 纯粹是一个HTTP/SPDY 客户端；Retrofit 是基于HTTP 的高级REST 抽象。

Retrofit 框架的优势在于：

(1)使用清晰的注解方式，在最大程度上简化URL的拼写形式；

(2)自由度大，支持自定义Converters 及其他业务逻辑；

(3)同时支持同步执行和异步执行；

(4)支持多种文件解析，如GSON、JSON 和XML 等；

(5)支持RxJava。

2.4 RxJava2

RxJava2 是一个在JAVA 虚拟机上使用可观测的序列组成的基于事件的异步程序库。它可以理解为是一种观察者模式，用观察者和被观察者来实现异步操作。 与Android 官方的异步操作方法相比，RxJava 的优势是简洁，当项目随着迭代变得繁琐时，RxJava 仍保持了其简洁性[8]。

2.5 实现过程

基于Retrofit2+OkHttp3+RxJava2 的响应式网络请求框架整体流程如图2 所示。

图2 网络请求流程图

(1)导入相关的依赖，将域名传入一个Retrofit 构造器中；

(2)通过Retrofit.create()方法传入Java 接口并返回一个Call 对象 (该对象默认使用OkHttp3 作为HTTP 请求的Client）；

(3)RxJava2 在订阅时调用Call.enqueue()方法来进行HTTP 的异步请求；

(4)在网络请求获得响应后，Call 对象对返回的信息根据设置的转置模式进行转换；

(5)返回结果数据。

3 MVP 模式和网络框架在Android 应用开发中的应用

《长光卫星云极视》项目采取了MVP 模式以及响应式网络框架，以获取登录验证码为例，实现的目录结构如图3 所示。

3.1 Model 层

Model 层主要的功能是从服务端获取数据， 由LoginRepository、LoginService 和 LoginServiceimpl 组成。

(1)LoginRepository

获取用户验证码是通过LoginRepository 类中的send-Message()方法来实现的，通过调用Retrofit2 的send-Message()的方法，实现HTTP 请求，在请求成功后，数据格式转置为SendMessageBean 实体类对象返回，关键代码如下：

图3 项目目录结构图

3.2 View 层

View 层主要对应登录界面LoginFragment，同时View层定义了LoginView 接口，接口中包括获取短信成功及失败的回调方法，LoginPresenter 通过接口returnSendMessage()和returnSendMessageError()方法与LoginFragment 进行交互，关键代码如下：

3.3 Presenter 层

Presenter 层是View 层调用Model 层的桥梁，Login-Presenter 持有LoginView 的引用，在方法中通过用户在LoginFragment 中触发按键时，调用LoginPresenter 的对应方法， 通过LoginService 对象进行对Model 层的访问，同时获取HTTP 返回值的观察者对象，并将值传递给LoginView 对 象，在LoginFragment 中 进 行UI 更 新。 关 键代码如下：

3.4 注意事项

为了快速开发和提高代码质量， 在使用MVP+Retrofit2+OkHttp3+RxJava2 模式时，应采取JUnit 单元测试的方式，对单个Presenter 文件和Service 文件编译运行。 该方式无需在真机或模拟器上全局调试，同时也无需考虑其他类文件的影响。通过JUnit 单元测试，可以快速定位到问题。

4 结论

本文中通过对MVC 模式以及HTTP 网络请求进行系统的分析，发现在一个中大型项目中，采用MVC 模式，会使得充当Controller 层的Activity/Fragment 同时充当View 层的角色，使得文件代码量臃肿，增加了业务逻辑的耦合度，在项目开发上乃至后期维护上都造成了很大的问题。 与此同时，当项目进行复杂多次的网络请求场景时，官方提供的HttpURLConnection 类表现出了性能低下、逻辑复杂的缺陷。

根据MVP 模式的设计思想，将业务事件交付给Presenter 层进行处理，使得Model 层和View 层做到了完全解耦，在整体项目中开发模块职责划分更明显，使逻辑代码的耦合度降低，便于后期的维护和二次开发。 与此同时基于Retrofit+OkHttp+RxJava 的响应式网络框架，在HTTP 请求上更为高效，在业务处理上相比HttpURLConnection 更简化。 RxJava 的使用，会随着网络请求逻辑变得越来越复杂，依然保持简洁。

本文通过上述思想设计并实现了《长光卫星云极视》用户登录模块，验证了MVP 模式与Retrofit+OkHttp+Rx-Java 的网络框架在Android 应用开发中结合的可行性，同时给出了设计思路及关键程序，并最终达到预期效果。