Шаблон проектирования mvc и php. Удобный подход к веб-разработке: Модель MVC

Добрый день, уважаемые коллеги. В этой статье я бы хотел рассказать о своем аналитическом понимании различий паттернов MVC, MVP и MVVM. Написать эту статью меня побудило желание разобраться в современных подходах при разработке крупного программного обеспечения и соответствующих архитектурных особенностях. На текущем этапе своей карьерной лестницы я не являюсь непосредственным разработчиком, поэтому статья может содержать ошибки, неточности и недопонимание. Заинтригованы, как аналитики видят, что делают программисты и архитекторы? Тогда добро пожаловать под кат.

Ссылки Первое, с чего я бы хотел начать - это ссылки на внешние материалы, которыми я руководствовался в процессе написания этой статьи:
Введение Во времена, когда солнце светило ярче, а трава была зеленее, на тот момент команда студентов, как автор этой статьи, разрабатывали программное обеспечение, писав сотни строк кода непосредственно в интерфейсе продукта. Иногда использовались сервисы и менеджеры для работы с данными и тогда решение получалось с использованием паттерна Document-View. Поддержка такого кода требовала колоссальных затрат, т. к. нового разработчика надо обучить (рассказать), какой код за что в продукте отвечает, и ни о каком модульном тестировании и речи не было. Команда разработки - это 4 человека, которые сидят в одной комнате.
Прошло время, менялась работа. Разрабатываемые приложения становились больше и сложнее, из одной сплоченной команды разработчиков стало много разных команд разработчиков, архитекторов, юзабилистов, дизайнеров и PMов. Теперь каждый ответственен за свою область: GUI, бизнес-логика, компоненты. Появился отдел анализа, тестирования, архитектуры. Стоимость разработки ПО возросла в сотни и даже тысячи раз. Такой подход к разработке требует наличие стойкой архитектуры, которая бы синхронизировала разные функциональные области продукта между собой.Паттерны Учитывая цель уменьшения трудозатрат на разработку сложного программного обеспечения, предположим, что необходимо использовать готовые унифицированные решения. Ведь шаблонность действий облегчает коммуникацию между разработчиками, позволяет ссылаться на известные конструкции, снижает количество ошибок.
По словам Википедии , паттерн (англ. design pattern) - повторимая архитектурная конструкция, представляющая собой решение проблемы проектирования в рамках некоторого часто возникающего контекста.

Начнем с первого главного – Model-View-Controller. MVC - это фундаментальный паттерн, который нашел применение во многих технологиях, дал развитие новым технологиям и каждый день облегчает жизнь разработчикам.

Впервые паттерн MVC появился в языке SmallTalk. Разработчики должны были придумать архитектурное решение, которое позволяло бы отделить графический интерфейс от бизнес логики, а бизнес логику от данных. Таким образом, в классическом варианте, MVC состоит из трех частей, которые и дали ему название. Рассмотрим их:

Модель Под Моделью, обычно понимается часть содержащая в себе функциональную бизнес-логику приложения. Модель должна быть полностью независима от остальных частей продукта. Модельный слой ничего не должен знать об элементах дизайна, и каким образом он будет отображаться. Достигается результат, позволяющий менять представление данных, то как они отображаются, не трогая саму Модель.

Модель обладает следующими признаками:

• Модель - это бизнес-логика приложения;
• Модель обладает знаниями о себе самой и не знает о контроллерах и представлениях;
• Для некоторых проектов модель - это просто слой данных (DAO, база данных, XML-файл);
• Для других проектов модель - это менеджер базы данных, набор объектов или просто логика приложения;

Представление (View) В обязанности Представления входит отображение данных полученных от Модели. Однако, представление не может напрямую влиять на модель. Можно говорить, что представление обладает доступом «только на чтение» к данным.

Представление обладает следующими признаками:

• В представлении реализуется отображение данных, которые получаются от модели любым способом;
• В некоторых случаях, представление может иметь код, который реализует некоторую бизнес-логику.

Примеры представления: HTML-страница, WPF форма, Windows Form.Различия MVC & MVVM & MVP Наиболее распространенные виды MVC-паттерна, это:

• Model-View-Controller
• Model-View-Presenter
• Model-View-View Model

Рассмотрим и сравним каждый из них.

Model-View-Presenter

Данный подход позволяет создавать абстракцию представления. Для этого необходимо выделить интерфейс представления с определенным набором свойств и методов. Презентер, в свою очередь, получает ссылку на реализацию интерфейса, подписывается на события представления и по запросу изменяет модель.

Признаки презентера:

• Представление взаимодействует напрямую с презентером, путем вызова соответствующих функций или событий экземпляра презентера;
• Презентер взаимодействует с View путем использования специального интерфейса, реализованного представлением;
• Один экземпляр презентера связан с одним отображением.

Реализация:
Каждое представление должно реализовывать соответствующий интерфейс. Интерфейс представления определяет набор функций и событий, необходимых для взаимодействия с пользователем (например, IView .ShowErrorMessage(string msg)). Презентер должен иметь ссылку на реализацию соответствующего интерфейса, которую обычно передают в конструкторе.
Логика представления должна иметь ссылку на экземпляр презентера. Все события представления передаются для обработки в презентер и практически никогда не обрабатываются логикой представления (в т.ч. создания других представлений).

Пример использования: Windows Forms.

Model-View-View Model

Данный подход позволяет связывать элементы представления со свойствами и событиями View-модели. Можно утверждать, что каждый слой этого паттерна не знает о существовании другого слоя.

Признаки View-модели:

• Двухсторонняя коммуникация с представлением;
• View-модель - это абстракция представления. Обычно означает, что свойства представления совпадают со свойствами View-модели / модели
• View-модель не имеет ссылки на интерфейс представления (IView). Изменение состояния View-модели автоматически изменяет представление и наоборот, поскольку используется механизм связывания данных (Bindings)
• Один экземпляр View-модели связан с одним отображением.

Реализация:
При использовании этого паттерна, представление не реализует соответствующий интерфейс (IView).
Представление должно иметь ссылку на источник данных (DataContex), которым в данном случае является View-модель. Элементы представления связаны (Bind) с соответствующими свойствами и событиями View-модели.
В свою очередь, View-модель реализует специальный интерфейс, который используется для автоматического обновления элементов представления. Примером такого интерфейса в WPF может быть INotifyPropertyChanged.

Пример использования: WPF

Model-View-Controller
Основная идея этого паттерна в том, что и контроллер и представление зависят от модели, но модель никак не зависит от этих двух компонент.

Признаки контроллера

• Контроллер определяет, какие представление должно быть отображено в данный момент;
• События представления могут повлиять только на контроллер.контроллер может повлиять на модель и определить другое представление.
• Возможно несколько представлений только для одного контроллера;

Реализация:
Контроллер перехватывает событие извне и в соответствии с заложенной в него логикой, реагирует на это событие изменяя Mодель, посредством вызова соответствующего метода. После изменения Модель использует событие о том что она изменилась, и все подписанные на это события Представления, получив его, обращаются к Модели за обновленными данными, после чего их и отображают.

Пример использования: MVC ASP.NET

Резюме Реализация MVVM и MVP-паттернов, на первый взгляд, выглядит достаточно простой схожей. Однако, для MVVM связывание представления с View-моделью осуществляется автоматически, а для MVP - необходимо программировать
MVC, по-видимому, имеет больше возможностей по управлению представлением.Общие правила выбора паттернаMVVM

• Используется в ситуации, когда возможно связывание данных без необходимости ввода специальных интерфейсов представления (т.е. отсутствует необходимость реализовывать IView);
• Частым примером является технология WPF.

MVP

• Используется в ситуации, когда невозможно связывание данных (нельзя использовать Binding);
• Частым примером может быть использование Windows Forms.

MVC

• Используется в ситуации, когда связь между представление и другими частями приложения невозможна (и Вы не можете использовать MVVM или MVP);
• Частым примером использования может служить ASP.NET MVC.

Заключение В заключении, автор этой статьи хотел бы отметить, что строго придерживаться только одному паттерну - не всегда лучший выбор. Например, представьте, что Вы хотели бы использовать MVVM для разработки приложений с использованием Windows Forms через свойство контролов Bindings. Ваша цель - это отделить представление от бизнес логики и логики, которая их связывает. Приложение должно быть легко тестируемым и поддерживаемым, а для аналитиков - понятным (ведь на вопрос «в чем измеряется работа жесткого диска» существует единственный правильный ответ - в Джоулях (абстрактный пример Модели -> Представления)).

Большое спасибо за уделенное время, приятного чтения!

Паттерн Model-View-Controller (MVC) является крайне полезным при создании приложений со сложным графическим интерфейсом или поведением. Но и для более простых случаев он также подойдет. В этой заметке мы создадим игру сапер, спроектированную на основе этого паттерна. В качестве языка разработки выбран Python, однако особого значения в этом нет. Паттерны не зависят от конкретного языка программирования и вы без труда сможете перенести получившуюся реализацию на любую другую платформу.

Реклама Коротко о паттерне MVC

Как следует из названия, паттерн MVC включает в себя 3 компонента: Модель, Представление и Контроллер. Каждый из компонентов выполняет свою роль и является взаимозаменяемым. Это значит, что компоненты связаны друг с другом лишь некими четкими интерфейсами, за которыми может лежать любая реализация. Такой подход позволяет подменять и комбинировать различные компоненты, обеспечивая необходимую логику работы или внешний вид приложения. Разберемся с теми функциями, которые выполняет каждый компонент.

Модель

Отвечает за внутреннюю логику работы программы. Здесь мы можем скрыть способы хранения данных, а также правила и алгоритмы обработки информации.

Например, для одного приложения мы можем создать несколько моделей. Одна будет отладочной, а другая рабочей. Первая может хранить свои данные в памяти или в файле, а вторая уже задействует базу данных. По сути это просто паттерн Стратегия.

Представление

Отвечает за отображение данных Модели. На этом уровне мы лишь предоставляем интерфейс для взаимодействия пользователя с Моделью. Смысл введения этого компонента тот же, что и в случае с предоставлением различных способов хранения данных на основе нескольких Моделей.

Например, на ранних этапах разработки мы можем создать простое консольное представление для нашего приложения, а уже потом добавить красиво оформленный GUI. Причем, остается возможность сохранить оба типа интерфейсов.

Кроме того, следует учитывать, что в обязанности Представления входит лишь своевременное отображение состояния Модели. За обработку действий пользователя отвечает Контроллер, о которым мы сейчас и поговорим.

Контроллер

Обеспечивает связь между Моделью и действиями пользователя, полученными в результате взаимодействия с Представлением. Координирует моменты обновления состояний Модели и Представления. Принимает большинство решений о переходах приложения из одного состояния в другое.

Фактически на каждое действие, которое может сделать пользователь в Представлении, должен быть определен обработчик в Контроллере. Этот обработчик выполнит соответствующие манипуляции над моделью и в случае необходимости сообщит Представлению о наличии изменений.

Реклама Спецификации игры Сапер

Достаточно теории. Теперь перейдем к практике. Для демонстрации паттерна MVC мы напишем несложную игру: Сапер. Правила игры достаточно простые:

Игровое поле представляет собой прямоугольную область, состоящую из клеток. В некоторых клетках случайным образом расположены мины, но игрок о них не знает;

Игрок может щелкнуть по любой клетке игрового поля левой или правой кнопками мыши;

Щелчок левой кнопки мыши приводит к тому, что клетка будет открыта. При этом, если в клетке находится мина, то игра завершается проигрышем. Если в соседних клетках, рядом с открытой, расположены мины, то на открытой клетке отобразится счетчик с числом мин вокруг. Если же мин вокруг открытой клетки нет, то каждая соседняя клетка будет открыта по тому же принципу. То есть клетки будут открываться до тех пор, пока либо не упрутся в границу игрового поля, либо не дойдут до уже открытых клеток, либо рядом с ними не окажется мина;

Щелчок правой кнопки мыши позволяет делать пометки на клетках. Щелчок на закрытой клетке помечает ее флажком, который блокирует ее состояние и предотвращает случайное открытие. Щелчок на клетке, помеченной флажком, меняет ее пометку на вопросительный знак. В этом случае клетка уже не блокируется и может быть открыта левой кнопкой мыши. Щелчок на клетке с вопросительным знаком возвращает ей закрытое состояние без пометок;

Победа определяется состоянием игры, при котором на игровом поле открыты все клетки, за исключением заминированных.

Пример того, что у нас получится приведен ниже:

UML-диаграммы игры Сапер

Прежде чем перейти к написанию кода неплохо было бы заранее продумать архитектуру приложения. Она не должна зависеть от языка реализации, поэтому для наших целей лучше всего подойдет UML.

Диаграмма Состояний игровой клетки

Любая клетка на игровом поле может находиться в одном из 4 состояний:

Клетка закрыта;

Клетка открыта;

Клетка помечена флажком;

Клетка помечена вопросительным знаком.

Здесь мы определили лишь состояния, значимые для Представления. Поскольку мины в процессе игры не отображаются, то и в базовом наборе соответствующего состояния не предусмотрено. Определим возможные переходы из одного состояния клетки в другое с помощью UML Диаграммы Состояний:

Диаграмма Классов игры Сапер

Поскольку мы решили создавать наше приложение на основе паттерна MVC, то у нас будет три основных класса: MinesweeperModel , MinesweeperView и MinesweeperController , а также вспомогательный класс MinesweeperCell для хранения состояния клетки. Рассмотрим их диаграмму классов:

Организация архитектуры довольно проста. Здесь мы просто распределили задачи по каждому классу в соответствии с принципами паттерна MVC:

В самом низу иерархии расположен класс игровой клетки MinesweeperCell . Он хранит позицию клетки, определяемую рядом row и столбцом column игрового поля; одно из состояний state , которые мы описали в предыдущем подразделе; информацию о наличии мины в клетке (mined) и счетчик мин в соседних клетках counter . Кроме того, у него есть два метода: nextMark() для циклического перехода по состояниям, связанным с пометками, появляющимися в результате щелчка правой кнопкой мыши, а также open() , который обрабатывает событие, связанное с щелчком левой кнопкой мыши;

Чуть выше расположен класс Модели MinesweeperModel . Он является контейнером для игровых клеток MinesweeperCell . Его первый метод startGame() подготавливает игровое поле для начала игры. Метод isWin() делает проверку игрового поля на состояние выигрыша и возвращает истину, если игрок победил, иначе возвращается ложь. Для проверки проигрыша предназначен аналогичный метод isGameOver() . Методы openCell() и nextCellMark() всего лишь делегируют действия соответствующим клеткам на игровом поле, а метод getCell() возвращает запрашиваемую игровую клетку;

Класс Представления MinesweeperView включает следующие методы: syncWithModel() - обеспечивает перерисовку Представления для отображения актуального состояния игрового поля в Модели; getGameSettings() - возвращает настройки игры, заданные пользователем; createBoard() - создает игровое поле на основе данных Модели; showWinMessage() и showGameOverMessage() соответственно отображают сообщения о победе и проигрыше;

И наконец класс Контроллера MinesweeperController . В нем определено всего три метода на каждое возможное действие игрока: startNewGame() отвечает за нажатие на кнопке "Новая игра" в интерфейсе Представления; onLeftClick() и onRightClick() обрабатывают щелчки по игровым клеткам левой и правой кнопками мыши соответственно.

Реализация игры Сапер на Python

Пришло время заняться реализацией нашего проекта. В качестве языка разработки выберем Python. Тогда класс Представления будем писать на основе модуля tkinter .

Но начнем с Модели.

Модель MinsweeperModel

Реализация модели на языке Python выглядит следующим образом:

MIN_ROW_COUNT = 5 MAX_ROW_COUNT = 30 MIN_COLUMN_COUNT = 5 MAX_COLUMN_COUNT = 30 MIN_MINE_COUNT = 1 MAX_MINE_COUNT = 800 class MinesweeperCell: # Возможные состояния игровой клетки: # closed - закрыта # opened - открыта # flagged - помечена флажком # questioned - помечена вопросительным знаком def __init__(self, row, column): self.row = row self.column = column self.state = "closed" self.mined = False self.counter = 0 markSequence = [ "closed", "flagged", "questioned" ] def nextMark(self): if self.state in self.markSequence: stateIndex = self.markSequence.index(self.state) self.state = self.markSequence[ (stateIndex + 1) % len(self.markSequence) ] def open(self): if self.state != "flagged": self.state = "opened" class MinesweeperModel: def __init__(self): self.startGame() def startGame(self, rowCount = 15, columnCount = 15, mineCount = 15): if rowCount in range(MIN_ROW_COUNT, MAX_ROW_COUNT + 1): self.rowCount = rowCount if columnCount in range(MIN_COLUMN_COUNT, MAX_COLUMN_COUNT + 1): self.columnCount = columnCount if mineCount < self.rowCount * self.columnCount: if mineCount in range(MIN_MINE_COUNT, MAX_MINE_COUNT + 1): self.mineCount = mineCount else: self.mineCount = self.rowCount * self.columnCount - 1 self.firstStep = True self.gameOver = False self.cellsTable = for row in range(self.rowCount): cellsRow = for column in range(self.columnCount): cellsRow.append(MinesweeperCell(row, column)) self.cellsTable.append(cellsRow) def getCell(self, row, column): if row < 0 or column < 0 or self.rowCount