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RichClient/RIA 原则与实践(上)

作者 陈金洲 发布于 2009年3月10日 上午4时8分

社区
.NET,
Agile,
Java
主题
RIA,
富客户端/桌面
标签
原则

Web 领域的经验在过去十多年的不断的使用和锤炼中,整个 开发领域的技术、理念、缺陷已经趋于成熟。JavaEE Stack, .NET Stack, Ruby On Rails等框架代表了目前这个技术领域的所有经验积累。这样我们在开始一个新的项目的时候,只需要选择对应语言的最佳实践,基本上不会犯大的错误。例 如,如果使用Java开发一个新的Web应用,那么基本上Spring/Guice+Hibernate/iBatis/+Struts /SpringMVC这种架构是不会产生重大的架构问题的;如果使用RoR那么你已经在使用最佳实践了;系统的分层:领域层,数据库层,服务层,表现层等 等;为了保证系统的可扩展性,服务器端应当是无状态架构,等等。总而言之,web开发领域,它丰富的积累使得开发者逐渐将更多的精力投入到应用本身。

来看富客户端,或者富互联网应用。在我看来,今天的RichClient与RIA已经没有分别:只要代表着丰富界面元素和丰富用户体验,需要与服务 器进行 交互的应用都可以称为RichClient或者RIA,虽然感觉上RichClient更“企业化”一些(服务器往往在企业内部),RIA更“个人化”一 些(服务器往往处于公网)。从最小的层面来说,我现在正在使用的离线模式的GoogleDoc就是一个RichClient应用──虽然它没有那么 Rich,采用和microsoft office一样土的界面; 我现在正在听音乐的Last.fm客户端显然是一个非常典型的RIA──它所有的个人喜好信息、音乐全都来自远在美国的服务器。本地的这个界面,只是提供 收集个人和音乐信息,以及控制音乐的播放和停止;目前拥有1150万玩家的魔兽世界,则是一个挣钱最多的,最“富”的客户端,10多G的客户端包含了电影 品质的广阔场景,华丽的魔法效果和极其复杂的人机交互。

如今的用户需求已经达到了一个新的高度,那些灰色的,方方正正的界面已经逐渐不能够满足客户的需求。从我们工作的客户看来,他们除了对“完成功能” 有着基 本的期待外,对于将应用做得“酷”,也抱有极大的热情。我工作的上一个项目是一个CRM系统,它是基于.NET Framework 3.5的一个RichClient应用。它的主窗口是一个带着红色渐变背景的无边框窗口,还有请专业美工制作的图标,点击某一个菜单还有华丽的二级菜单滑 动效果。我们在这个项目中获得了很多,有些值得借鉴,有些仍然值得反思。我仍然记得我们在项目的不同阶段,做一个技术决定是如此的彷徨和忐忑:因为在当时 的RichClient企业开发领域,几乎没有任何丰富的经验可以借鉴,我们重新发明了一些轮子,然后又推翻它;我们偏离了UI框架给我们提供的各种便利 而自己实现种种基础特性,只是因为他们偏离了我们所倡导的测试性的原则。在写下本文的时候,我尝试搜索了一下,仍然没有比较深入的实践性文章来介绍企业环 境下RichClient开发。大多数的书,如Swing、JavaFX、.NET WPF开发等等,偏向于小规模特性介绍,而在大规模的企业应用中,这些小的技巧对于架构决策往往帮助很小。

我的工作经历应当是和大多数开始进行RichClient开发的开发者类似:有着丰富的Web开发的经验之后开始进行RichClient开发。加 入 ThoughtWorks之后参加了多个不同的RichClient项目的开发工作,使用/尝试过的语言包括Java Swing, Flex/Adobe Air, .NET WinForm/.NET WPF. 对于不同平台之间的种种有些体会。在这里我将这些实践和原则总结如下。例子很可能过时,毕竟华丽的界面框架层出不穷,但原则应当通用的。使用和遵循这些原 则将会帮助你少犯错误──至少比我们过去犯的错误要少。如果你拥有一定的web开发经验,那么这篇文章你读起来会很亲切。

这些原则/实践往往不是孤立的,我尝试将他们之间用图的方式关联起来,帮助你在使用的过程中进行选择。例如,你遵循了“一切皆异步”的原则,那么很 可能你 需要进行“线程管理”和“事件管理”;如果你需要引入“缓存与本地存储”,那么“数据交互模式”你也需要进行考虑。希望这张图能够帮助读者理解不同原则之 间的联系。

下面列出的这些原则或者实践没有严格意义上的区分。按照上面的图,我推荐是,一旦你考虑到了某一个实践,那么与它直接关联的实践你最好也要实现。它会使得你的架构更全面,经得起用户功能的需求和交互的需求。

为了让这些实践更加通用,我采用伪代码书写。相信读者能够转化成相应的语言──Java, C#, ActionScript或者其他。这些实践并非与某一种语言相关。在某些特定的例子中,我会采用特定语言,但大多数都是伪代码描述的。

1 一切皆异步

所有耗时的操作都应当异步进行。这是第一条、也是最重要的原则,违背了这条原则将会导致你的应用完全不可用。

考虑这样的一个功能:点击一个"更新股票信息"按钮,系统会从股票市场(第三方应用)获得最新的股票信息,并将信息更新到主界面。丝毫不考虑用户体验的写法:

void updateStockDataButton_clicked() {
    stockData = stockDataService.getLatest(); // 从远程获取股票信息
    updateUI(stockData); // 这个方法会更新界面
}

那么,当用户点击updateStockDataButton的时候,会有什么反应?难说。如果是一个无限带宽、无限计 算资源的世界,这段代码直观又易 懂,而且工作的非常好:它会从第三方股票系统读到股票数据,并且更新到界面上。可惜不是。这段代码在现实世界工作的时候,当用户点击这个按钮,整个界面会 冻结──知道那种感觉吗?就是点完这个按钮,界面不动了;如果你在使用Windows, 然后尝试拽住窗口到处移动,你会发现这个窗口经过的地方都是白的。你的客户不会理解你的程序实际上在很努力的从股票市场获得数据,他们只会很愤怒的说,这 个东西把我的机器弄死了!他们的思路被打断了。于是他们不再使用你的程序,你们的合作没了。你没钱了。你的狗也跑了。

出现界面冻结的原因是,耗时操作阻塞了UI线程。UI线程一般负责着渲染界面,响应用户交互,如果这个线程被阻塞,它将无法响应所有的用户交互请 求,甚至 包括拖拽窗口这样简单的操作。所有的界面框架,无论是Java/.NET/ActionScript/JavaScript, 都只有一个UI线程,这个估计永远都不会变。

用户看到的应用通常与程序员大相径庭。用户对应用的期待级别分别是:能用、可用、好用、好看。而我观察到的大多数程序员停留在第一阶段:能用。“一切皆异步”这个原则说来简单,做起来也不会很难。把上面的代码稍作改动,如下:

void updateStockDataButton_clicked() {
    runInAnotherThread( function () {
        stockData = stockDataService.getLatest(); // 从远程获取股票信息
        updateUI(stockData); // 这个方法在UI线程更新界面
    }
}

注意加粗部分。runInAnotherThread是跟语言平台特定的。对于.net C#,可以是一个Dispatcher+delegate或者ThreadPool.QueueUserWorkItem;对于Java,可以干脆是一个Runable。对于AJAX, 可以是XMLHttpRequest或者把这个计算扔到一个IFrame中;对于ActionScript, 似乎没有什么好的方法,把获取数据的部分交给XML.load然后通过事件回调的方式来进行界面刷新吧。

耗时操作一般两种来源产生:网络带来的延迟以及大规模运算。两者对应的异步实现方式有所不同。前者往往可以通过特定语言、平台的获取数据的方式来进行异步,特别是缺乏多线程特性的动态语言。例如典型的AJAX方式:

xhr = new XmlHttpRequest()
xhr.send("POST", '/stockData/MSFT', function() {
    doSomethingWith(xhr.responseText);  // 只有当数据返回的时候,才会调用
})

大规模运算带来的耗时在Java/C#等支持多线程的语言环境中很容易实现,而对于JavaScript/ActionScript等很难,折衷的 方式是 将复杂运算延迟到服务器端进行;或者将复杂运算拆解成若干个耗时较少的小运算,例如ActionScript的伪多线程实现方式。

“一切皆异步”这个原则说来容易,但要在企业应用中以一种一致的方式进行实现很难。上例中runInAnotherThread的方式貌似简单,也可能出 现在各种GUI框架的介绍中,但绝不是一个稍具规模的RichClient应当采用的方式。它很难作为一种编程范式被遵循,你绝不会希望看到在你的代码中 所有用到异步的地方都new Runnable(){...}。 这样带来的问题不仅仅是异步被不被管理的到处乱扔,还带来了测试的复杂性。为了解决这些只有在至少有点规模的 RichClient中才出现的问题,你最好也实现了“4 线程管理”(见下篇),能够实现“3 事件管理”(见下篇)更好。终极方式是将这些抽象到应用的基础框架中,使得所有的开发人员以一种一致的方式进行编程。

2 视图管理

2.1 视图生命周期管理

视图这个概念在WEB开发中几乎被忽略。这里所说的视图是指页面、页面块等界面元素。在WEB开发中,视图的生命周期很短:在进入页面的时候创建,在离开页面的时候销毁。一不小心页面被弄糟了,或者不能按照预期的渲染了,点下刷新按钮,整个世界一片清净。

WEB下的视图导航也是如此自然。基于超链接的方式,每点击一次,就能够打开一个新的页面,旧的页面被浏览器销毁,新的页面诞生。(这里不考虑AJAX或者其他JavaScript特效)

如果把这种想法带入到RichClient开发,后果会很糟糕。每当点击按钮或者进行其他操作需要导航到新的窗口,你不加任何限制的创建新窗口或者 新的视 图。然而CPU不是无限的。创建一个新的视图通常是很耗CPU和内存的。系统响应会变慢。用户会抱怨,拒绝付钱,于是因为饥饿,你的狗再次离开了你。

每次新创建视图产生的严重后果并不仅仅是非功能性的,还包括功能性的缺失。如果你用过Skype,当你在给张三通话的时候,再次点击张三并且进行通 话,你 会发现刚刚的通话界面会弹出来,而不是开启新窗口。在我们的一个项目中,有一个功能:点击软件界面上的电话号码就能开启一个新窗口,并直接连到桌上的电话 拨号通话。可以想象,如果每次都会弹出新的窗口,软件的逻辑是根本错误的。

如何解决这个问题?最简单的方式是将所有已知的视图全都保存到本地的一个缓存中,我们命名为ViewFactory,当需要进行获取某个视图的时候,直接从ViewFactory拿到,如果没有创建,那么创建,并放到Cache中:

class ViewFactory {
     cache = {}
     View getView(Object key) {
        if cache.contains(key) {
            return cache[key]
        }
        cache[key] = createView(key)
        return cache[key]  
    }
}

需要注意的是,ViewFactorykey的选择。对于简单的应用,key可以干脆就是某个单独窗口的类名。例如整个系统中往往只有一个配置窗口,那 么key就是这个类名;对于需要复用的窗口,往往需要根据其业务主键来创建相应的视图。例如代码中只有一个UserDetailWindow, 需要用来展示不同用户的信息。当需要同时显示两个以上的用户信息的时候,用同一个窗口实例显然不对。这时候key的选择可以是类名+用户ID。

2.2 视图导航

上面的方案并没有解决导航的问题。导航需要解决的问题有两个,如何导航以及如何在导航时传递数据。这时候不得不羡慕WEB的解决方式。我要访问ID1的用户信息,只需要访问类似于users/1的页面就好;需要访问搜索结果第5页,只需要访问/search?q=someword&page=5就好。这里/search是视图,q=somewordpage=5是传递的数据。目前我还没有发现任何一本书来讲述如何进行视图导航。我们的方式是实现一个Navigator类用来导航,Navigator依赖于前面提到的ViewFactory

class Navigator {

    Navigator(ViewFactory viewFactory) {
        this.viewFactory = viewFactory;
    }

    void goTo(Object viewKey) {
        this.viewFactory.getView(viewKey).show()
    }

}

(这个类看起来跟ViewFactory没什么大的差别,但他们逻辑上是完全不同,并且下面的扩展中会增强)

这样是可以解决问题的。如果要在不同的视图之间传递数据,只需要对Navigator.goTo方法稍加扩展,多添加一个参数就能够传递参数了。例如,在用户列表窗口点击用户名,发送一条消息并打开聊天窗口,可以写为:

void messageButton_clicked() {
    Navigator.goTo("ChatWindow#userId", "聊天消息")
}

然而这种方式并不完美。当你发现大量的数据在窗口之间交互的时候,这种将主动权交给调用方控制的方式,会给状态同步带来不少麻烦;如果你使用了本地 存储,它越过存储层直接与服务器交互的方式也会带来不少的不便之处。更好的方式是使用“3 事件管理”(见下篇)。当然,如果窗口之间导航不存在数据传递,基于Navigator的方式仍然简单并且可用。

相关阅读:

[ ThoughtWorks实践集锦(1)] 我和敏捷团队的五个约定

[ ThoughtWorks实践集锦(2)] 如何在敏捷开发中做好数据迁移


作者介绍:陈金洲,Buffalo Ajax Framework作者,ThoughtWorks咨询师,现居北京。目前的工作主要集中在RichClient开发,同时一直对Web可用性进行观察,并对其实现保持兴趣。

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转自:http://www.infoq.com/cn/articles/thoughtworks-practice-partiii


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