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Android组件间通信机制对面向对象特性的影响

 
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组件的特点

对于Android的四大组件Activity, Service, ContentProvider和Service,不能有Setter和Getter,也不能给组件添加接口。原因是组件都是给系统框架调用的,开发者只能实现其规定的回调接口,组件的创建与销毁都是由系统框架控制的,开发者不能强行干预,更没有办法获取组件的对象。比如Activity,Service,BroadcastReceiver,你没有办法去创建一个Activity,Service或BroadcastReceiver,然后像使用其他类那样的调用其上的接口与其通信,用Setters和Getters改变属性等等。这也决定了,组件之间通信只能用系统支持的Intent。而Intent只能传递基本数据类型和Uri等一些常见的数据类型。Intent只支持传递内置类型和一些限制类型,这就导致了组件之间的数据传递必须都是基本类型,所以枚举类型无法使用。

多态无法实现

比如你有一个Service用于在后台执行UI中发来的请求,这些请求有些是做数据请求,有些是做数据分析,等等。这里可以用多态,定义一个统一的Transaction类,然后再为每种特定的Transaction类型,Transaction中统一接口process()用于实际的处理,理想的情况是,Service接收一个Transaction对象,然后调用其process(),没有必要知道具体的类型,UI创建具体的一个类型对象然后交由Service来处理。但是这在Android当中是无法实现的,因为Intent通信机制所限,因为它不能直接传递Transaction对象。所以,Service必须要知道具体的类型。原生应用Mms中就有如此的现象,在transaction包中TransactionService是处理服务,UI发送到Service的只是区别不同Transaction的Id(一个整数),Service查看不同的Id创建不同的Transaction对象,然后调用process()对其处理。
建议:自己实现一个类似Service的服务类,在其内用Handler,Thread和Looper让其长时间运行。这样就没有组件间通信的限制,你可以像正常使用Java对象那样来使用这个服务类,向其传递自定义的处理请求:


在Activity中就可以创建此Server的对象,然后使用它


另外,用AIDL与Service通信,虽可以获取Service的对象引用,可以直接调用Service的方法,但这个也有限制,对于AIDL的接口,所有的参数和返回类型都必须是基本数据
据类型,不能有对象。原因也好理解,因为AIDL也是要通过IPC的,即便Service与Activity在同一个进程内,所以本质上它与Intent通信机制无区别。

封装性被破坏

组件间的通信机制决定了Android的封装性,先来看一些实例:


这在Android当中是再常见不过的了。

Intent和IntentFilter的使用让封装性受到大大的破坏,因为你必须把字串,参数等直接写入到Intent或IntentFilter当中。例如:


当然,可以再好一点,就是:
Intent i = new Intent(Contacts.ACTION_GET_CONTACTS);
但是在AndroidManifest中的IntentFilter还是要写字串常量(Literal Strings),这样就有一个问题,就是即使你写错了,编译器不会提醒你,直到你运行的时候才会发现程序不正常工作,你调试啊,调试,最终发现是字串写错了。或者,activity的name写错了,编译器同样不会提醒你,但你运行时却因找不到类而报出RuntimeException。
建议:尽可能在所有作用域内定义常量,以让组件间接口保持一致性,特别是对于字串常量,一定要在二个组件都可见的作用域内定义常量,否则将会有维护的麻烦。
例子:intent.putExtra("request_type", 3); --> intent.putExtra(TargetActivity.REQUEST_TYPE, TargetActivity.NO_BACKGROUND);否则,特别是当目标组件不在同一个包内,或距离很远时,如果另一方改了,编译时不会有错,但程序不会正常工作,从而引发难以发觉的Bug

无法在组件间传递自定义的数据结构

如前面所述,因为无法获取组件的对象的引用,所以你无法向其设置数据,当然,可以用静态方法,但是不优雅且难以维护(对于Service倒是可以通过AIDL方式获取Service对象的引用,然后调用其方法来添加数据)。又因为Intent只能携带基本的数据类型,所以对于自定义的数据结构想要在组件间传递就特别的麻烦。当然你可以以让数据结构实现Parcleable接口,但是用起来也相当的麻烦。
建议:
1. 尽可能的避免使用自定义数据结构,特别是除了Setters和Getters以外不具有其他行为的数据结构
对于结构化的数据,为其定义ContentProvider,把数据写入SQLite数据库,这样数据库表中的每行数据都相当于是一个数据对象,每一列都是其属性。因为Android的组件与SQLite数据库的粘性很大,每个组件都可以很方便的从数据库中获取数据,再通过Cursor等工具来操作数据。最最重要的是这很方便在组件间传递数据,因数ContentProvider的访问都是通过Uri来实现的,而Uri又可以与Intent无缝接合,Uri可以方便的放入和从Intent中取出,每个组件又都可以直接访问ContentProvider用Uri读取数据,从而就可以实现组件间的无缝数据传递。
2. 尽可能的不要在组件之间传递数据
不要用太多的Activity,Service也能免则免,Activity+线程可能解决大部分问题,当然了,线程也不是那么好用的,特别是在Android里面。
3. 避免在组件之间传递自定义数据结构
如前所述,组件之间最好直接传递基本数据和Intent支持的数据类型。对于自定义的数据结构,要么不定义数据结构,要么不要在组件间传递,否则会很麻烦,虽然可能以实现Parcelable接口,但是效率和操作的方便性上都会大打折扣。

关于枚举和整数集

先前一篇博客曾说要尽量使用枚举(enum)代替整数集(ints),而且很多编程书籍(Effective Java)也建议用枚举代替整数集,这其中的好处就是降低出错率,把运行时的检查可以放到编译时,因为整数的范围较大,你可传递任意的整数,直到运行时才会检测或产生问题,但是枚举会在编译时检查类型,如果不是合法的枚举,编译器会报怨。
但是我们可以看到,在Android中的情况却很差,Android中大量的使用了整数集,系统定义了大量的整数集,很多参数也都是整数,虽然正确的方法都是向这些API传递其所定义的整数常量,但是你如果传个Integer.MAX_VALUE或Integer.MIN_VALUE,起码在编译时不会出问题。
既然这不是一个好的编程规范,为什么Android中还要大量的使用整数集呢?原因就在于组件间通信,组件之间要传递参数,但是Intent又只能放入基本数据类型,也就是说如果使用枚举,那么将无法用Intent传递给其他的组件,因为枚举转为整数很容易,但反过来整数转成枚举就不是那么容易了。
所以,如果你的常量不需要在组件间来回的传递,那么最好定义成为枚举,否则,只能用整数集了。

关于组件一般的设计原则

1. 不要用组件实现某些接口,比如点击接口,等等
因为组件是一个开销非常巨大的对象,组件的继承层次也非常的深,用组件实现接口,传递给调用者,就相当于用一个火车去运送一个小老鼠一样,给了别人一个相当大的对象,但是仅有一个或二个方法是别人需要的。特别是对于Activity,不要去实现一些公共的接口比如View.OnClickListener,除了前面的原因以外,另外一个就是你的onClick必须用条件来区分点击的是哪个UI元素,这很难维护,还有一个原因就是Activity的对象不是很稳定,因为系统的某些事件如转屏,语言切换等等会把Activity杀死并重新创建一个实例,所以有可能会引发问题,虽然看起来Activity还在,但是并不同一个实例,如果某些东西与具体实例相关,就会引发问题,要么程序不正常工作,要么有RuntimeException。还有可能引发内存泄漏,因为送给使用者的接口对象都是Activity的实例引用,一旦某个引用超过Activity的生命周期,就会造成内存泄漏。
推荐的做法是用匿名内部类来实现接口,如果其他地方需要对此接口对象的操作,可以声明一个成员变量或者一个内部类,这样也方便Activity来控制,以保证所有东西都生存在Activity的生存周期之内。
2. 少用Service
组件Service并没有传说中的好用,而且它还会让你的程序退出页面后仍然在后台跑,占系统资源不说,还会被骂(看看这些文章吧),因为Service的生命周期是由系统来控制,我们无法干预,即使你确切的知道某些时候你已经完全不用它了。用Activity和线程就可以完成绝大多数操作,而且你还能做到让所有线程都在Activity的控制之内,让它们都活在Activity的生命周期之内。另外的原因就是,因为线程都属于自建的类,或者普通的Java类,可以应用面向对象,因为没有了组件通信的限制。
3. 利用ContentProvider来做复杂数据结构的通信工具
ContentProvider和SQLiteDatabase存储的就是结构化数据,相当于一个数据结构,它的引用就是它的Uri,任何组件通过Uri就可获得此数据结构。它有如下优点:
1. 可以方便的在组件间传递
因为数据实际是在数据库中,你在组件间仅传递其地址Uri即可,任何组件或任何持有Context的类都可以方便的获取它,无论从实用性还是从效率上讲,这比用Intent传,或者实际传送数据结构对象来得快。
2. ContentProvider组件有自己的进程和线程,不会有线程同步问题
外部都是通过ContentResolver来访问ContentProvider,因此ContentProvider对外界来讲是一样的,访问方式相同,自然就不会有线程同步之类的问题。
3. ContentProvider可以进行封装,从而使数据操作更加方便
因为ContentProvier提供统一的接口,你可以利用数据自身的特点,在实现这些接口时进行一些封装,比如添加默认值等等。
4. ContentProvider可以用作队列或堆栈
因为每一行都是一个结构化数据,每一行的数据插入的顺序又是按先后顺序,所以这完全可以当做一个队列,或一个堆栈。
可以参考原生Mms中信息的发送流程,信息从用户点击发送就写入数据库,然后一路把其Uri在各个组件间中传递,每个组件更新信息的状态,直到最后发送。还有DownloadProvider,Android中默认的下载,应用程序通过DownloadManager提交一个Request,但实际做下载的是DownloadService,而DownloadServer是在packages/provider/DownloadProvider中,是一个完全独立的进程。DownloadManager仅是把一个Request写入DownloadProvider中,这个Request包含下载一个东西的相关信息如URL等。DownloadService仅是监听DownloadProvider的变化,一旦有新数据插入,就创建线程读出此Request,然后开始下载。下载的同时,也是把数据直接更新到DownloadProvider中,这样UI就可以显示进度等信息。这一过程涉及二个进程,至少三个组件:提交Request的用户进程和DownloadProvider进程,DownloadManager(是一个公共API),DownloadService(单独进程,私有的package)和DownloadList(在DownloadProvider包内部,用于显示下载进度的UI),这些组件之间没有直接的通信,它们都是围绕着ContentProvider。同时这里的ContentProvider也被用做下载请求的队列,DownloadManager可以不断的向其中加入请求,DownloadService会监听其变化从其中取出数据然后做下载。

别说Android开发很简单

虽然Android上手很容易,但是要想写出优质的代码并不简单,分裂现象,碎片化,系统架构等等都给很多事情加大了难度。可以看一下原生应用中的主要的Activity代码量都在5000行以上,它们的界面比较复杂,是主要核心业务逻辑所在,这些Activity控制的东西比较多,所以很臃肿。当然这里的主要原因,还是未能进行良好的设计和重构。比如ICS中的Browser就做的好一些,它的BrowserActivity只有几百行的代码,但以前的代码却是6000多行,现在它把各种业务逻辑分别拆开,Activity只负责接收Frameworks层的回调,所有的业务逻辑控制交由Controller来完成,而Controller只负责Tab的管理,菜单等的管理。具体的菜单和布局分辨率相关的东西又交由PhoneUi来处理。下载的处理由DownloadHandler来处理,等等。原来这些所有的事情都放在了BrowserActivity中的,可以想像原来它里面的逻辑会是多么的乱,维护起来会是多么的痛苦。当然,现在的设计也还有待提高,因为类之间的耦合依然很大,比如Controller中持有PhoneUi对象,但是PhoneUi对象又持有Controller,等等现象。很多时候会出现相互调用的情况,这是相当难以维护的,也破坏了相当多的设计原则。

总之,凡是程序,如果要想写的好,都需要投稿额外的精力,平台虽然有优劣但更重要的是对代码投入的精力。但现在可悲的是,Android平台赢利不理想,加之碎片化和浮躁的心理,使得很多应用都在一二个月内做出来,所以整个Android生态系统中的应用质量都不高,更为严重的是反编译和克隆,很多人都是把应用抓下来,反编译然后改了改就是一个新的应用,越是如此不关注质量,用户就越不买帐,开发者无法赢利,就越难投入精力做好应用,如此进入了一个恶性循环。

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