python设计模式之模型-视图-控制器模式
关注点分离（ Separation of Concerns， SoC）原则是软件工程相关的设计原则之一。 SoC原则背后的思想是将一个应用切分成不同的部分，每个部分解决一个单独的关注点。分层设计中的层次（数据访问层、业务逻辑层和表示层等）即是关注点的例子。使用SoC原则能简化软件应用的开发和维护。
模型—视图—控制器（ Model-View-Controller， MVC）模式是应用到面向对象编程的Soc原则。模式的名称来自用来切分软件应用的三个主要部分，即模型部分、视图部分和控制器部分。 MVC被认为是一种架构模式而不是一种设计模式。架构模式与设计模式之间的区别在于前者比后者的范畴更广。然而， MVC太重要了，不能仅因为这个原因就跳过不说。即使我们从不需要从头实现它，也需要熟悉它，因为所有常见框架都使用了MVC或者是其略微不同的版本。
模型是核心的部分，代表着应用的信息本源，包含和管理（业务）逻辑、数据、状态以及应用的规则。视图是模型的可视化表现。视图的例子有，计算机图形用户界面、计算机终端的文本输出、智能手机的应用图形界面、 PDF文档、饼图和柱状图等。视图只是展示数据，并不处理数据。控制器是模型与视图之间的链接/粘附。模型与视图之间的所有通信都通过控制器进行。
对于将初始屏幕渲染给用户之后使用MVC的应用，其典型使用方式如下所示。
- [ ] 用户通过单击（键入、触摸等）某个按钮触发一个视图
- [ ] 视图把用户操作告知控制器
- [ ] 控制器处理用户输入，并与模型交互
- [ ] 模型执行所有必要的校验和状态改变，并通知控制器应该做什么
- [ ] 控制器按照模型给出的指令，指导视图适当地更新和显示输出
你可能想知道为什么控制器部分是必要的？我们能跳过它吗？能，但那样我们将失去MVC提供的一大优势：无需修改模型就能使用多个视图的能力（甚至可以根据需要同时使用多个视图）。为了实现模型与其表现之间的解耦，每个视图通常都需要属于它的控制器。如果模型直接与特定视图通信，我们将无法对同一个模型使用多个视图（或者至少无法以简洁模块化的方式实现）。
1. 现实生活的例子
MVC是应用于面向对象编程的SoC原则。 SoC原则在现实生活中的应用有很多。例如，如果你造一栋新房子，通常会请不同的专业人员来完成以下工作。
- [ ] 安装管道和电路
- [ ] 粉刷房子
另一个例子是餐馆。在一个餐馆中，服务员接收点菜单并为顾客上菜，但是饭菜由厨师烹饪。
2. 软件的例子
Django是一个MVC框架，但是它使用了不同的命名约定。在此约定下，控制器被称为视图，视图被称为模板。 Django使用名称模型—模板—视图（ Model-Template-View， MTV）来替代。依据Django的设计者所言，视图是描述哪些数据对用户可见。因此， Django把对应一个特定URL的Python回调函数称为视图。 Django中的“模板”用于把内容与其展现分开，其描述的是用户看到数据的方式，而不是哪些数据可见
3. 应用案例
MVC是一个非常通用且大有用处的设计模式。实际上，所有流行的Web框架（ Django、 Rails和Yii）和应用框架（ iPhone SDK、 Android和QT）都使用了MVC或者其变种，其变种包括模式—视图—适配器（ Model-View-Adapter， MVA）、 模型—视图—演示者（ Model-View-Presenter，MVP）等。然而，即使我们不使用这些框架，凭自己实现这一模式也是有意义的，因为这一模式提供了以下这些好处。
- [ ] 视图与模型的分离允许美工一心搞UI部分，程序员一心搞开发，不会相互干扰。
- [ ] 由于视图与模型之间的松耦合，每个部分可以单独修改/扩展，不会相互影响。例如，添
加一个新视图的成本很小，只要为其实现一个控制器就可以了。 - [ ] 因为职责明晰，维护每个部分也更简单.
在从头开始实现MVC时，请确保创建的模型很智能，控制器很瘦，视图很傻瓜。
可以将具有以下功能的模型视为智能模型。
- [ ] 包含所有的校验/业务规则/逻辑
- [ ] 处理应用的状态
- [ ] 访问应用数据（数据库、云或其他）
- [ ] 不依赖UI
可以将符合以下条件的控制器视为瘦控制器。
- [ ] 在用户与视图交互时，更新模型
- [ ] 在模型改变时，更新视图
- [ ] 如果需要，在数据传递给模型/视图之前进行处理
- [ ] 不展示数据
- [ ] 不直接访问应用数据
- [ ] 不包含校验/业务规则/逻辑
可以将符合以下条件的视图视为傻瓜视图。
- [ ] 展示数据
- [ ] 允许用户与其交互
- [ ] 仅做最小的数据处理，通常由一种模板语言提供处理能力（例如，使用简单的变量和循
环控制） - [ ] 不存储任何数据
- [ ] 不直接访问应用数据
- [ ] 不包含校验/业务规则/逻辑
如果你正在从头实现MVC，并且想弄清自己做得对不对，可以尝试回答以下两个关键问题。
- [ ] 如果你的应用有GUI，那它可以换肤吗？易于改变它的皮肤/外观以及给人的感受吗？可
以为用户提供运行期间改变应用皮肤的能力吗？如果这做起来并不简单，那就意味着你
的MVC实现在某些地方存在问题。 - [ ] 如果你的应用没有GUI（例如，是一个终端应用），为其添加GUI支持有多难？或者，如
果添加GUI没什么用，那么是否易于添加视图从而以图表（饼图、柱状图等）或文档（ PDF、
电子表格等）形式展示结果？如果因此而作出的变更不小（小的变更是，在不变更模型
的情况下，创建控制器并绑定到视图），那你的MVC实现就有些不对了。
如果你确信这两个条件都已满足，那么与未使用MVC模式的应用相比，你的应用会更灵活、更好维护。
4. 实现
我可以使用任意常见框架来演示如何使用MVC，但觉得那样的话，读者对MVC的理解会不完整。因此我决定使用一个非常简单的示例来展示如何从头实现MVC，这个示例是名人名言打印机。想法极其简单：用户输入一个数字，然后就能看到与这个数字相关的名人名言。名人名言存储在一quotes元组中。这种数据通常是存储在数据库、文件或其他地方，只有模型能够直接访问它。
我们从下面的代码开始考虑这个例子。
quotes = ('A man is not complete until he is married. Then he is finished.',
'As I said before, I never repeat myself.','Behind a successful man is an exhausted woman.','Black holes really suck...', 'Facts are stubborn things.')
模型极为简约，只有一个get_quote()方法，基于索引n从quotes元组中返回对应的名人名言（字符串）。注意， n可以小于等于0，因为这种索引方式在Python中是有效的。
class QuoteModel:
def get_quote(self, n):
try:
value = quotes[n]
except IndexError as err:
value = 'Not found!'
return value
视图有三个方法，分别是show()、 error()和select_quote()。 show()用于在屏幕上输出一句名人名言（或者输出提示信息Not found!）； error()用于在屏幕上输出一条错误消息；select_quote()用于读取用户的选择，如以下代码所示。
class QuoteTerminalView:
def show(self, quote):
print('And the quote is: "{}"'.format(quote))
def error(self, msg):
print('Error: {}'.format(msg))
def select_quote(self):
return input('Which quote number would you like to see? ')
控制器负责协调。 init()方法初始化模型和视图。 run()方法校验用户提供的名言索
引，然后从模型中获取名言，并返回给视图展示，如以下代码所示。
class QuoteTerminalController:
def __init__(self):
self.model = QuoteModel()
self.view = QuoteTerminalView()
def run(self):
valid_input = False
while not valid_input:
n = self.view.select_quote()
try:
n = int(n)
except ValueError as err:
self.view.error("Incorrect index '{}'".format(n))
else:
valid_input = True
quote = self.model.get_quote(n)
self.view.show(quote)
最后，但同样重要的是， main()函数初始化并触发控制器，如以下代码所示。
def main():
controller = QuoteTerminalController()
while True:
controller.run()
以下是该示例的完整代码：
quotes = ('A man is not complete until he is married. Then he is finished.',
'As I said before, I never repeat myself.','Behind a successful man is an exhausted woman.','Black holes really suck...', 'Facts are stubborn things.')
class QuoteModel:
def get_quote(self, n):
try:
value = quotes[n]
except IndexError as err:
value = 'Not found!'
return value
class QuoteTerminalView:
def show(self, quote):
print('And the quote is: "{}"'.format(quote))
def error(self, msg):
print('Error: {}'.format(msg))
def select_quote(self):
return input('Which quote number would you like to see? ')
class QuoteTerminalController:
def __init__(self):
self.model = QuoteModel()
self.view = QuoteTerminalView()
def run(self):
valid_input = False
while not valid_input:
try:
n = self.view.select_quote()
n = int(n)
vaild_input = True
except ValueError as err:
self.view.error("Incorrect index '{}'".format(n))
quote = self.model.get_quote(n)
self.view.show(quote)
def main():
controller = QuoteTerminalController()
while True:
controller.run()
if __name__ == '__main__':
main()
输出：
Which quote number would you like to see? a
Error: Incorrect index 'a'
Which quote number would you like to see? 40
And the quote is: "Not found!"
Which quote number would you like to see? 0
And the quote is: "A man is not complete until he is married. Then he is
finished."
Which quote number would you like to see? 3
And the quote is: "Black holes really suck..."
5. 小结
MVC是一个非常重要的设计模式，用于将应用组织成三个部分：模型、视图和控制器。
每个部分都有明确的职责。模型负责访问数据，管理应用的状态。视图是模型的外在表现。视图并非必须是图形化的；文本输出也是一种好视图。控制器是模型与视图之间的连接。 MVC的恰当使用能确保最终产出的应用易于维护、易于扩展。
MVC模式是应用到面向对象编程的SoC原则。这一原则类似于一栋新房子如何建造，或一个餐馆如何运营。
使用MVC时，请确保创建智能的模型（核心功能）、瘦控制器（实现视图与模型之间通信的能力）以及傻瓜式的视图（外在表现，最小化逻辑处理）。