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RichClient/RIA原则与实践（下）
作者 陈金洲 发布于 2009年3月11日 下午10时7分
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3 事件管理
事件管理应当是整个RichClient/RIA开发中的最难以把握的部分。这部分控制的好，你的程序用起来将如行云流水，用户的思维不会被打断。任何一 个做RichClient开发的程序员，可以对其他方面毫无所知，但这部分应当非常熟悉。事件是RichClient的核心，是“一切皆异步”的终极实现。前面所说的例子，实际上可以被抽象为事件，例如第一个，获取股票数据，从事件的观点看，应该是：
- 开始获取股票数据
- 正在获取股票数据
- 获取数据完成
- 获取数据失败
看起来相当复杂。然而这样去考虑的时候，你可以将执行计算与界面展现清晰的分开。界面只需要响应事件，运算可以在另外的地方 悄悄的进行，并当任务完成或者失败的是时候报告相应的事件。从经验看来，往往同样的数据会在不同的地方进行不同的展示，例如skype在通话的时候这个人 的头像会显示为占线，而具体的通话窗口中又是另外不同的展现；MSN的个人签名在好友列表窗口中显示为一个点击可以编辑控件，而同时在聊天窗口显示为一个 不能点击只能看的标签。这是RichClient的特性，你永远不知道同一份数据会以什么形式来展现，更要命的是，当数据在一个地方更新的时候，其他所有 能展现的地方都需要同时做相应的更新。如果我们仍然以第一部分的例子，简单采用runInAnoterThread是完全不能解决这个问题的。
我们曾经犯过一些很严重的错误，导致最终即便重构都积重难返。无视事件的抽象带来的影响是架构级别的，小修小补将无济于事。
事件的实现方式可以有很多种。对于没有事件支持的语言，接口或者干脆某一个约束的方法就可以。有事件支持的语言能够享受到好处，但仍然是语法级别的，根本 是一样的。观察者模式在这里很好用。仍然以股票为例，被观察的对象就是获取股票数据对象StockDataRetriver，观察的就是StockWindow：
StockDataRetriver {
observers: []
retrieve() {
try {
theData = ...// 从远程获取数据
observers.each {|o| o.stockDataReady(theData)} // 触发数据获取成功事件
} catch {
observers.each { |o| o.stockDataFailed() } // 触发事件获取失败事件
}
}
}
StockDataRetriver.observers.add(StockWindow) // 将StockWindow加入到观察者队列
StockWindow {
stockDataReady(theData) {
showDataInUIThread(); // 在UI线程显示数据
}
stockDataFailed() {
showErrorInUIThread(); // 在UI线程显示错误
}
}
你会发现代码变得简单。UI与计算之间的耦合被事件解开，并且区分UI线程与运算线程之间也变得容易。当尝试以事件的视角去观察整个应用程序的时候，你会更关注于用户与界面之间的交互。
让我们继续抽象。如果把“获取股票数据”这个按钮点击，让StockDataRetriver去获取数据当作事件来处理，应该怎么写呢？将按钮作为被观察 者，StockDataRetriver作为观察者显然不好，好不容易分开的耦合又黏在一起。引入一个中间的Events看起来不错：
Events {
listeners: {}
register(eventId, listener) {
listeners[eventId].add(listener)
}
broadcast(eventId) {
listeners[eventId].observers.each{|o| o.doSomething(); }
}
}
Events中维护了一个listeners的列表，它是一个简单的Hash结构，key是eventId，value是observer的列表；它提供了两个方法，用来注册事件监听以及通知事件产生。对于上面的案例，可以先注册StockDataRetriver为一个观察者，观察start_retrive_stock_data事件：
Events.register('start_retrive_stock_data', StockDataRetriever)
当点击“获取股票数据”按钮的时候，可以是这样：
Events.broadcast('start_retrive_stock_data')
你会发现StockDataRetriver能够老老实实的开始获取数据了。
需要注意的是，并非将所有事件定义为全局事件是一个好的实践。在更大规模的系统中，将事件进行有效整理和分级是有好处的。在强类型的语言（如 Java/C#）中，抽象出强类型的EventId，能够帮助理解系统和进行编程，避免到处进行强制类型转换。例如，StockEvent：
StockDataLoadedEvent {
StockData theData;
StockDataLoadedEvent(StockData theData);
}
Event.broadcast(new StockDataLoadedEvent(loadedData))
这个事件的监听者能够不加类型转换的获得StockData数据。上面的例子是不支持事件的语言，C#语言支持自定义强类型的事件，用起来要自然一些：
delegate void StockDataLoaded(StockData theData)
事件管理原则我相信并不难理解。然而困难的是具体实现。对一个新的UI框架不熟悉的时候，我们经常在“代码的优美”与“界面提供的特性”之间徘徊。实现这 样的一个事件架构需要在项目一开始就稍具雏形，并且所有的事件都有良好的命名和管理。避免在命名、使用事件的时候的随意性，对于让代码可读、应用稳定有非 常大的意义。一个好的事件管理、通知机制是一个良好RichClient应用的根本基础。一般说来，你正在使用的编程平台如Swing/WinForm /WPF/Flex等能够提供良好的事件响应机制，即监听事件、onXXX等，但一般没有统一的事件的监听和管理机制。对于架构师，对于要使用的编程平台 对于这些的原生支持要了熟于心，在编写这样的事件架构的时候也能兼顾这些语言、平台提供给你的支持。
采用了事件的事件后，你不得不同时实践“线程管理”，因为事件一般来说意味着将耗时的操作放到别的地方完成，当完成的时候进行事件通知。简单的模式下，你可以在所有需要进行异步运算的地方，将运算放到另外一个线程，如ThreadPool.QueueUserWorkItem, 在运算完成的时候通知事件。但从资源的角度考虑，将这些线程资源有效的管理也是很重要的，在“线程管理”部分有详细的阐述。另外，如果能将你的应用转变为 数据驱动的，你需要关注“缓存以及本地存储”。
4 线程管理
在WEB开发几乎无需考虑线程，所有的页面渲染由浏览器完成，浏览器会异步的进行文字和图片的渲染。我们只需要写界面和JavaScript就好。如果你认同“一切皆异步”，你一定得考虑线程管理。
毫无管理的线程处理是这样的：凡是需要进行异步调用的地方，都新起一个线程来进行运算，例如前面提到的runInThread的实现。这种方式如果托管在 在“事件管理”之下，问题不大，只会给测试带来一些麻烦：你不得不wait一段时间来确定是否耗时操作完成。这种方式很山寨，也无法实现更高级功能。更好 的的方式是将这些线程资源进行统筹管理。
线程的管理的核心功能是用来统一化所有的耗时操作，最简单的TaskExecutor如下：
TaskExecutor {
void pendTask(task) { //task: 耗时操作任务
runInThread {
task.run(); // 运行任务
}
}
}
RetrieveStockDataTask extends Task {
void run() {
theData = ... // 直接获取远程数据，不用在另外线程中执行
Events.broadcast(new StockDataLoadedEvent(theData)) // 广播事件
}
}
需要进行这个操作的时候，只需要执行类似于下面的代码：
TaskExecutor.pendTask(new RetrieveStockDataTask())
好处很明显。通过引入TaskExecutor，所有线程管理放在同一个地方，耗时操作不需要自行维护线程的生命周期。你可以在TaskExecutor中灵活定义线程策略实现一些有趣的效果，如暂停执行，监控任务状况等，如果你愿意，为了更好的进行调试跟踪，你甚至可以将所有的任务以同步的方式执行。
耗时任务的定义与执行被分开，使得在任务内部能够按照正常的方式进行编码。测试也很容易写了。
不同的语言平台会提供不同的线程管理能力。.NET2.0提供了BackgroundWorker, 提供了一序列对多线程调用的封装，事件如开始调用，调用，跨线程返回值，报告运算进度等等。它内部也实现了对线程的调度处理。在你要开始实现类似的TaskExecutor时，参考一下它的API设计会有参考价值。Java 6提供的Executor也不错。
一个完善的TaskExecutor可以包含如下功能：
Task的定义：一个通用的任务定义。最简单的就是run()，复杂的可以加上生命周期的管理：start()、end()、success()、fail()..取决于要控制到多么细致的粒度。
pendTask，将任务放入运算线程中
reportStatus，报告运算状态
- 事件：任务完成
- 事件：任务失败
写这样的一个线程管理的不难。最简单的实现就是每当pendTask的时候新开线程，当运算结束的时候报告状态。或者使用像BackgroundWorker或者Executor这样的高级API。对于像ActionScript/JavaScript这样的，只能用伪线程， 或者干脆将无法拆解的任务扔到服务器端完成。
5 缓存与本地存储
纯粹的B/S结构，浏览器不持有任何数据，包括基本不变的界面和实际展现的数据。RichClient的一大进步是将界面部分本地持有，与服务器只作数据通讯，从而降低数据流量。像《魔兽世界》10多G的超大型客户端，在普通的拨号网络都可以顺畅的游戏。
缓存与本地存储之间的差别在于，前者是在线模式下，将一段时间不变的数据缓存，最少的与服务器进行交互，更快的响应客户；后者是在离线模式下，应用仍然能 够完成某些功能。一般来说，凡是需要类似于“查看XXX历史”功能的，需要“点击列表查看详细信息”的，都会存在本地存储的必要，无论这个功能是否需要向 用户开放。
无论是缓存还是本地存储，最需要处理的问题如何处理本地数据与服务器数据之间的更新机制。当新数据来的时候，当旧数据更新的时候，当数据被删除的时候，等 等。一般来说，引入这个实践，最好也实现基于数据变化的“事件管理”。如果能够实现“客户机-服务器数据交互模式”那就更完美了。
我们犯过这样一个错误。系统启动的时候，将当前用户的联系人列表读取出来，放到内存中。当用户双击这个联系人的时候，弹出这个联系人的详细信息窗口。由于 没有本地存储，由于采用了Navigator方式的导航，于是很自然的采用了Navigator.goTo('ContactDetailWindow', theContactInfo)。由于列表页面一般是不变的，因此显示出来的永远是那份旧的数据。后来有了编辑联系人信息的功能，为了总是显示更新的数 据，我们将调用更改为Navigator.goTo('ContactDetailWindow', 'contactId')，然后在ContactDetailWindow中按照contactId把联系人信息重新读取一次。远在南非的用户抱怨慢。还 好我没养狗，没有狗离开我。后来我们慢慢的实现了本地存储，所有的数据读取都从这个地方获得。当数据需要更新的时候，直接更新这个本地存储。
本地存储会在根本上影响RichClient程序的架构。除非本地不保存任何信息，否则本地存储一定需要优先考虑。某些编程平台需要你在本地存储界面和数 据，如Google Gears的本地存储，置于Adobe Air的AJAX应用等，某些编程平台只需要存储数据，因为界面完全是本地绘制的，如Java/JavaFX/WinForm/WPF等。缓存界面与缓存 数据在实现上差别很大。
本地存储的存储机制最好是采用某一种基于文件的关系数据库，如SQLite、H2（HypersonicSQL）、Firebird等。一旦确定要采用本地存储，就从成熟的数据库中选择一个，而不要尝试着自己写基于文件的某种缓存机制。你会发现到最后你实现了一个山寨版的数据库。
在没有考虑本地存储之前，与远端的数据访问是直接连接的：
我们上面的例子说明，一旦考虑使用本地存储，就不能直接访问远程服务器，那么就需要一个中间的数据层：
数据层的主要职责是维护本地存储与远程服务器之间的数据同步，并提供与应用相关的数据缓存、更新机制。数据更新机制有两种，一种是Proxy（代理）模式，一种是自动同步模式。
代理模式比较容易理解。每当需要访问数据的时候，将请求发送到这个代理。这个代理会检查本地是否可用，如果可用，如缓存处于有效期，那么直接从本地读取数 据，否则它会真正去访问远端服务器，获取数据，更新缓存并返回数据。这种手工处理同步的方式简单并且容易控制。当应用处于离线模式的时候仍然可以工作的很 好。
自动同步模式下，客户端变成都针对本地数据层。有一个健壮的自动同步机制与服务器的保持长连接，保证数据一直都是更新的。这种方式在应用需要完全本地可运行的时候工作的非常好。如果设计得好，自动同步方式健壮的话，这种方式会给编程带来极大的便利。
说到同步，很多人会考虑数据库自带的自动同步机制。我完全不推荐数据库自带的机制。他们的设计初衷本身是为了数据库备份，以及可扩展性 （Scalability）的考虑。在应用层面，数据库的同步机制往往不知道具体应用需要进行哪些数据的同步，同步周期等等。更致命的是，这种机制或多或 少会要求客户端与服务器端具备类似的数据库表结构，迁就这样的设计会给客户端的缓存表设计带来很大的局限。另外，它对客户机-服务器连接也存在一定的局限 性，例如需要开放特定端口，特定服务等等。对于纯粹的Internet应用，这种方式更是完全不可行的，你根本不知道远程数据库的结构，例如 Flickr, Google Docs.
当本地存储+自动同步机制与“事件管理”都实现的时候，应用会是一种全新的架构：基于数据驱动的事件结构。对于所有本地数据的增删改都定义为事件，将关心 这些数据的视图都注册为响应的观察者，彻底将数据的变化于展现隔离。界面永远只是被动的响应数据的变化，在我看来，这是最极致的方式。
结尾
限于篇幅，这篇文章并没有很深入的讨论每一种原则/实践。同时还有一些在RichClient中需要考虑的东西我们并没有讨论：
- 纯Internat应用离线模式的实现。像AdobeAir/Google Gears都有离线模式和本地存储的支持，他们的特点是缓存的不仅仅是数据，还包括界面。虽然常规的企业应用不太可能包含这些特性，但也具备借鉴意义。
- 状态的控制。例如管理员能够看到编辑按钮而普通用户无法看见，例如不同操作系统下的快捷键不同。简单情况下，通过if-else或者对应编程平台下提供的绑定能够完成，然而涉及到更复杂的情况时，特别是网络游戏中大量互斥状态时，一个设计良好的分层状态机模型能够解决这些问题。如何定义、分析这些状态之间的互斥、并行关系，也是处理超复杂
- 测试性。如何对RichClient进行测试？特别是像WPF、JavaFX、Adobe Air等用Runtime+编程实现的框架。它们控制了视图的创建过程，并且倾向于绑定来进行界面更新。采用传统的MVP/MVC方式会带来巨大的不必要的工作量（我们这么做过！），而且测试带来的价值并没有想象那么高。
- 客户机-服务器数据交互模式。如何进行客户机服务器之间的数据交互？最简单的方式是类似于Http Request/Response。这种方式对于单用户程序工作得很好，但当用户之间需要进行交互的时候，会面临巨大挑战。例如，股票代理人关注亚洲银行板块，刚好有一篇新的关于这方面的评论出现，股票代理人需要在最多5分钟内知道这个消息。如果是Http Request/Response, 你不得不做每隔5分钟刷一次的蠢事，虽然大多数时候都不会给你数据。项目一旦开始，就应当仔细考虑是否存在这样的需求来选择如何进行交互。这部分与本地存储也有密切的关系。
- 部署方式。RichClient与B/S 直接最大的差异就是，它需要本地安装。如何进行版本检测以及自动升级？如何进行分发？在大规模访问的时候如何进行服务器端分布式部署？这些问题有些被新技术解决了，例如Adobe Air以及Google Gears，但仍然存在考虑的空间。如果是一个安全要求较高的应用，还需要考虑两端之间的安全加密以及客户端正确性验证。新的UI框架层出不穷。开始一个新的RichClient项目的时候，作为架构师/Tech Lead首先应当关注的不是华丽的界面和效果，应当观察如何将上述原则和时间华丽的界面框架结合起来。就像我们开始一个web项目就会考虑domain 层、持久层、服务层、web层的技术选型一样，这些原则和实践也是项目一开始就考虑的问题。
感谢
感谢我的同事周小强、付莹在我写作过程中提供的无私的建议和帮助。小强推荐了介绍Google Gears架构的链接，让我能够写作“本地存储”部分有了更深的体会。
这篇文章是我近两年来在RichClient工作、网络游戏、WebGame众多思考的一个集合。我尝试过JavaFX/WPF/AdobAir 以及相关的文章，然而大多数的例子都是从华丽的界面入手，没有实践相关的内容。有意思的反而是《大型多人在线游戏开发》这本书，给了我在企业 RichClient开发很多启发。我们曾经犯了很多错误，也获得了许多经验，以后我们应当能做得更好。
参考
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。
[ ThoughtWorks实践集锦（3）] RichClient/RIA原则与实践（上）。
作者介绍：陈金洲，Buffalo AJAX中文问题 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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