Java設計模式(十四)：MVC設計模式
1. 應用場景
MVC設計模式廣泛應用於桌面應用程式開發和網頁頁面開發這些與使用者互動的應用場景中。
2.概念
眾所周知MVC不是設計模式，是一個比設計模式更大一點的模式，稱作設計模式不合理，應該說MVC它是一種軟體開發架構模式，它包含了很多的設計模式，最為密切是以下三種：Observer (觀察者模式), Composite（組合模式）和Strategy（策略模式）。所以說MVC模式又稱複合模式。MVC(Model-View-Controller) 模式的基本思想是資料，顯示和處理相分離。模型(Model)負責資料管理，檢視(View)負責資料顯示，控制器(Controller)負責業務邏輯和響應策略。
MVC是一種設計模式，強制地把應用程式的輸入，處理和輸出分開，把應用程式分成三個核心模組：Model,View和Console。
- View：
- 檢視是使用者看到並與之互動的介面，檢視向用戶顯示相關的資料，並能接收使用者的輸入資料，但是它不進行任何的業務處理；
- 檢視可以向模型查詢業務狀態，但不能改變模型；
- 檢視還能接收模型發出的資料更新事件，從而對使用者介面進行同步更新。
- Model：
- 模型是應用程式的主體部分，表示業務資料和業務邏輯。一個模型能為多個View提供資料，由於同一個模型可以被多個檢視重用，所以提高了應用的可重用性。
- Controller:
- 控制器接收使用者的輸入並呼叫模型和檢視去完成使用者請求，當Web使用者單擊頁面中的提交按鈕來發送html表單時，控制器接收請求並呼叫相應模型元件去處理請求，然後呼叫相應的檢視來顯示模型返回的資料。
3. Class Digram
3.1 Model （模型端）
Mod封裝的是資料來源和所有基於對這些資料的操作。在一個元件中，Model往往表示元件的狀態和操作這些狀態的方法，往往是一系列的公開方法。通過這些公開方法，便可以取得模型端的所有功能。
在這些公開方法中，有些是取值方法，讓系統其他部分可以得到模型端的內部狀態引數，其他的改值方法則允許外部修改模型端的內部狀態。模型端還必須有方法登記檢視，以便在模型端的內部狀態發生變化時，可以通知檢視端。我們可以自己定義一個Subject介面來提供登記和通知檢視所需的介面或者繼承 Java.util.Observable類，讓父類完成這件事。
3.2 多個 View( 檢視端 )
View封裝的是對資料來源Model的一種顯示。一個模型可以由多個檢視，並且可以在需要的時候動態地登記上所需的檢視。而一個檢視理論上也可以同不同的模型關聯起來。
在前言裡提到了，MVC模式用到了合成模式，這是因為在檢視端裡，檢視可以巢狀，比如說在一個JFrame元件裡面，可以有選單元件，很多按鈕元件等。
3.3 多個 Controller( 控制器端 )
封裝的是外界作用於模型的操作。通常，這些操作會轉發到模型上，並呼叫模型中相應的一個或者多個方法（這個方法就是前面在介紹模型的時候說的改值方法）。一般Controller在Model和View之間起到了溝通的作用，處理使用者在View上的輸入，並轉發給Model來更改其狀態值。這樣 Model和View兩者之間可以做到鬆散耦合，甚至可以彼此不知道對方，而由Controller連線起這兩個部分。也在前言裡提到，MVC用到了策略模式，這是因為View用一個特定的Controller的例項來實現一個特定的響應策略，更換不同的Controller，可以改變View對使用者輸入的響應。
3.4 MVC (Model-View-Controller)
MVC (Model-View-Controller) : 模型利用"觀察者"讓控制器和檢視可以隨最新的狀態改變而更新。另一方面，檢視和控制器則實現了"策略模式"。控制器是檢視的行為; 檢視內部使用"組合模"式來管理顯示元件。
以下的MVC解釋圖很好的標示了這種模式：
- 模型使用觀察者模式，以便觀察者更新，同時保持兩者之間的解耦。
- 控制器是檢視的策略，檢視可以使用不同的控制器實現，得到不同的行為。
- 檢視使用組合模式實現使用者介面，使用者介面通常組合了巢狀的元件，像面板、框架和按鈕。
這些模式攜手合作，把MVC模式的三層解耦，這樣可以保持設計乾淨又有彈性。
4. Implementation
一個DJView 的Java Swing程式
MVC Model 類
public interface BeatModelInterface {
void initialize();
void on();
void off();
void setBPM(int bpm);
int getBPM();
void registerObserver(BeatObserver o);
void removeObserver(BeatObserver o);
void registerObserver(BPMObserver o);
void removeObserver(BPMObserver o);
void notifyBPMObservers();
void notifyBeatObservers();
}
public interface BeatObserver {
void updateBeat();
}
public interface BPMObserver {
void updateBPM();
}
public class BeatModel implements BeatModelInterface, MetaEventListener {
Sequencer sequencer;
ArrayList<BeatObserver> beatObservers = new ArrayList<BeatObserver>();
ArrayList<BPMObserver> bpmObservers = new ArrayList<BPMObserver>();
int bpm = 90;
Sequence sequence;
Track track;
public void initialize() {
setUpMidi();
buildTrackAndStart();
}
public void on() {
System.out.println("Starting the sequencer");
sequencer.start();
setBPM(90);
}
public void off() {
setBPM(0);
sequencer.stop();
}
public void setBPM(int bpm) {
this.bpm = bpm;
sequencer.setTempoInBPM(getBPM());
notifyBPMObservers();
}
public int getBPM() {
return bpm;
}
void beatEvent() {
notifyBeatObservers();
}
public void registerObserver(BeatObserver o) {
beatObservers.add(o);
}
public void notifyBeatObservers() {
for(int i = 0; i < beatObservers.size(); i++) {
BeatObserver observer = (BeatObserver)beatObservers.get(i);
observer.updateBeat();
}
}
public void registerObserver(BPMObserver o) {
bpmObservers.add(o);
}
public void notifyBPMObservers() {
for(int i = 0; i < bpmObservers.size(); i++) {
BPMObserver observer = (BPMObserver)bpmObservers.get(i);
observer.updateBPM();
}
}
public void removeObserver(BeatObserver o) {
int i = beatObservers.indexOf(o);
if (i >= 0) {
beatObservers.remove(i);
}
}
public void removeObserver(BPMObserver o) {
int i = bpmObservers.indexOf(o);
if (i >= 0) {
bpmObservers.remove(i);
}
}
public void meta(MetaMessage message) {
if (message.getType() == 47) {
beatEvent();
sequencer.start();
setBPM(getBPM());
}
}
public void setUpMidi() {
try {
sequencer = MidiSystem.getSequencer();
sequencer.open();
sequencer.addMetaEventListener(this);
sequence = new Sequence(Sequence.PPQ,4);
track = sequence.createTrack();
sequencer.setTempoInBPM(getBPM());
sequencer.setLoopCount(Sequencer.LOOP_CONTINUOUSLY);
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void buildTrackAndStart() {
int[] trackList = {35, 0, 46, 0};
sequence.deleteTrack(null);
track = sequence.createTrack();
makeTracks(trackList);
track.add(makeEvent(192,9,1,0,4));
try {
sequencer.setSequence(sequence);
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void makeTracks(int[] list) {
for (int i = 0; i < list.length; i++) {
int key = list[i];
if (key != 0) {
track.add(makeEvent(144,9,key, 100, i));
track.add(makeEvent(128,9,key, 100, i+1));
}
}
}
public MidiEvent makeEvent(int comd, int chan, int one, int two, int tick) {
MidiEvent event = null;
try {
ShortMessage a = new ShortMessage();
a.setMessage(comd, chan, one, two);
event = new MidiEvent(a, tick);
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return event;
}
}
MVC Controller 類
public interface ControllerInterface {
void start();
void stop();
void increaseBPM();
void decreaseBPM();
void setBPM(int bpm);
}
public class BeatController implements ControllerInterface {
BeatModelInterface model;
DJView view;
public BeatController(BeatModelInterface model) {
this.model = model;
view = new DJView(this, model);
view.createView();
view.createControls();
view.disableStopMenuItem();
view.enableStartMenuItem();
model.initialize();
}
public void start() {
model.on();
view.disableStartMenuItem();
view.enableStopMenuItem();
}
public void stop() {
model.off();
view.disableStopMenuItem();
view.enableStartMenuItem();
}
public void increaseBPM() {
int bpm = model.getBPM();
model.setBPM(bpm + 1);
}
public void decreaseBPM() {
int bpm = model.getBPM();
model.setBPM(bpm - 1);
}
public void setBPM(int bpm) {
model.setBPM(bpm);
}
}
MVC View 類
public class BeatBar extends JProgressBar implements Runnable {
private static final long serialVersionUID = 2L;
JProgressBar progressBar;
Thread thread;
public BeatBar() {
thread = new Thread(this);
setMaximum(100);
thread.start();
}
public void run() {
for(;;) {
int value = getValue();
value = (int)(value * .75);
setValue(value);
repaint();
try {
Thread.sleep(50);
} catch (Exception e) {};
}
}
}
public class DJView implements ActionListener, BeatObserver, BPMObserver {
BeatModelInterface model;
ControllerInterface controller;
JFrame viewFrame;
JPanel viewPanel;
BeatBar beatBar;
JLabel bpmOutputLabel;
JFrame controlFrame;
JPanel controlPanel;
JLabel bpmLabel;
JTextField bpmTextField;
JButton setBPMButton;
JButton increaseBPMButton;
JButton decreaseBPMButton;
JMenuBar menuBar;
JMenu menu;
JMenuItem startMenuItem;
JMenuItem stopMenuItem;
public DJView(ControllerInterface controller, BeatModelInterface model) {
this.controller = controller;
this.model = model;
model.registerObserver((BeatObserver)this);
model.registerObserver((BPMObserver)this);
}
public void createView() {
// Create all Swing components here
viewPanel = new JPanel(new GridLayout(1, 2));
viewFrame = new JFrame("View");
viewFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
viewFrame.setSize(new Dimension(100, 80));
bpmOutputLabel = new JLabel("offline", SwingConstants.CENTER);
beatBar = new BeatBar();
beatBar.setValue(0);
JPanel bpmPanel = new JPanel(new GridLayout(2, 1));
bpmPanel.add(beatBar);
bpmPanel.add(bpmOutputLabel);
viewPanel.add(bpmPanel);
viewFrame.getContentPane().add(viewPanel, BorderLayout.CENTER);
viewFrame.pack();
viewFrame.setVisible(true);
}
public void createControls() {
// Create all Swing components here
JFrame.setDefaultLookAndFeelDecorated(true);
controlFrame = new JFrame("Control");
controlFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
controlFrame.setSize(new Dimension(100, 80));
controlPanel = new JPanel(new GridLayout(1, 2));
menuBar = new JMenuBar();
menu = new JMenu("DJ Control");
startMenuItem = new JMenuItem("Start");
menu.add(startMenuItem);
startMenuItem.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
controller.start();
}
});
stopMenuItem = new JMenuItem("Stop");
menu.add(stopMenuItem);
stopMenuItem.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
controller.stop();
}
});
JMenuItem exit = new JMenuItem("Quit");
exit.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
System.exit(0);
}
});
menu.add(exit);
menuBar.add(menu);
controlFrame.setJMenuBar(menuBar);
bpmTextField = new JTextField(2);
bpmLabel = new JLabel("Enter BPM:", SwingConstants.RIGHT);
setBPMButton = new JButton("Set");
setBPMButton.setSize(new Dimension(10,40));
increaseBPMButton = new JButton(">>");
decreaseBPMButton = new JButton("<<");
setBPMButton.addActionListener(this);
increaseBPMButton.addActionListener(this);
decreaseBPMButton.addActionListener(this);
JPanel buttonPanel = new JPanel(new GridLayout(1, 2));
buttonPanel.
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*/
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