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MVVM模式的介绍
MVVM(Model-View-ViewModel)是一种设计模式,特别适用于WPF(Windows Presentation Foundation)等XAML-based的应用程序开发。MVVM模式主要包含三个部分:Model(模型)、View(视图)和ViewModel(视图模型)。 Model(模型):模型代表的是业务逻辑和数据。它包含了应用程序中用于处理的核心数据对象。模型通常包含业务规则、数据访问和存储逻辑。 View(视图):视图是用户看到和与之交互的界面。在WPF中,视图通常由XAML定义,并且包含各种用户界面元素,如按钮、文本框、列表等。 ViewModel(视图模型):视图模型是视图的抽象,它包含视图所需的所有数据和命令。视图模型通过实现INotifyPropertyChanged接口和使用ICommand对象,将视图的状态和行为抽象化,从而实现了视图和模型的解耦。MVVM模式的主要优点是分离了视图和模型,使得视图和业务逻辑之间的依赖性降低,提高了代码的可维护性和可测试性。此外,通过数据绑定和命令绑定,MVVM模式可以减少大量的样板代码,使得代码更加简洁和易于理解。 要真正理解为什么要使用MVVM,使用MVVM有什么好处,肯定要与不使用MVVM的情况进行对比。在Winform中我们使用了事件驱动编程,同样在WPF中我们也可以使用事件驱动编程。 Windows Forms(WinForms)是一种基于事件驱动的图形用户界面(GUI)框架。在WinForms中,用户与应用程序的交互主要通过事件来驱动。 事件驱动编程是一种编程范式,其中程序的执行流程由外部事件(如用户操作或系统事件)决定。在WinForms中,事件可以是用户的各种操作,如点击按钮、选择菜单项、输入文本等,也可以是系统的事件,如窗口加载、大小改变等。 当一个事件发生时,会触发与之关联的事件处理器(Event Handler)。事件处理器是一个函数或方法,用于响应特定的事件。例如,当用户点击一个按钮时,可以触发一个事件处理器,执行一些特定的操作。 在WinForms中,你可以为各种控件添加事件处理器,以响应用户的操作。这种事件驱动的方式使得你可以很容易地创建交互式的GUI应用程序,而无需关心程序的执行流程。 事件驱动的简图如下图所示: 现在我们通过一个例子在WPF中使用事件驱动编程。 首先看一下我们的示例xaml页面: 使用了两个事件,分别是窗体加载事件: Loaded="Window_Loaded"与button点击事件: 实现该操作与两个类有关: public class User { public string? Name { get; set; } public string? Email { get; set; } } public static class UserManager { public static ObservableCollection DataBaseUsers = new ObservableCollection() { new User() { Name = "小王", Email = "[email protected]" }, new User() { Name = "小红", Email = "[email protected]" }, new User() { Name = "小五", Email = "[email protected]" } }; public static ObservableCollection GetUsers() { return DataBaseUsers; } public static void AddUser(User user) { DataBaseUsers.Add(user); } }窗体加载事件处理程序: private void Window_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e) { dataGrid1.ItemsSource = UserManager.GetUsers(); }"添加"按钮点击事件处理程序: private void AddUser(object sender, RoutedEventArgs e) { User user = new User(); user.Name = nameTextBox.Text; user.Email = emailTextBox.Text; UserManager.AddUser(user); MessageBox.Show("成功添加用户!"); }实现的效果如下所示: 刚刚我们使用的是事件驱动编程,我们在winform开发中经常这样干。对于一些小项目或者demo程序这样做很方便,但是如果业务逻辑很多,这样做就不好维护,因为UI与业务逻辑严重耦合了。 我们经常在cs文件中使用xaml中的元素,也就是经常在cs中引用xaml中的元素,如下所示: 在C#代码文件中直接引用XAML元素,会导致代码与界面元素之间的耦合度增加,这是一种不良的编程实践。以下是这种做法的一些潜在问题: 耦合度高:代码与界面元素紧密耦合,这使得代码更难以维护和重用。如果你更改了界面元素(例如更改了元素的名称或类型),你可能需要修改引用这个元素的所有代码。 测试困难:由于代码直接依赖于界面元素,这使得单元测试变得困难。你可能需要创建一个界面元素的实例,或者使用复杂的模拟技术,才能测试这些代码。 违反MVVM模式:在WPF中,推荐使用MVVM(Model-View-ViewModel)模式来组织代码。在MVVM模式中,视图(View)和模型(Model)之间的交互是通过视图模型(ViewModel)来进行的,而不是直接在代码中引用界面元素。 开始使用MVVM模式 RelayCommand首先新建一个Commands文件夹,新建一个RelayComand类: RelayCommand如下: public class RelayCommand : ICommand { public event EventHandler? CanExecuteChanged; private Action _Excute { get; set; } private Predicate _CanExcute { get;set; } public RelayCommand(Action ExcuteMethod, Predicate CanExcuteMethod) { _Excute = ExcuteMethod; _CanExcute = CanExcuteMethod; } public bool CanExecute(object? parameter) { return _CanExcute(parameter); } public void Execute(object? parameter) { _Excute(parameter); } }RelayCommand实现了ICommand接口。 先来介绍一下ICommand接口。 ICommand在WPF(Windows Presentation Foundation)中,ICommand是一个接口,它定义了一种机制,用于在用户界面(UI)中处理事件,这种机制与用户界面的具体行为进行了解耦。这是实现MVVM(Model-View-ViewModel)设计模式的关键部分。 ICommand接口包含两个方法和一个事件: Execute(object parameter):当调用此命令时,应执行的操作。 CanExecute(object parameter):如果可以执行Execute方法,则返回true;否则返回false。这可以用于启用或禁用控件,例如按钮。 CanExecuteChanged事件:当CanExecute的返回值可能发生更改时,应引发此事件。ICommand的结构图如下所示: 代码如下所示: public interface ICommand { event EventHandler? CanExecuteChanged; bool CanExecute(object? parameter); void Execute(object? parameter); }现在再来看看RelayCommand。 RelayCommandRelayCommand是一种常用于WPF和MVVM模式的设计模式,它是一种特殊的命令类型。在MVVM模式中,RelayCommand允许将命令的处理逻辑从视图模型中分离出来,使得视图模型不需要知道命令的具体执行逻辑,从而实现了视图模型和命令处理逻辑的解耦。 RelayCommand通常包含两个主要部分:CanExecute和Execute。CanExecute是一个返回布尔值的函数,用于确定命令是否可以执行。Execute是一个执行命令的函数,当CanExecute返回true时,Execute将被调用。 这种设计模式使得你可以在不改变视图模型的情况下,更改命令的处理逻辑,提高了代码的可维护性和可重用性。 简单理解就是RelayCommand是ICommand接口的一个常见实现,它允许你将Execute和CanExecute的逻辑定义为委托,从而实现对命令的灵活处理。 在RelayCommand中我们定义了两个委托: private Action _Excute { get; set; } private Predicate _CanExcute { get;set; }Action是一个委托,它封装了一个接受单个参数并且没有返回值的方法。这个参数的类型是object。 对应于这一部分: Predicate是一个委托,它封装了一个接受单个参数并返回一个bool值的方法。这个参数的类型是object。 对应于这一部分: RelayCommand的构造函数为: public RelayCommand(Action ExcuteMethod, Predicate CanExcuteMethod) { _Excute = ExcuteMethod; _CanExcute = CanExcuteMethod; }现在去看看View—ViewModel。 View—ViewModelViewModel是一个抽象,它代表了View的状态和行为。ViewModel包含了View所需的数据,并提供了命令以响应View上的用户操作。ViewModel不知道View的具体实现,它只知道如何提供View所需的状态和行为。 ViewModel的主要职责包括: 数据绑定:ViewModel提供了View所需的数据。这些数据通常是以属性的形式提供的,当这些属性的值改变时,ViewModel会通过实现INotifyPropertyChanged接口来通知View。 命令绑定:ViewModel提供了命令以响应View上的用户操作。这些命令通常是以ICommand接口的实现的形式提供的。 视图逻辑:ViewModel包含了View的逻辑,例如,决定何时显示或隐藏某个元素,何时启用或禁用某个按钮等。新建一个ViewModel文件夹,在该文件夹中新建一个MainViewModel类: 目前写的MainViewModel如下: public class MainViewModel { public ObservableCollection Users { get; set; } public ICommand AddUserCommand { get; set; } public string? Name { get; set; } public string? Email { get; set; } public MainViewModel() { Users = UserManager.GetUsers(); AddUserCommand = new RelayCommand(AddUser, CanAddUser); } private bool CanAddUser(object obj) { return true; } private void AddUser(object obj) { User user = new User(); user.Name = Name; user.Email = Email; UserManager.AddUser(user); } }现在我们结合这张图,理解View与ViewModel之间的关系: 一个一个来理解,首先最重要的就是数据绑定。 现在View的xaml如下: cs如下: public partial class MainWindow : Window { public MainWindow() { InitializeComponent(); MainViewModel mainViewModel = new MainViewModel(); this.DataContext = mainViewModel; } }将MainWindow的DataContext赋值给了mainViewModel。 在 中进行了数据绑定,对应于图中的这一部分: 现在来看看命令绑定。 进行了命令绑定,对应于图中这一部分: 现在先来看看效果: 现在已经实现了与前面基于事件驱动同样的效果,但是上面那张图中的Send Notifications还没有体现。 Send Notifications表示ViewModel中的更改会通知View。 现在我们来以一个例子说明一下Send Notifications是如何实现的。 首先添加一个测试命令: public ICommand TestCommand { get; set; }在构造函数中添加: TestCommand = new RelayCommand(Test, CanTest);实现Test与CanTest方法: private bool CanTest(object obj) { return true; } private void Test(object obj) { Name = "小1"; Email = "[email protected]"; }View中修改如下: 现在去尝试,我们会发现没有效果,原因是我们的ViewModel没有实现INotifyPropertyChanged接口。 INotifyPropertyChanged接口介绍 在WPF(Windows Presentation Foundation)中,INotifyPropertyChanged接口用于实现数据绑定中的属性更改通知。当绑定到UI元素的数据源中的属性值发生更改时,INotifyPropertyChanged接口可以通知UI元素更新。 INotifyPropertyChanged接口只定义了一个事件:PropertyChanged。当属性值发生更改时,应触发此事件。事件参数PropertyChangedEventArgs包含更改的属性的名称。 现在我们的MainViewModel实现一下INotifyPropertyChanged接口,如下所示: public class MainViewModel : INotifyPropertyChanged { public ObservableCollection Users { get; set; } public ICommand AddUserCommand { get; set; } public ICommand TestCommand { get; set; } private string? _name; public string? Name { get { return _name; } set { if (_name != value) { _name = value; OnPropertyChanged(nameof(Name)); } } } private string? _email; public string? Email { get { return _email; } set { if (_email != value) { _email = value; OnPropertyChanged(nameof(Email)); } } } public MainViewModel() { Users = UserManager.GetUsers(); AddUserCommand = new RelayCommand(AddUser, CanAddUser); TestCommand = new RelayCommand(Test, CanTest); } private bool CanTest(object obj) { return true; } private void Test(object obj) { Name = "小1"; Email = "[email protected]"; } private bool CanAddUser(object obj) { return true; } private void AddUser(object obj) { User user = new User(); user.Name = Name; user.Email = Email; UserManager.AddUser(user); } public event PropertyChangedEventHandler? PropertyChanged; protected virtual void OnPropertyChanged(string propertyName) { PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(propertyName)); } }现在再尝试一下,会发现ViewModel中的更改会成功通知View了,如下所示: 对应于图中的这一部分: 现在我们来看看ViewModel—Model。 ViewModel—Model现在我们来看看ViewModel与Model之间的关系,可以根据下面这张图进行理解: Model(模型):Model代表了业务逻辑和数据。它包含了应用程序中的数据和对数据的操作,例如,从数据库中获取数据,或者向数据库中添加数据。Model是独立于UI的,它不知道UI的存在。 ViewModel(视图模型):ViewModel是Model和View之间的桥梁。它包含了View所需的数据(这些数据来自于Model),并提供了命令以响应View上的用户操作。ViewModel将Model的数据转换为View可以显示的数据,同时,它也将View上的用户操作转换为对Model的操作。 在我们这个例子中我们的数据来源于Model文件夹下的User类与UserManager类: 这里的Send Notifications又该如何理解呢? 我们也是以一个小例子进行说明。 首先将ViewModel中的Test方法修改为: private void Test(object obj) { Users[0].Name = "小1"; Users[0].Email = "[email protected]"; }会发现现在并不会发送通知,实现View上的修改,这是因为User类并没有实现INotifyPropertyChanged接口,现在修改User类实现INotifyPropertyChanged接口: public class User : INotifyPropertyChanged { private string? _name; public string? Name { get { return _name; } set { if (_name != value) { _name = value; OnPropertyChanged(nameof(Name)); } } } private string? _email; public string? Email { get { return _email; } set { if (_email != value) { _email = value; OnPropertyChanged(nameof(Email)); } } } public event PropertyChangedEventHandler? PropertyChanged; protected virtual void OnPropertyChanged(string propertyName) { PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(propertyName)); } }现在可以实现通知了,效果如下所示: 我们会发现如果全部都手动实现MVVM模式的话,代码有点多,有点麻烦。这时候就可以使用一些MVVM库来简化我们的操作。 这里以CommunityToolkit.Mvvm为例,进行说明。 CommunityToolkit.Mvvm介绍 CommunityToolkit.Mvvm是Microsoft Community Toolkit的一部分,它是一个轻量级但功能强大的MVVM(Model-View-ViewModel)库,旨在帮助开发者更容易地实现MVVM设计模式。 该库提供了一些基础类,如ObservableObject和ObservableRecipient,这些类实现了INotifyPropertyChanged接口,并提供了SetProperty方法,可以在属性值改变时触发PropertyChanged事件。这使得数据绑定变得更加简单和高效。 此外,该库还提供了ICommand接口的实现,如RelayCommand和AsyncRelayCommand,这些类可以帮助你创建命令,命令是MVVM模式中的一个重要组成部分。 CommunityToolkit.Mvvm还提供了一些其他有用的特性,如消息传递、设计时数据支持等,这些特性可以帮助你更好地组织和管理你的代码。 CommunityToolkit.Mvvm是一个强大的工具,它可以帮助你更容易地实现MVVM模式,从而提高你的代码质量和开发效率。 修改之后的ViewModel如下所示: public partial class MainViewModel : ObservableObject { public ObservableCollection Users { get; set; } [ObservableProperty] private string? name; [ObservableProperty] private string? email; public MainViewModel() { Users = UserManager.GetUsers(); } [RelayCommand] private void Test(object obj) { Users[0].Name = "小1"; Users[0].Email = "[email protected]"; } [RelayCommand] private void AddUser(object obj) { User user = new User(); user.Name = Name; user.Email = Email; UserManager.AddUser(user); } }修改之后的User类如下所示: public partial class User : ObservableObject { [ObservableProperty] private string? _name; [ObservableProperty] private string? _email; }用到了CommunityToolkit.Mvvm库中的三个东西,分别是ObservableObject、[ObservableProperty]与[RelayCommand]。 先来看一下ObservableObject。 ObservableObject是CommunityToolkit.Mvvm库中的一个基础类,它实现了INotifyPropertyChanged接口。这个接口是.NET数据绑定基础架构的一部分,当对象的一个属性改变时,它会通知绑定到该属性的任何元素。 具体见:ObservableObject - Community Toolkits for .NET | Microsoft Learn 在这里我们使用 [ObservableProperty] private string? name;它将生成一个像这样的可观察属性: public string? Name { get => name; set => SetProperty(ref name, value); }具体见:ObservableProperty attribute - Community Toolkits for .NET | Microsoft Learn 我们使用 [RelayCommand] private void AddUser(object obj) { User user = new User(); user.Name = Name; user.Email = Email; UserManager.AddUser(user); }代码生成器会生成一个命令如下所示: private RelayCommand? addUserCommand; public IRelayCommand AddUserCommand => addUserCommand ??= new RelayCommand(AddUser);具体见:RelayCommand attribute - Community Toolkits for .NET | Microsoft Learn 现在我们的ViewModel与Model就可以简化了,现在再来看看效果: 本文先总体介绍了一下MVVM模式,关于MVVM模式可以根据这张图帮助理解: 由于很多同学可能与我一样,是从winform到wpf的,因此在wpf中使用winform中的事件驱动编程范式完成了一个小例子,关于事件驱动编程,可以根据这张图帮助理解: 由于这种模式耦合比较多,我们想要松耦合,因此开始学习MVVM模式。我们创建了实现ICommand接口的RelayCommand类,实现INotifyPropertyChanged接口的MainViewModel类与User类。使用数据绑定与命令绑定改写xaml页面。 最后由于手动实现MVVM模式,需要写很多代码,看过去比较复杂与麻烦,我们可以使用MVVM库来简化MVVM模式的实现。 以上,就是本次分享的全部内容,希望对正在学习wpf中mvvm模式的同学有所帮助,如果有什么不对的地方,恳请批评指正,共同进步! 参考1、What is the MVVM pattern, What benefits does MVVM have? (youtube.com) 2、WPF MVVM Tutorial: Build An App with Data Binding and Commands (youtube.com) 3、Model-View-ViewModel - .NET | Microsoft Learn 4、Introduction to the MVVM Toolkit - Community Toolkits for .NET | Microsoft Learn |
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