芯耀
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大家好，我是雜燴君。
嵌入式 / 單片機項目開發(fā)中，我們常常會根據實際情況選擇大方向的軟件框架：裸機系統(tǒng)、前后臺系統(tǒng)、RTOS、Linux等。實際開發(fā)中，選擇什么樣的軟件架構，只是第一步。
系統(tǒng)里面的各個模塊怎么協(xié)同工作，業(yè)務邏輯怎么設計？也得在項目前期好好考慮，如果是想到哪寫到哪，可能后面會受很多苦。
我們有必要學習各種編程模型了（設計模式）。如事件驅動編程模型、消息驅動編程模型、狀態(tài)機模型等。
編程模型與大方向的軟件框架并不沖突，如我們常用的狀態(tài)機模型，裸機系統(tǒng)也能跑、RTOS也能跑、Linux也能跑。
本篇筆記我們一起來學習MVC編程模型。
1、MVC編程模型簡介
MVC（Model-View-Controller）是一種軟件設計模式，它將應用程序分為三個主要部分：模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller），這種分離有助于提高代碼的可維護性、可擴展性和可測試性。
模型（Model）：專注于數據管理和業(yè)務邏輯。
視圖（View）：負責呈現數據給用戶，它是用戶界面的部分。
控制器（Controller）：作為模型和視圖之間的橋梁，接收用戶的輸入請求，根據請求調用相應的模型方法進行數據處理，然后選擇合適的視圖將處理結果展示給用戶。
MVC 最初是為 Web 應用程序設計的，但它的思想同樣適用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。
如嵌入式場景中：
視圖（View）：處理數據顯示（如LCD屏渲染、LED狀態(tài)指示）。
控制器（Controller）：協(xié)調輸入（如GUI輸入、中斷處理、用戶按鍵響應）。
MVC的核心優(yōu)勢：
1、結構圖
單向依賴：Controller操作Model，View監(jiān)聽Model。
解耦設計：View和Controller不直接交互，Model獨立于界面邏輯。
2、時序圖
-
- 用戶輸入（如按鍵）傳遞到Controller。Controller修改Model數據（如更新傳感器狀態(tài)）。Model通過
notifyObservers()
- 回調觸發(fā)View更新（非Controller直接調用View）。View從Model拉取最新數據并渲染（如刷新LCD顯示）。
MVC思想應用實例
下面列舉4個例子，一個是我們自己編寫的最小MVC demo，另外3個是Github上嵌入式相關的使用到MVC思想的項目。
1、MVC demo
嵌入式中，帶GUI界面的產品，會有這種場景：切換GUI界面，業(yè)務邏輯讀取本地配置數據，刷新到對應GUI界面上。
下面我們針對這種簡單的場景編寫基于一個簡單的基于pthread庫的Linux多線程應用實例：
控制器模塊：接收用戶輸入的頁面索引，根據映射關系獲取對應的配置索引，并向模型模塊發(fā)送讀取配置的請求。
模型模塊：根據接收到的配置索引，從配置數組中獲取相應的配置信息，并發(fā)送給視圖模塊。
視圖模塊：接收到配置信息后，將其顯示在對應的頁面上。
（1）類圖
類定義
Model?類負責處理配置數據的讀取和存儲，包含配置數組、線程和消息隊列等成員。
View?類負責顯示頁面和配置信息，包含當前頁面索引、線程和消息隊列等成員。
Controller?類作為協(xié)調者，持有?Model?和?View?的指針，負責接收用戶輸入并控制它們的交互。
Config?類表示配置信息，包含配置名稱和值。
關聯(lián)關系
Controller 與 Model、View 之間是聚合關系（has），即 Controller 持有 Model 和 View 的實例。Model 與 Config 之間是組合關系（contains），Model 包含多個 Config 實例。
（2）時序圖
（3）運行
- 終端輸入頁面索引。Controller 接收到輸入后，根據頁面 - 配置映射關系獲取對應的配置索引。Controller 向 Model 發(fā)送 READ_CONFIG 消息，請求讀取指定配置。Model 從 Config 中獲取相應的配置信息。Model 向 View 發(fā)送 CONFIG 消息，傳遞配置信息。View 接收到消息后，顯示當前頁面和配置信息。
（4）代碼
#include<stdio.h>
#include"model.h"
#include"view.h"
#include"controller.h"
intmain(void)
{
? ? Model *model = create_model();
? ? View *view = create_view();
? ? Controller *controller = create_controller(model, view);
? ? start_model(model);
? ? start_view(view);
? ? start_controller(controller);
? ? pthread_exit(NULL);
? ??return0;
}
model.c：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include"model.h"
staticvoidupdate_config(Model *model,?int?config_index)
{
? ??const?Config *config = get_config(model->configs, config_index, model->num_configs);
? ??if?(config)?
? ? {
? ? ? ??char?msg[MAX_MSG_SIZE] = {0};
? ? ? ??snprintf(msg,?sizeof(msg),?"CONFIG:%s:%d", config->name, config->value);
? ? ? ? send_message(model->mq, msg);
? ? }
}
void*?model_thread_func(void?*arg)
{
? ? Model *model = (Model *)arg;
? ??char?buf[MAX_MSG_SIZE] = {0};
? ??while?(1)?
? ? {
? ? ? ??ssize_t?bytes_received = receive_message(model->mq, buf);
? ? ? ? buf[bytes_received] =?'';
? ? ? ??
? ? ? ??if?(strncmp(buf,?"READ_CONFIG:",?12) ==?0)?
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ??int?config_index = atoi(buf +?12);
? ? ? ? ? ? update_config(model, config_index);
? ? ? ? }
? ? }
? ??returnNULL;
}
Model*?create_model(void)
{
? ? Model *model = (Model *)malloc(sizeof(Model));
? ??if?(model ==?NULL)?
? ? {
? ? ? ? perror("malloc");
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);
? ? }
? ? model->num_configs = MAX_CONFIGS;
? ? init_configs(model->configs, model->num_configs);
? ? model->mq = init_message_queue();
? ??return?model;
}
voidstart_model(Model *model)
{
? ??if?(pthread_create(&model->thread,?NULL, model_thread_func, model) !=?0)?
? ? {
? ? ? ? perror("pthread_create");
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);
? ? }
}
voidstop_model(Model *model)
{
? ? pthread_join(model->thread,?NULL);
? ? close_message_queue(model->mq);
? ??free(model);
}
view.c：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include"view.h"
staticvoiddisplay_page(View *view,?constchar?*config_name,?int?config_value)
{
? ??printf("當前頁面: %dn", view->current_page);
? ??printf("業(yè)務配置: %s, 值: %dn", config_name, config_value);
}
void*?view_thread_func(void?*arg)
{
? ? View *view = (View *)arg;
? ??char?buf[MAX_MSG_SIZE] = {0};
? ??while?(1)?
? ? {
? ? ? ??ssize_t?bytes_received = receive_message(view->mq, buf);
? ? ? ? buf[bytes_received] =?'';
? ? ? ??if?(strncmp(buf,?"CONFIG:",?7) ==?0)?
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ??char?config_name[32] = {0};
? ? ? ? ? ??int?config_value =?0;
? ? ? ? ? ??sscanf(buf +?7,?"%[^:]:%d", config_name, &config_value);
? ? ? ? ? ? display_page(view, config_name, config_value);
? ? ? ? }
? ? }
? ??returnNULL;
}
View*?create_view(void)
{
? ? View *view = (View *)malloc(sizeof(View));
? ??if?(view ==?NULL)?
? ? {
? ? ? ? perror("malloc");
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);
? ? }
? ? view->current_page =?1;
? ? view->mq = init_message_queue();
? ??return?view;
}
voidstart_view(View *view)
{
? ??if?(pthread_create(&view->thread,?NULL, view_thread_func, view) !=?0)?
? ? {
? ? ? ? perror("pthread_create");
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);
? ? }
}
voidstop_view(View *view)
{
? ? pthread_join(view->thread,?NULL);
? ? close_message_queue(view->mq);
? ??free(view);
}
controller.c：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>
#include"controller.h"
#include"message_queue.h"
#define?PAGE_CONFIG_MAP_SIZE 10
staticint?page_config_map[PAGE_CONFIG_MAP_SIZE] = {0};
staticvoidinit_page_config_map(void)
{
? ??for?(int?i =?0; i < PAGE_CONFIG_MAP_SIZE; i++)?
? ? {
? ? ? ? page_config_map[i] = i;
? ? }
}
void*?controller_thread_func(void?*arg)
{
? ? Controller *controller = (Controller *)arg;
? ??char?input[10] = {0};
? ? init_page_config_map();
? ??while?(1)?
? ? {
? ? ? ??printf("輸入頁面索引 (0 - %d) 顯示對應頁面配置，輸入 'q' 退出程序: ", PAGE_CONFIG_MAP_SIZE -?1);
? ? ? ? fgets(input,?sizeof(input),?stdin);
? ? ? ??if?(input[0] >=?'0'?&& input[0] <=?'9')?
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ??int?page_index = atoi(input);
? ? ? ? ? ??if?(page_index >=?0?&& page_index < PAGE_CONFIG_MAP_SIZE)?
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? controller->view->current_page = page_index;
? ? ? ? ? ? ? ??int?config_index = page_config_map[page_index];
? ? ? ? ? ? ? ??char?msg[MAX_MSG_SIZE] = {0};
? ? ? ? ? ? ? ??snprintf(msg,?sizeof(msg),?"READ_CONFIG:%d", config_index);
? ? ? ? ? ? ? ? send_message(controller->model->mq, msg);
? ? ? ? ? ? }?
? ? ? ? ? ??else
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ??printf("無效的頁面索引，請重新輸入。n");
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }?
? ? ? ??elseif?(input[0] ==?'q')?
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? stop_model(controller->model);
? ? ? ? ? ? stop_view(controller->view);
? ? ? ? ? ? close_message_queue(controller->mq);
? ? ? ? ? ??exit(0);
? ? ? ? }
? ? }
? ??returnNULL;
}
Controller*?create_controller(Model *model, View *view)
{
? ? Controller *controller = (Controller *)malloc(sizeof(Controller));
? ??if?(controller ==?NULL)?
? ? {
? ? ? ? perror("malloc");
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);
? ? }
? ? controller->model = model;
? ? controller->view = view;
? ? controller->mq = init_message_queue();
? ??return?controller;
}
voidstart_controller(Controller *controller)
{
? ??if?(pthread_create(&controller->thread,?NULL, controller_thread_func, controller) !=?0)?
? ? {
? ? ? ? perror("pthread_create");
? ? ? ??exit(EXIT_FAILURE);
? ? }
}
voidstop_controller(Controller *controller)
{
? ? pthread_join(controller->thread,?NULL);
? ? close_message_queue(controller->mq);
? ??free(controller);
}
篇幅有限，為了不影響閱讀體驗。其它代碼不再貼出。有興趣的朋友可在本公眾號聊天界面輸入關鍵詞：MVC例子，即可獲取下載鏈接。
2、Q-Controllers
Q-Controllers是一個事件驅動的應用代碼框架，適用于低端單片機無法跑操作系統(tǒng)，但又要處理越來越復雜的代碼構架的情況。
https://github.com/q-iot/q-controllers
其借鑒MVC模式，提出D-IO-C分層架構（Data-IO-Controller），將代碼分為：
Data：數據存儲與管理（類似Model層）
Controller：事件驅動的業(yè)務邏輯處理
3、IotSensorDetect
一個基于MVC模式 + 狀態(tài)設計模式的物聯(lián)網氣體檢測開源項目。
https://github.com/Yangyuanxin/IotSensorDetect
MVC模式：
Model：傳感器數據采集與狀態(tài)管理（如ModelSensorHandlerTask）
View：數據展示（通過云平臺或LCD屏）
Controller：指令處理與狀態(tài)協(xié)調（如ControllerTask）
4、awtk的計算器例子
基于MVC開發(fā)的計算器：https://github.com/zlgopen/awtk-patterns/tree/master/src/calculator-mvc
Q & A
Q1： 業(yè)務邏輯應該寫在Controller還是Model？
A：應該寫在Model。
已上就是本次關于MVC模型的分享，如果覺得文章有幫助，麻煩幫忙轉發(fā)，謝謝！
