引言

MVVM 全称 Model-View-ViewModel，是在 MVP（Model-View-Presenter）架构模式基础上的进一步演进与优化。MVVM 与 MVP 的基本架构相似，但 MVVM 独特地引入了数据双向绑定机制。这一创新机制有效解决了 MVP 模式中 Model 与 View 之间存在的耦合问题，极大地简化了两者间的映射关系以及繁琐的 DOM 操作流程。MVVM 架构模式致力于助力开发者更高效地分离用户界面（UI）与复杂的业务逻辑，进而显著提升代码的可维护性与可扩展性。

MVVM架构范式最初由微软架构师Ken Cooper和Ted Peters提出，并在Windows Presentation Foundation（WPF）平台上成功实施。由另外一位微软架构师 John Gossman在其博客《Introduction to Model/View/ViewModel pattern for building WPF apps》中发布。

MVVM的组件

MVVM 主要由 Model、View、ViewModel 和 DataBinding 四个核心组件构成，其架构关系图示如下：

View

View组件即用户界面（User Interface），在MVVM架构中，View只包含一层很薄的展示逻辑。View通过数据绑定（DataBinding）与ViewModel进行交互。当View与ViewModel完成数据绑定后，View中的任何变化都会自动反馈到ViewModel中，而View则无法直接感知Model的存在。这种设计使得View更加专注于展示，而不需要处理复杂的业务逻辑。

Model

Model组件与MVP架构中的Model类似，负责数据的存储和管理。Model层提供数据更新接口供ViewModel调用，以实现数据的更新。当Model中的数据发生变化时，会通过通知机制（如Notify）告知ViewModel，以便ViewModel进行相应的处理。

ViewModel

ViewModel组件位于View和Model之间，负责将Model的数据转换成View可以感知的形式。ViewModel通过数据绑定（DataBinding）将数据与View进行绑定，使得数据的变化能够自动更新到View上，从而实现数据的双向绑定。此外，ViewModel还通常包含用户的交互逻辑，如处理按钮点击等事件。

DataBinding

数据绑定（DataBinding）是MVVM架构中实现View和ViewModel之间数据双向流动更新的核心机制。在MVC或MVP架构中，View的更新和响应需要开发者编写大量复杂且冗余的代码。而在MVVM架构中，由于数据绑定的存在，开发者无需编写这部分复杂的代码，可以将更多的精力投入到核心业务功能的开发上。

MVVM实现

MVVM 涵盖 View、ViewModel、Model、DataBinding 四个核心模块。一般而言，View 对应相应页面布局的 xml 文件；ViewModel 对应业务逻辑的实现；DataBinding 负责建立页面布局文件与 ViewModel 业务实现之间的绑定关系。在 Android 开发环境中，由于存在原生 DataBinding 库，我们往往难以一窥 DataBinding 实现的全貌。鉴于 C++ 本身缺乏类似 Android 的原生 DataBinding 库，此处我们依据 DataBinding 的观察者实现原理，编写一个 C++ 版本的用户登录 MVVM 示例，以此助力大家深入透彻地理解 MVVM 实现的精髓。

Observer接口

#include <vector>
#include <string>

class Observer
{
public:
    virtual void onChanged(const std::string& fieldName) = 0;
    virtual ~Observer() = default;
};

ObservableField 类

ObservableField 类是数据绑定的核心要素，承担着存储数据以及在数据变更时通知所有观察者的关键职责。

template <typename T>
class ObservableField
{
public:
    explicit ObservableField(const std::string& fieldName, T value)
    : m_fieldName(fieldName)
    , m_value(std::move(value))
    {
    }

    void set(T value)
    {
        if (m_value != value)
        {
            m_value = std::move(value);
            notifyObservers();
        }
    }

    const T& get() const
    {
        return m_value;
    }

    void addObserver(Observer* observer)
    {
        m_observers.push_back(observer);
    }

private:
    void notifyObservers()
    {
        for (auto observer : m_observers)
        {
            if (observer)
            {
                observer->onChanged(m_fieldName);
            }
        }
    }

    std::string m_fieldName;
    T m_value;
    std::vector<Observer*> m_observers;
};

Model 类

UserModel 类用于验证用户名和密码。

#include <string>

class UserModel
{
public:
    UserModel(std::string correctUsername, std::string correctPassword)
    : m_correctUsername(std::move(correctUsername))
    , m_correctPassword(std::move(correctPassword))
    {
    }

    bool validateLogin(const std::string& username, const std::string& password) const
    {
        return username == m_correctUsername && password == m_correctPassword;
    }

private:
    std::string m_correctUsername;
    std::string m_correctPassword;
};

ViewModel 类

ViewModel 是 MVVM 模式的核心枢纽，它有效分离了业务逻辑与视图。ViewModel 负责从 Model 获取数据，处理用户输入，并通过 ObservableField 通知视图更新。

class View; // 前向声明

class ViewModel : public Observer
{
public:
    ViewModel(UserModel* model)
    : m_model(model)
    , m_view(nullptr)
    , m_usernameField("username", "")
    , m_passwordField("password", "")
    {
        m_usernameField.addObserver(this);
        m_passwordField.addObserver(this);
    }

    void setView(View* view)
    {
        m_view = view;
    }

    void setUsername(const std::string& username)
    {
        m_usernameField.set(username);
    }

    void setPassword(const std::string& password)
    {
        m_passwordField.set(password);
    }

    void login()
    {
        if (m_model->validateLogin(m_usernameField.get(), m_passwordField.get()))
        {
            std::cout << "Login successful!" << std::endl;
        }
        else
        {
            std::cout << "Login failed! Incorrect username or password." << std::endl;
        }
    }

    void onChanged(const std::string& fieldName) override
	{
	    if (m_view)
	    {
	        m_view->updateField(fieldName);
	    }
	}

    const std::string& getUsername() const
    {
        return m_usernameField.get();
    }

    const std::string& getPassword() const
    {
        return m_passwordField.get();
    }

private:
    UserModel* m_model;
    View* m_view;

    ObservableField<std::string> m_usernameField;
    ObservableField<std::string> m_passwordField;
};

View 类

View 类负责与用户进行交互，接收用户输入并传递给 ViewModel，同时负责更新 UI 界面。

class View
{
public:
    explicit View(ViewModel* viewModel)
    : m_viewModel(viewModel)
    {
    }

    void simulateUserInput()
    {
        std::string username, password;

        std::cout << "Enter username: ";
        std::getline(std::cin, username);
        m_viewModel->setUsername(username);

        std::cout << "Enter password: ";
        std::getline(std::cin, password);
        m_viewModel->setPassword(password);

        m_viewModel->login();
    }

    void updateField(const std::string& fieldName)
    {
        if (fieldName == "username")
        {
            std::cout << "Updated Username: " << m_viewModel->getUsername() << std::endl;
        }
        else if (fieldName == "password")
        {
            std::cout << "Updated Password: " << m_viewModel->getPassword() << std::endl;
        }
    }

private:
    ViewModel* m_viewModel;
};

主程序 (Main)

在 main 函数中，我们创建 UserModel、ViewModel 和 View 实例，并模拟用户输入来验证登录。

int main() 
{
    UserModel userModel("user", "password");
    ViewModel viewModel(&userModel);
    View view(&viewModel);

    viewModel.setView(&view);

    view.simulateUserInput();
}

如果用户输入正确的用户名和密码，程序输出如下：

Enter username: user
Updated Username: user
Enter password: password
Updated Password: password
Login successful!

如果用户输入错误的用户名或密码，程序输出如下：

Enter username: a
Updated Username: a
Enter password: b
Updated Password: b
Login failed! Incorrect username or password.

总结

MVVM 架构模式作为一种先进的软件设计模式，通过引入数据双向绑定机制，成功地在 Model、View 和 ViewModel 之间构建起高效的协同工作体系。在该架构中，View 专注于展示，Model 专注于数据管理，ViewModel 则作为桥梁，负责数据转换与交互逻辑处理，DataBinding 确保了数据的自动双向流动。这种职责分离的设计极大地提高了代码的可维护性与可扩展性，降低了各组件之间的耦合度。本文通过 C++ 实现的用户登录示例，深入剖析了 MVVM 的各个组件及其实现原理，展示了 MVVM 在实际应用中的工作流程。无论是对于前端开发还是后端开发，理解和掌握 MVVM 架构模式都有助于提升软件开发的质量与效率，为构建复杂而稳定的应用程序奠定坚实的基础。