使用共享 MVI 架构实现高效的 Kotlin Multiplatform Mobile (KMM) 开发

文章中探讨了 Google 提供的应用架构指南在多平台上的实现。通过共享视图模型（View Models）和共享 UI 状态（UI States），我们可以专注于在原生端实现 UI 部分。
使用了简单的自定义抽象层，包括 KmmViewModel 和 KmmStateFlow，使得我们可以将共享的业务逻辑连接到原生 UI，而无需依赖于复杂的第三方库。这种方法有助于简化 KMM 开发，提高开发效率。
Google官方应用架构指南

https://developer.android.com/topic/architecture?hl=zh-cn

架构指南概览

• androidApp（本地应用）
  • 视图可以使用 XML 或 Jetpack Compose 实现。
• iosApp（本地应用）
  • 视图可以使用 UIKit 或 SwiftUI 实现。
• shared（KMM 共享层）
  • View Models 处理呈现逻辑并向本地 UI 发送 UI State。
  • View Models 使用 Repositories 和 Use Cases 获取数据并执行业务逻辑。
  • Use Cases 处理一些可重用的业务逻辑，可以应用于不同的 View Models。
  • Repositories 处理数据逻辑。它们公开了用于返回或更新数据的 CRUD 操作。
  • Repositories 访问不同的数据源，以在本地或远程获取或存储数据。

实现案例

https://github.com/Maruchin1/kmm-shared-mvi
https://github.com/touchlab/KaMPKit

KMM 抽象

为了实现这一架构，我们需要引入两个简单的 KMM 抽象。一个用于 ViewModel，另一个用于 StateFlow。

KmmViewModel

// commonMain
expect abstract class KmmViewModel constructor() {
  protected val scope: CoroutineScope
}

// androidMain
actual abstract class KmmViewModel : ViewModel() {
  protected actual val scope: CoroutineScope
    get() = viewModelScope
}

// iosMain
actual abstract class KmmViewModel {
  protected actual val scope = CoroutineScope(SupervisorJob() + Dispatchers.Main)

  fun onCleared() {
    scope.cancel()
  }
}

在 Android 端，我们只需使用 androidx.lifecycle.ViewModel，使其像本地 ViewModel 一样运行。我们还将 viewModelScope 关联起来，以便在 KmmViewModel 中启动异步操作。

在 iOS 端，我们有一个自定义实现，它使用 MainDispatcher 实例化 CoroutineScope。它还公开了一个额外的 onCleared 方法，可以在本地端用于取消正在进行的异步操作。

KmmStateFlow

// commonMain
expect class KmmStateFlow<T>(source: StateFlow<T>) : StateFlow<T>

// androidMain
actual class KmmStateFlow<T> actual constructor(
  source: StateFlow<T>
) : StateFlow<T> by source

// iosMain
fun interface KmmSubscription {
  fun unsubscribe()
}

actual class KmmStateFlow<T> actual constructor(
  private val source: StateFlow<T>
) : StateFlow<T> by source {

  fun subscribe(onEach: (T) -> Unit, onCompletion: (Throwable?) -> Unit): KmmSubscription {
    val scope = CoroutineScope(Job() + Dispatchers.Main)
    source
      .onEach { onEach(it) }
      .catch { onCompletion(it) }
      .onCompletion { onCompletion(null) }
      .launchIn(scope)
    return KmmSubscription { scope.cancel() }
  }
}

在 Android 端，我们只需将实现委托给标准的 StateFlow，因此它的工作方式完全相同。在 iOS 端，由于无法访问 CoroutineScope，我们无法像标准方式一样收集 StateFlow。解决这个问题的方法是采用基于订阅的方式，这在 RxJava 和其他 Rx* 库中很常见。我们添加了一个带有两个回调的 subscribe 方法，它返回一个 KmmSubscription 实例。iOS 应用程序可以取消订阅，从而取消 CoroutineScope。

IOS端实现

要在 iOS 应用程序中正确集成 KmmViewModel，最简单且最灵活的方法是依赖委托模式。首先，可以使用 ObjCName 注解，专门为 iOS 应用程序更改共享的 View Model 名称。

@ObjCName("LoginViewModelDelegate")
class LoginViewModel : KmmViewModel() {
  
  val uiState: KmmStateFlow<LoginUiState> = ...
  
  fun login() {
    ...
  }
}

然后，在本机 iOS 应用中，我们创建一个视图模型包装器，它在底层使用共享委托。

最重要的部分是 deinit 块。它通知视图模型委托应取消所有异步工作，并关闭 UI State 订阅。这样，当屏幕从导航堆栈中移除时，就不会发生内存泄漏。

class LoginViewModel: ObservableObject {
  
  @Published var state: LoginUiState = LoginUiState.companion.default()
  
  private let viewModelDelegate: LoginViewModelDelegate
  private var stateSubscription: KmmSubscription!
  
  init(viewModelDelegate: LoginViewModelDelegate) {
    self.viewModelDelegate = viewModelDelegate
    subscribeState()
  }
  
  // Remember to clear and unscubscribe when no more needed
  deinit {
    viewModelDelegate.onCleared()
    stateSubscription.unsubscribe()
  }
  
  func login() {
    viewModelDelegate.login()
  }
  
  private func subscribeState() {
    stateSubscription = viewModelDelegate.uiState.subscribe(
      onEach: { state in
        self.state = state!
      },
      onCompletion: { error in
        if let error = error {
          print(error)
        }
      }
    )
  } 
}

关键规则

1. 视图模型与屏幕一一对应
视图模型是屏幕级别的状态持有者。本地屏幕和共享视图模型之间存在一对一的关系。当我们在共享部分拥有 HomeViewModel 时，我们应该在 Android 中拥有 HomeScreen / HomeFragment，而在 iOS 中拥有 HomeView / HomeController。

2. 视图模型发出单一数据流
MVVM 和 MVI 之间的主要区别在于，在 MVI 中，对于每个屏幕，我们有一个单一的不可变状态。当视图模型需要向本地 UI 发出一些数据时，它应该定义一个不可变的*UiState数据类，并使用 KmmStateFlow 发出它。

https://developer.android.com/topic/architecture/ui-layer
https://developer.android.com/topic/architecture/ui-layer/stateholders

不推荐的MVI View Model

class HomeViewModel : KmmViewModel() {
  
  val userName: KmmStateFlow<String> ...
  
  val articles: KmmStateFlow<List<Article>> ...
  
  val isLoading: KmmStateFlow<Boolean> ...
}

推荐的MVI View Model

data class HomeUiState(
  val userName: String,
  val articles: List<ArticleUiState>,
  val isLoading: Boolean,
)

class HomeViewModel : KmmViewModel() {

  val uiState: KmmStateFlow<HomeUiState> ...
}

3. UI事件可触发UI状态更新
View Models使用命名方法（例如fun login()）处理UI事件（如OnClick）。方法执行业务逻辑后，不返回值或触发事件，而是更新UI状态以传递相关数据。

https://developer.android.com/topic/architecture/ui-layer/events

data class LoginUiState(
  val isLoggedIn: Boolean,
  val errorMessage: String?
 )
 
 class LoginViewModel : KmmViewModel() {
 
  private val _uiState = MutableStateFlow(LoginUiState.default())
  val uiState: KmmStateFlow<LoginUiState> = _uiState.asKmmStateFlow()
  
  fun login() = viewModelScope.launch {
    runCatching {
      loginUserUseCase()
    }.onSuccess {
      _uiState.update { 
        // It can be consumed by the UI to navigate to HomeScreen
        it.copy(isLoggedIn = true)
      }
    }.onFailure {
      _uiState.update { error ->
        // It can be consumed by the UI to display a Toast
        it.copy(errorMessage = getErrorMessage(error))
      }
    }
  }
 }

4. 使用案例是可选的
并非每个应用都需要使用案例。当应用简单时，直接在视图模型中访问存储库是可以的。但当应用引入更多逻辑，需要转换、分组或执行复杂操作时，应该考虑使用案例来封装这些逻辑，以便在不同的视图模型中重用。

https://developer.android.com/topic/architecture/domain-layer
https://medium.com/androiddevelopers/adding-a-domain-layer-bc5a708a96da

5. 使用案例是无状态的
使用案例负责执行一些逻辑操作，可能涉及不同的存储库和不同类型的数据。然而，使用案例本身不应保留任何内部状态。如果需要持久化或临时存储某些数据，应该委托给存储库。

6. 一个数据类型对应一个存储库
每个存储库都代表一个数据类型的集合。如果我们有用户实体，我们创建 UsersRepository。而对于文章，我们创建 ArticlesRepository。存储库不应依赖于其他存储库。

在Android文档中，我们可以找到关于构建多层存储库的信息。请记住，这个更高级别的存储库有不同的目的。它不是使用不同的数据源来管理单一类型的数据，而是使用其他存储库来管理某种聚合类型的数据。这就是它们有时被称为管理器的原因。

在MVI架构中，我们首先应该使用使用案例来从不同的存储库中聚合数据。只有在我们的需求非常复杂，使用使用案例不足以满足时，我们才可以考虑引入多层存储库。

7. 存储库隐藏数据持久化细节
每个存储库都充当一个外观，隐藏了数据持久化的详细信息。存储库的所有公共方法都应该接受并返回领域模型。在内部，它们将领域模型映射到相应的远程API或本地数据库模型。

https://developer.android.com/topic/architecture/data-layer

结论

该架构适用于Android和iOS平台具有相同的演示逻辑的情况。它遵循Google的应用程序架构指南，无需使用重型第三方库，支持不可变UI状态和单向数据流，代码共享比例高，但需要注意iOS端的额外代码以避免内存泄漏。

参考

google应用架构指南
https://developer.android.com/topic/architecture/intro
mvi框架
https://github.com/icerockdev/moko-mvvm
https://arkivanov.github.io/Decompose/