Pythoni arhitektuurimustrid: MVC, MVP ja MVVM selgitatud

Õige arhitektuurimustri valimine on skaleeritavate, hooldatavate ja testitavate Pythoni rakenduste loomisel ülioluline. See juhend annab põhjaliku ülevaate kolmest populaarsest arhitektuurimustrist: Mudel-Vaade-Kontroller (MVC), Mudel-Vaade-Presenter (MVP) ja Mudel-Vaade-Vaatemudel (MVVM). Uurime nende põhiprintsiipe, eeliseid, puudusi ja praktilisi rakendusnäiteid Pythoni abil.

Arhitektuurimustrite mõistmine

Arhitektuurimuster on korduvkasutatav lahendus tarkvaradisainis sageli esinevale probleemile. See pakub plaani rakenduse struktureerimiseks, määratledes erinevate komponentide rollid ja vastutusalad ning luues nendevahelised suhtluskanalid. Õige mustri valimine võib oluliselt mõjutada teie koodibaasi üldist kvaliteeti ja hooldatavust.

Miks kasutada arhitektuurimustreid?

• Parem koodi organiseerimine: Arhitektuurimustrid soodustavad selget vastutusalade eraldamist, muutes teie koodi lihtsamini mõistetavaks, hooldatavaks ja silutavaks.
• Suurem korduvkasutatavus: Hästi defineeritud mustri järgi disainitud komponendid on tõenäolisemalt korduvkasutatavad teie rakenduse eri osades või isegi teistes projektides.
• Parem testitavus: Modulaarne arhitektuur teeb üksikute komponentide jaoks ühik- ja integratsioonitestide kirjutamise lihtsamaks.
• Lihtsustatud koostöö: Kui arendajad järgivad ühtset arhitektuuri, on sama projekti kallal lihtsam koostööd teha, isegi kui neil on erinev kogemuste tase.
• Vähendatud arendusaeg: Tõestatud mustreid kasutades saate vältida jalgratta uuesti leiutamist ja kiirendada arendusprotsessi.

Mudel-Vaade-Kontroller (MVC)

MVC on üks vanimaid ja laialdasemalt kasutatavaid arhitektuurimustreid. See jaotab rakenduse kolmeks omavahel seotud osaks:

• Mudel: Esindab rakenduse andmeid ja äriloogikat. See vastutab andmete salvestamise, hankimise ja manipuleerimise haldamise eest.
• Vaade: Vastutab andmete kuvamise eest kasutajale ja kasutaja interaktsioonide käsitlemise eest. See esitab mudeli andmeid kasutajasõbralikus vormingus.
• Kontroller: Toimib vahendajana mudeli ja vaate vahel. See võtab vastu kasutaja sisendi vaatelt, uuendab vastavalt mudelit ja valib kuvamiseks sobiva vaate.

MVC praktikas

Kujutage ette lihtsat veebipõhist raamatupoodi. Mudel esindaks raamatuid, autoreid ja kategooriaid. Vaade oleksid veebilehed, mis kuvavad raamatuid, võimaldavad kasutajatel otsida ja lisada tooteid ostukorvi. Kontroller tegeleks kasutajate päringutega, näiteks raamatu otsimise, selle ostukorvi lisamise või tellimuse esitamisega. See suhtleks Mudeliga andmete hankimiseks ja uuendamiseks ning valiks seejärel tulemuste kuvamiseks sobiva Vaate.

Pythoni MVC näide (lihtsustatud)

Kuigi tõeline MVC nõuab raamistikke, mis haldavad marsruutimist ja renderdamist, demonstreerib see näide põhimõisteid:

            # Mudel
class Book:
    def __init__(self, title, author):
        self.title = title
        self.author = author

    def __str__(self):
        return f"{self.title} by {self.author}"

# Vaade
def display_book(book):
    print(f"Raamatu pealkiri: {book.title}\nAutor: {book.author}")

# Kontroller
class BookController:
    def __init__(self):
        self.book = None

    def create_book(self, title, author):
        self.book = Book(title, author)

    def show_book(self):
        if self.book:
            display_book(self.book)
        else:
            print("Raamatut pole veel loodud.")

# Kasutamine
controller = BookController()
controller.create_book("Pöidlaküüdi reisijuht galaktikas", "Douglas Adams")
controller.show_book()
            

              
                Copy
              
            
          

MVC eelised

• Selge vastutusalade eraldamine: MVC soodustab selget eraldamist andmete, esitluse ja kontroll-loogika vahel.
• Parem testitavus: Iga komponenti saab testida iseseisvalt.
• Paralleelne arendus: Arendajad saavad töötada rakenduse eri osadega samaaegselt.
• Lihtsam hooldus: Muudatused ühes komponendis mõjutavad vähem tõenäoliselt teisi komponente.

MVC puudused

• Suurenenud keerukus: MVC võib lisada lihtsatele rakendustele keerukust.
• Tugev sidusus: Vaade võib mõnikord muutuda mudeliga tugevalt seotuks, mis teeb vaate muutmise ilma mudelit mõjutamata keeruliseks.
• Navigeerimise lisakulu: Pidev suhtlus komponentide vahel võib mõnikord põhjustada jõudluse lisakulu.

Millal kasutada MVC-d

MVC on hea valik keerukate veebirakenduste loomiseks, millel on selge eraldus andmete, esitluse ja kasutaja interaktsiooni vahel. Raamistikud nagu Django ja Flask Pythonis kasutavad sageli MVC-d või selle variatsioone.

Mudel-Vaade-Presenter (MVP)

MVP on MVC edasiarendus, mille eesmärk on lahendada mõningaid selle puudusi, eriti tugevat sidusust vaate ja mudeli vahel. MVP-s on vaade täiesti passiivne ja tugineb täielikult presenterile kasutaja interaktsioonide käsitlemiseks ja kuva uuendamiseks.

• Mudel: Sama mis MVC-s, esindab andmeid ja äriloogikat.
• Vaade: Passiivne liides, mis kuvab andmeid ja edastab kasutaja tegevused presenterile. See ei sisalda äriloogikat.
• Presenter: Toimib vahendajana mudeli ja vaate vahel. See hangib andmed mudelist, vormindab need kuvamiseks ja uuendab vaadet. Samuti käsitleb see kasutaja sisendit vaatelt ja uuendab vastavalt mudelit.

MVP praktikas

Mõelge töölauarakendusele kliendiandmete haldamiseks. Mudel esindaks kliendiinformatsiooni. Vaade oleks kasutajaliides, mis kuvab kliendi andmeid ja võimaldab kasutajatel neid muuta. Presenter hangiks kliendiandmed Mudelist, vormindaks need Vaates kuvamiseks ja uuendaks Mudelit, kui kasutaja teeb muudatusi.

Pythoni MVP näide (lihtsustatud)

            # Mudel
class User:
    def __init__(self, name, email):
        self.name = name
        self.email = email

# Vaate liides
class UserView:
    def set_name(self, name):
        raise NotImplementedError

    def set_email(self, email):
        raise NotImplementedError

    def get_name(self):
        raise NotImplementedError

    def get_email(self):
        raise NotImplementedError

# Konkreetne vaade (konsoolivaade)
class ConsoleUserView(UserView):
    def set_name(self, name):
        print(f"Nimi: {name}")

    def set_email(self, email):
        print(f"E-post: {email}")

    def get_name(self):
        return input("Sisesta nimi: ")

    def get_email(self):
        return input("Sisesta e-post: ")

# Presenter
class UserPresenter:
    def __init__(self, view, model):
        self.view = view
        self.model = model

    def update_view(self):
        self.view.set_name(self.model.name)
        self.view.set_email(self.model.email)

    def update_model(self):
        self.model.name = self.view.get_name()
        self.model.email = self.view.get_email()

# Kasutamine
model = User("John Doe", "john.doe@example.com")
view = ConsoleUserView()
presenter = UserPresenter(view, model)
presenter.update_view()

presenter.update_model()
presenter.update_view() # Kuva uuendatud väärtused
            

              
                Copy
              
            
          

MVP eelised

• Parem testitavus: Vaade on passiivne ja seda saab ühikutestimiseks kergesti imiteerida (mock).
• Suurem vastutusalade eraldamine: MVP pakub selgemat eraldamist vaate ja mudeli vahel kui MVC.
• Suurem korduvkasutatavus: Presenterit saab taaskasutada erinevate vaadetega.

MVP puudused

• Suurenenud keerukus: MVP võib lisada lihtsatele rakendustele keerukust võrreldes MVC-ga.
• Rohkem standardkoodi (boilerplate): MVP nõuab tavaliselt rohkem standardkoodi kui MVC.

Millal kasutada MVP-d

MVP on hea valik töölauarakenduste või keerukate veebirakenduste loomiseks, kus testitavus ja selge vastutusalade eraldamine on esmatähtsad. See on eriti kasulik, kui peate toetama mitut vaadet sama alusandmestikuga.

Mudel-Vaade-Vaatemudel (MVVM)

MVVM on arhitektuurimuster, mis sobib eriti hästi andmesidumisega (data binding) rakenduste loomiseks. See eraldab kasutajaliidese (Vaade) äriloogikast ja andmetest (Mudel), kasutades vahekomponenti nimega Vaatemudel (ViewModel).

• Mudel: Sama mis MVC-s ja MVP-s, esindab andmeid ja äriloogikat.
• Vaade: Passiivne liides, mis kuvab andmeid ja seob end Vaatemudeli poolt paljastatud omadustega. See ei sisalda äriloogikat.
• Vaatemudel (ViewModel): Paljastab andmeid ja käske, millega Vaade saab end siduda. See toimib Vaate jaoks andmete konverteri ja käskude käsitlejana. See sisaldab ka esitlusloogikat.

MVVM praktikas

Mõelge kaasaegsele dünaamilise kasutajaliidesega veebirakendusele. Mudel esindaks andmeid, näiteks tooteinfot või kasutajaprofiile. Vaade oleksid veebilehed, mis andmeid kuvavad. Vaatemudel paljastaks andmed Vaatele omaduste ja käskude kaudu, võimaldades Vaatel andmeid uuendada ja tegevusi käivitada. Andmesidumine tagab, et muudatused Vaatemudelis kajastuvad automaatselt Vaates ja vastupidi.

Pythoni MVVM näide (lihtsustatud - nõuab GUI raamistikku nagu PyQt või Tkinter koos andmesidumisvõimalustega)

See näide on kontseptuaalne, kuna täielik MVVM implementatsioon Pythonis tugineb sageli GUI raamistikele, mis pakuvad andmesidumist (nt PyQt, Tkinter kohandatud sidumisega):

            # Mudel
class Product:
    def __init__(self, name, price):
        self.name = name
        self.price = price

# Vaatemudel (kontseptuaalne - kasutaks sidumist reaalses GUI raamistikus)
class ProductViewModel:
    def __init__(self, product):
        self.product = product

    @property
    def name(self):
        return self.product.name

    @name.setter
    def name(self, value):
        self.product.name = value
        # Reaalses implementatsioonis käivitaks see Vaate uuenduse
        print("Nimi uuendatud Vaatemudelis")

    @property
    def price(self):
        return self.product.price

    @price.setter
    def price(self, value):
        self.product.price = value
        # Reaalses implementatsioonis käivitaks see Vaate uuenduse
        print("Hind uuendatud Vaatemudelis")

    def save(self):
        # Reaalses implementatsioonis salvestaks see toote andmebaasi
        print(f"Salvestan toodet: {self.product.name}, {self.product.price}")

# Vaade (kontseptuaalne - tugineb andmesidumisega GUI raamistikule)
# Reaalses implementatsioonis seoks Vaade end Vaatemudeli omadustega
# ja käskudega.

# Näitlik interaktsioon (ilma tegeliku GUI ja andmesidumiseta):
product = Product("Näidistoode", 10.00)
view_model = ProductViewModel(product)

print(f"Toote nimi: {view_model.name}")
view_model.name = "Uuendatud toote nimi"
print(f"Toote nimi: {view_model.name}")
view_model.save()
            

              
                Copy
              
            
          

Selgitus: Tõelises MVVM-rakenduses oleks Vaatel (tavaliselt GUI elemendil) andmesidemed seadistatud `ProductViewModel`-i `name` ja `price` omadustega. Kui kasutaja muudab `view_model.name`-ga seotud tekstikasti teksti, kutsutakse automaatselt välja `name` seadistaja (setter) Vaatemudelis, mis uuendab aluseks olevat `Product` objekti ja potentsiaalselt käivitab kasutajaliidese uuenduse GUI raamistiku sidumismehhanismi kaudu (nagu PyQt või Tkinter kohandatud sidemetega). `save` meetod suhtleks tavaliselt andmekihiga muudatuste püsivaks salvestamiseks.

MVVM-i eelised

• Parem testitavus: Vaatemudelit saab testida Vaatest sõltumatult.
• Suurem korduvkasutatavus: Vaatemudelit saab taaskasutada erinevate Vaadetega.
• Lihtsustatud arendus: Andmesidumine lihtsustab dünaamiliste kasutajaliideste arendamist.
• Parem vastutusalade eraldamine: MVVM pakub selget eraldamist kasutajaliidese ja äriloogika vahel.

MVVM-i puudused

• Suurenenud keerukus: MVVM võib lisada lihtsatele rakendustele keerukust.
• Õppimiskõver: Andmesidumist võib olla keeruline õppida.

Millal kasutada MVVM-i

MVVM on hea valik andmepõhiste rakenduste loomiseks rikkalike kasutajaliidestega, eriti kui kasutatakse raamistikke, mis toetavad andmesidumist. See sobib hästi kaasaegsetele veebirakendustele, mobiilirakendustele ja keerukate kasutajaliidestega töölauarakendustele.

Õige mustri valimine

Parim arhitektuurimuster teie Pythoni rakenduse jaoks sõltub teie projekti konkreetsetest nõuetest. Otsuse tegemisel arvestage järgmiste teguritega:

• Rakenduse keerukus: Lihtsate rakenduste jaoks võib MVC olla piisav. Keerukamate rakenduste jaoks võib MVP või MVVM olla parem valik.
• Testitavuse nõuded: Kui testitavus on kõrge prioriteediga, eelistatakse üldiselt MVP-d või MVVM-i.
• Kasutajaliidese nõuded: Kui vajate dünaamilist kasutajaliidest andmesidumisega, on MVVM hea valik.
• Meeskonna tuttavus: Valige muster, mis on teie meeskonnale tuttav.
• Raamistiku tugi: Arvestage arhitektuurimustritega, mida teie kasutatavad raamistikud toetavad.

Põhitõdedest kaugemale: muud arhitektuurilised kaalutlused

Kuigi MVC, MVP ja MVVM on fundamentaalsed mustrid, nõuab robustsete rakenduste loomine sageli nende integreerimist teiste arhitektuuripõhimõtete ja -mustritega. Siin on mõned olulised kaalutlused:

Sõltuvuste süstimine (Dependency Injection - DI)

Sõltuvuste süstimine on disainimuster, mis võimaldab teil komponente lahti siduda, pakkudes neile sõltuvusi, selle asemel et nad ise sõltuvusi looksid. See parandab testitavust ja hooldatavust. Raamistikud nagu `injector` Pythonis aitavad sõltuvuste süstimisega.

Mikroteenuste arhitektuur

Suurte ja keerukate rakenduste puhul kaaluge mikroteenuste arhitektuuri, kus rakendus on jaotatud väikesteks, iseseisvateks teenusteks, mis suhtlevad omavahel. Iga teenus saab olla ehitatud oma tehnoloogiapaketiga ja seda saab iseseisvalt skaleerida. Kuigi iga mikroteenus võib sisemiselt rakendada MVC-d, MVP-d või MVVM-i, põhineb üldine arhitektuur teenuste piiridel.

Puhas arhitektuur (Clean Architecture)

Puhas arhitektuur, tuntud ka kui sibulaarhitektuur (Onion Architecture) või kuusnurkne arhitektuur (Hexagonal Architecture), rõhutab äriloogika eraldamist infrastruktuuri puudutavatest aspektidest. Tuumik-äriloogika asub sisemistes kihtides ning välised sõltuvused, nagu andmebaasid ja kasutajaliidese raamistikud, on paigutatud välimistesse kihtidesse. See soodustab testitavust ja võimaldab teil hõlpsasti vahetada infrastruktuuri komponente ilma tuumik-äriloogikat mõjutamata.

Sündmuspõhine arhitektuur

Sündmuspõhises arhitektuuris suhtlevad komponendid üksteisega sündmuste avaldamise ja tellimise kaudu. See võimaldab lahtist sidumist ja asünkroonset suhtlust. See sobib skaleeritavate ja reaktiivsete süsteemide loomiseks. Teegid nagu `asyncio` Pythonis on kasulikud sündmuspõhiste arhitektuuride rakendamisel.

Kokkuvõte

Õige arhitektuurimustri valimine on iga Pythoni rakenduse arendamisel kriitilise tähtsusega otsus. MVC, MVP ja MVVM on kolm populaarset mustrit, mis pakuvad erinevaid kompromisse keerukuse, testitavuse ja hooldatavuse osas. Mõistes iga mustri põhimõtteid ja arvestades oma projekti spetsiifilisi nõudeid, saate teha teadliku otsuse, mis viib robustsema, skaleeritavama ja hooldatavama rakenduseni. Ärge unustage neid mustreid kaaluda koos teiste arhitektuuripõhimõtetega, nagu sõltuvuste süstimine, mikroteenused, puhas arhitektuur ja sündmuspõhine arhitektuur, et ehitada tõeliselt maailmatasemel rakendusi. Õige mustri valimine sõltub teie projekti konkreetsetest nõudmistest, meeskonna teadmistest ja pikaajalistest hooldatavuse eesmärkidest.

Lisaks tehnilistele aspektidele pidage meeles selge suhtluse ja koostöö olulisust oma arendusmeeskonnas. Hästi dokumenteeritud ja järjepidevalt rakendatud arhitektuurimuster tagab, et kõik on samal lehel, mis viib tõhusama ja edukama arendusprotsessini, olenemata nende geograafilisest asukohast või kultuurilisest taustast.