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西瓜视频 Android 端内数据状态同步方案VM-Mapping

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背景

西瓜在feed、详情页、个人主页有一块功能区，包括了点赞、收藏、关注等功能。这些功能长久以来都是孤立的：多个场景下点赞、收藏、关注等状态或数量不一致。在以往的业务迭代中，都是业务A有了需求，就加个点赞的请求，把自己业务模块的UI更新下就完事了，业务B也自己搞一下。当西瓜开始从切面发力互动业务的时候，这些问题就凸显出来了。线上出现了很多在页面A点赞/收藏完一个视频到页面B点赞/收藏状态或者点赞/收藏数不对的case。

例如：

问题拆解

在分析这块业务时，梳理出几种问题：

  1. 业务上场景太分散，体现到代码上就是在activity、scene、viewholder、自定义view等各种个样的容器，多个业务模块、多个端（web、flutter）上都有很相似的操作，代码跨度很大。
  2. 存量的代码中有些场景是处理过同步问题的，但是处理的又不彻底，方案也不一样，比如有的情况用了全局注册callback，来通知所有对结果敏感的场景；有的情况用了Eventbus；有的情况是更新内存，但是却只是个别几个模块通用。
  3. 一部分问题是原来的业务逻辑，比如，使用更新后的内存变量在多个页面或者模块传递引用，由于层次比较深引用值被中间的流程篡改。
  4. 一部分问题是服务端数据逻辑问题。

其中3、4点问题更像是逻辑bug。

多个端的数据同步可以通过跨端事件，每个端收到事件后更新自己就行。所以最复杂最难搞的问题就是端内多场景下的数据状态同步问题。


端内问题聚焦在几个case：

目标

方案调研

EventBus

这个方案的本质是：监听者收到事件->更新UI/更新数据Model

  1. eventbus注册在ViewHolder 上：由于ViewHolder的复用，ViewHolder的数量是少于“ListData”的，那么意味着，只在ViewHolder上监听，会出现那些没有和ViewHolder 建立联系的数据无法被更新到。如果使用黏性事件，该事件会一直在内存中，粘性事件的膨胀不可控，很可能会造成严重的内存问题。
  2. eventbus注册在Activity or 其它页面上，收到事件后，遍历数据列表，更新，然后通过RecyclerView的onDataItemChanged方法局部更新。但是在很多场景，比如西瓜feed，feed框架之下的view层次非常深。很多时候Rd只关注某类卡片下的某个UI组件，Feed框架和顶层页面容器离的很远，修改成本高，容易出错，对feed框架或者顶层容器的侵入比较大。另外，onDataItemChanged的局部更新是ViewHolder 对应的itemView的，这个维度比较大，并不能刷新单独的一个点赞按钮。

基于k-v的监听、通知

以对象id为key，某个属性值如点赞数为value。事件发生时，将修改值写入k-v列表，监听者全部监听这个变化。当新进入一个场景时，查询k-v列表作为最新值。这个方案和Eventbus粘性事件很像。

全局共享数据Model实例

同一个数据Model对象，比如一个卡片Model，每次更新都是全局可见的。但是很明显，

基于注解的对象映射方案VM-Mapping

特点

  1. 以命名空间+指定字段值 为key，匹配相同注解名的字段的映射，打平了Model类型的不同、层级嵌套的约束；
  2. 直接更新结果到数据model（如article），与数据model视角的同步；
  3. 打平了多个页面、复杂view层级嵌套的差异；
  4. 自动处理更新，使用者仅需要关心怎么更新UI，不需要考虑数据Model的一致性；
  5. 任意场景的支持。

思考

  1. 数据状态同步，到底同步的是什么？
  2. 上述的方案中大致有几个角色：事件、监听者、数据Model、UI。到底谁应该是主导者？
  3. 基于事件的方案都需要把状态同步给数据Model，能简化吗？


这个过程中有四个角色，三个操作。

突破View层级的限制

从MVVM说起。

MVVM是一种软件设计典范，用一种业务逻辑、数据、界面显示分离的方法组织代码。


MVVM本质上是一种数据驱动UI的理念。从这个理念看，数据状态同步，同步的是数据Model，UI的变更是由数据的变更引起的，真正关注的点应该在数据本身上。


这样，就不再需要额外一个接受事件的“容器”，来控制数据和UI了。到现在，只有三个角色，两个操作了。

再回过头看，为什么跨页面、跨多View层级很难找到一个通用方案，是因为总在找一个“容器”来承载事件的接受，然后再做双份（数据和View）的同步。而且这个“容器”通常本身就是一个页面，或者其它不同层级上的view，本身就存在很多样化，为这种多样化适配，就会让事情变得复杂。

假如不再找额外的“容器”，直接把监听绑定在数据上，那么View层级的限制也就不存在了。因为不管在什么场景，什么层级，真正的逻辑中心都是数据，View也是通过数据渲染出来的，View不关心自己在什么层级，只关心数据的变化。

突破类型的限制

这里有几个类型的限制：

  1. 数据Model的类型是否只能一成不变，假如网络请求的原始数据是A类型，在场景1直接用了A类型，在场景2为了适配UI对A做了包装：
class A{
    val diggStatus : Int
}

class B {
    val a : A
    val showTipEnable : Boolean
}

虽然类型不同，但是对A、B来说，都是要更新diggStatus的；

2 . 在Android，数据Model的类型是强类型，是从网络由二进制流反序列化出来的，那么同一个二进流，既可以反序列化成A类型，又可以反序列化成B类型，只要满足反序列化规则就行。但是事实上，他们的业务本质还是一个东西。

class A{
    val diggStatus : Int
}

class B{
    val digg_status : Int
}

3 . 事件本身也是一个数据，只是它是用户操作发起的，表象看和数据Model无关，但是一个事件既然能更新某个数据Model，那他们一定存在着对应关系。

这个问题的本质是，类型约束是语言特性，但是和业务属性无关，只要他们能确认是一个业务含义，不管他们怎么换“马甲”，他们总是能匹配上的。

这样就演变成了：

  1. 怎么确定两个类型是一个业务含义；
  2. 怎么确定属性的对应关系（字段匹配）。

第一个好说，主要能有唯一的业务标识，就能确定是一个业务含义；怎么确定属性的对应关系呢？

现有的技术体系里就有可以借鉴的思想：数据库的使用。像jetpack 的Room组件：

@Entity(tableName = "users")
data class User(
    @PrimaryKey(autoGenerate = true) var userId: Long,
    @ColumnInfo(name = "user_name")var userName: String,
    @ColumnInfo(defaultValue = "china") var address: String
)

可以看到，我们只要要在应用层这么定义一个数据Model叫User，为它加上注解，就可以把数据库中的字段和我们的数据对应上。那么方案呼之欲出，注解是可以完成属性匹配的。

于是乎整个流程就简化成了：


这个流程可以看到，只剩下了两个角色，和两个操作了。

所谓数据更新UI，就是View-Model；数据映射数据，就是Data-Mapping，于是这个方案的名称就是VM-Mapping。

详细设计

需要对上述抽象流程做实现。

映射

前面说到，映射关系由注解维护，一个有三个注解：

  1. Mappable注解 ：

标注在class上，用来识别这个类是不是可以被处理。

annotation class Mappable(val mappingSpaces: Arrary<String>)

其中mappingSpace是命名空间，表示是“一类”数据，可以和数据库表名对比理解，mappingSpace就是tableName。

2 . PrimaryKey注解：

标记在字段上，被标记的字段作为Model对象的唯一标识。

mappingSpace+PrimaryKey的值，就是在映射关系中的唯一业务标识。

@Target(AnnotationTarget.FIELD)
@Retention(AnnotationRetention.RUNTIME)
annotation class PrimaryKey

3 . MappableKey注解：

标注在字段上，需要被映射对应的字段

@Target(AnnotationTarget.FIELD)
@Retention(AnnotationRetention.RUNTIME)
annotation class MappableKey(val value: String)

映射关系说明：

数据驱动UI

Android里有很多类似理念的东西，比如LiveData，就是数据更新通知到UI上。本质上数据驱动UI，就是在数据Data<->UI 之间建一个“桥梁”。

这个不过LiveData并不适合用在这里，理由是：

VM-Mapping做了个简单方案。用了两级HashMap，一级HashMap使用业务唯一标识（mappingSpace+PrimaryKey的值）为KEY，二级使用WeakHashMap，以数据Model实例为KEY，XGViewModel为VALUE。维护数据Data 和 UI回调之间的关系：


XGViewModel维护了通知给UI的弱引用回调合集。一个数据Model实例对应了一个XGViewModel。

当映射发生时，会通过业务标识Key，查找所有还没有被回收的数据Model实例，然后通过对应的XGViewModel通知UI自己的变更。

总体流程


在这个流程中，业务使用只需要关心发起映射数据和更新视图。

因为存在列表，那么会有一个列表的维护者，就是所谓的映射中心。映射中心有两个核心能力：

  1. 收集需要被更新的数据Model列表；
  2. 查找匹配。

其它细节

但是注意，这个移除并不会影响VM-Mapping的能力，因为VM-Mapping关注的是数据本身，当数据被回收的时候，不会有任何场景会用到这个数据，自然也不用关心是不是需要通知到它。

方案对比

方案 优势 劣势
Eventbus 理解成本低 事件、UI、数据Model三个角色都要保持一致，适配各种场景的成本高，不通用。
全局共享数据Model实例 使用简单 条件苛刻；占用内存，膨胀不可控制。
基于k-v的监听、通知 各场景通用 粒度太细导致内存不可控制，移除策略会导致同步失效。事件需要手动同步数据Model。
VM-Mapping 使用简单，不需要手动同步回数据Model，在所有场景下通用。 用到了反射，有一部分性能损耗。

方案收益

西瓜在之前遗留了大量的类似问题，一直没有好的方案解决，要么存在根本性缺陷，要么实施成本高。VM-Mapping支持了在西瓜中视频相关的核心场景快速接入，实现了线上点赞数异常问题清零。

后续计划

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