MVC架构在Asp.net中的应用和实现
摘要：本文主要论述了MVC架构的原理、优缺点以及MVC所能为Web应用带来的好处。并以“成都市信息化资产管理系统”框架设计为例，详细介绍其在Asp.net环境下的具体实现。旨在帮助Web设计开发者更好的了解和掌握MVC，合理利用MVC构建优秀的Web应用。
关键字：MVC、视图、控制器、模型、Asp.net
Application and Implementation of MVC Construction in Asp.net
Abstract: This article mainly elaborated the construction principle of MVC, the merits and shortcoming as well as MVC can be an advantage, which the Web application brings. And take “the
Keywords: MVC 、View 、Controller、Model、Asp.net
0 引言
许多Web应用都是从数据存储检索数据并将其显示给用户。在用户更改数据之后，系统再将更新内容存储到数据存储中。因为关键的信息流发生在数据存储和用户界面之间，所以很多应用将数据和用户界面这两部分绑在一起，以减少编码量并提高应用程序性能。但是，这种看起来自然而然的方法有一些大问题。一是，用户界面的更改往往比数据存储系统的更改频繁得多。二是，这种耦合往往会并其他业务逻辑。那么如何让 Web 应用程序的用户界面功能实现模块化，以便可以轻松地单独修改各个部分呢？面向对象的设计模式是经验的总结，MVC架构可以很好地解决上述问题。
.NET是当今设计和开发各种Web应用的主流平台，MVC架构在J2EE平台上已有成熟的设计方案，而在.NET平台上却少有应用。所以讨论其在Asp.net环境下的应用和实现，仍很有意义。
本文首先论述了MVC架构的原理、优缺点以及它所能为Web应用带来的好处。并结合作者在“成都微软技术中心”实习期间，研发项目的经验。介绍了一种在Asp.net环境下的实现方式。旨在帮助Web设计开发者更好的了解和掌握MVC，合理利用MVC构建优秀的Web应用。虽然本文是在.net环境下的实现，但这并不妨碍你对MVC架构的理解。学习MVC架构，重在学习其思想。
1 MVC介绍
MVC是一种软件开发架构，它包含了很多的设计模式[1]，最为密切是以下三种：Observer (观察者模式), Composite（组合模式）和Strategy（策略模式）。MVC最初是在Smalltalk-80中被用来构建用户界面的[2]。
MVC架构把数据处理，程序输入输出控制及数据显示分离开来，并且描述了不同部件的对象间的通信方式。使得软件可维护性，可扩展性，灵活性以及封装性大大提高；MVC(Model-View-Controller)把系统的组成分解为M（模型）、V（视图）、C（控制器）三种部件。视图表示数据在屏幕上的显示。控制器提供处理过程控制，它在模型和视图之间起连接作用。控制器本身不输出任何信息和做任何处理，它只负责把用户的请求转成针对Model的操作，和调用相应的视图来显示Model处理后的数据。三者之间关系如下图2.1：
图2.1 MVC关系图
2、为什么要在Web应用中使用MVC架构
用户界面逻辑的更改往往比业务逻辑频繁，尤其是在基于Web的应用程序中。例如，可能添加新的用户界面页，或者可能完全打乱现有的页面布局。对显示的更改，尽可能地不要影响到数据和业务逻辑。
目前大部分Web应用都是将数据代码和表示混在一起。经验比较丰富的开发者会将数据从表示层分离开来，但这通常不是很容易做到的，它需要精心的计划和不断的尝试。MVC从根本上强制性的将它们分开。尽管构造MVC应用需要一些额外的工作，但它带来的好处是无庸质疑的。
2.1 提高代码重用率
最重要的一点是多个视图能共享一个模型，无论用户想要Flash界面或是 WAP 界面；用一个模型就能处理它们。由于已经将数据和业务规则从表示层分开，所以可以最大化的重用代码。
2.2 提高程序的可维护性
因为模型是自包含的，并且与控制器和视图相分离，所以很容易改变数据层和业务规则[3]。例如，把数据库从MySQL移植到Oracle，或者把基于RDBMS数据源改变到LDAP，只需改变模型即可。一旦正确的实现了模型，不管数据来自哪里，视图都会正确的显示它们。MVC架构的运用，使得程序的三个部件相互对立，大大提高了程序的可维护性。
2.3 有利于团队开发
在开发过程中，可以更好的分工，更好的协作。有利于开发出高质量的软件。良好的项目架构设计，将减少编码工作量 ：采用MVC结构 + 代码生成器，是大多数Web应用的理想选择。部分模型(Model)、和存储过程一般可用工具自动生成。控制(Controller)器比较稳定，一般由于架构师（也可能是有经验的人）完成；那么整个项目需要手动编写代码的地方就只有视图(View)了。在这种模式下，个人能力不在特别重要，只要懂点语法基础的人都可以编写，无论项目成员写出什么样的代码，都在项目管理者的可控范围内。即使项目中途换人，也不会有太大问题。在个人能力参差不齐的团队开发中，采用MVC开发是非常理想的。
3 MVC在 Asp.net中的原理及实现
| Asp.net提供了很好实现这种模式的类似环境。通过在ASPX页面中开发用户部件或继承母板页MasterPage来实现视图；控制器的功能一般可以放在对应的逻辑功能代码(.cs)中实现；模型通常对应应用系统的业务部分。模型一般包含业务逻辑、业务规则和数据访问层。MVC可和经典的N层结构配合使用。将用户显示（视图）从动作（控制器）中分离出来,提高了代码的重用性。将数据（模型）从对其操作的动作（控制 器）分离出来可以设计一个与后台存储数据无关的系统。就MVC结构的本质而言，它是一种解决耦合系统问题的方法[4]。实现基于MVC的应用需要完成以下步骤，如右图3.1所示： |  |
1、分析当前应用，分解系统功能：
分析当前应用问题，分离出系统的内核功能（Model）、系统的输入输出（View）、系统的输流程控制，行为控制等控制功能（Controller）三大部分。
2、设计和实现模型：
设计模型部件使其封装应用功能、属性。提供访问显示数据的操作，提供控制内部行为的操作以及其他必要的操作接口。这部分的构成与具体的应用问题紧密相关。
3、设计和实现视图：
设计每个视图的显示形式，视图从模型中获取数据，并将数据显示在屏幕上。提供发送用户请求给控制器；提供允许控制器选择视图。
4、设计和实现控制器：
对于每个视图，实现对用户的请求映射到模型。并根据模型处理结果，选择合适的视图显示。在模型状态的影响下，控制器使用特定的方法接受和解释这些事件。控制器的初始化建立起与模型和视图的联系，（这里一般会用观察者模式）并且启动事件处理机制。事件处理机制的具体实现方法依赖于界面的工作平台。
MVC并没有明确的定义，它仅代表一种软件设计思想。所以在不同的应用环境下，可能有不同的实现方式。只有深刻理解其思想，结合实际情况。才能构建合理的应用。下面以“成都市信息化资产管理系统”框架设计为例，介绍MVC构架在Asp.net下的一种实现方式。该框架中并没有使用观察者模式，因为依赖关系（本项目中只有两种视图，列表页面和编辑、查看详情页面。而且将来增加视图的可能性也不大）固定或者几乎固定时，加入一个观察者模式，只会增加系统复杂性。
本项目框架结构包括逻辑结构图3.2和物理结构图3.3两部分。
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从逻辑结构图，可以看出对数据库的访问并没有完全用存储过程，这是出于运行效率和开发效率的考虑。
这里的存储过程对每个实体都只包括基本的CRUD四种操作。
3.1 View(视图)
视图用于管理信息的显示，它提供用户交互界面。使用多个包含单页面显示的用户部件，复杂的Web页面可以展示来自多个数据源的内容，并且网页人员，美工能独自参与这些Web页面的开发和维护。在Asp.net下，视图的实现很简单。可以像开发WINDOWS界面一样直接在集成开发环境下通过拖动部件来完成页面开发本。每一个页面也可以采用复合视图的形式即：一个页面由多个子视图(用户部件)组成；也可以继承母板页MasterPage。子视图可以是最简单HTML 部件、服务器部件或多个部件嵌套构而成的Web自定义部件或Web页面。 页面都由模板定义，模板定义了页面的布局，用户部件的标签和数目，用户指定一个模板（这里的模板指Html页面、Asp.net页面、用户部件等），.net平台根据这些信息自动创建页面。针对静态的模板内容，如页面上的站点 导航，菜单，友情链接，这些使用缺省的模板内容配置；针对动态的模板内容(主要是业务内容)，由于用户的请求不同，只能使用后期绑定，并且针对用户的不同，用户部件的显示内容进行过滤。使用由用户部件根据模板配置组成的组合页面，它增强了可重用性，并简化了站点的布局。在.Asp.net2.0中，可以使用MasterPage来简化视图设计。在MasterPage里设置的Skin(皮肤)，会根据不同子视图(继承自MasterPage页)中的Them(主题)。自动选择合适的Skin显示。可以说MasterPage是MVC架构思想的很好体现。
视图部分大致处理流程如下：首先，页面模板定义了页面的布局；页面配置文件定义视图标签的具体内容（用户部件）；然后，由页面布局策略类初始化并加载页面；每个用户部件根据它自己的配置进行初始化，加载校验器并设置参数，以及事件的委托等；用户提交后，通过了表示层的校验，用户部件把数据自动提交给业务实体即模型。
这一部分主要定义了WEB页面基类PageBase；页面布局策略类PageLayout，完成页面布局，用于加载用户部件到页面；用户部件基类 UserControlBase即用户控件框架，用于动态加载检验部件，以及实现用户部件的个性化。为了实现WEB应用的灵活性，视图部分也用到了许多配置文件例如：模板配置、页面配置、路径配置、验证配置等。
良好的界面架构设计，将减少界面调整时间。在.net下应充分利用Asp.net2.0新特性，自动导航，SiteMap、MasterPage、MemberShip、MultiView、Them、Skin等。在本项目中，每个模块的View，实际上都只有两种，一种是用来显示多条数据的列表页面，一种是用来编辑、和查看详情的页面。由于View种类几乎是固定的，所以不需要加入Observer（观察者）模式。让所有的编辑页都继承自“母板页dialog.master”，所有列表页都继承“母板页Main.master”即可。如图3.4 
每个列表页面的动态显示区域仅为ContentPlaceHolder即黄色区域部分，这就保证相同类型页面风格的一致。按照命名规范和便于理解的原则，我们把所有的编辑页后缀都取名为“EditPG.aspx”，所有的列表页后缀都取名为“ListPG.aspx”。对View的改变，可以通过Asp.net2.0的主题(Themes)来实现。本例中编辑和查看详情页面，用的就是相同的视图(View)。如果要添加不同的View，只需添加相应的Master，和完成具体的显示要求。在本项目中，所有的编辑页面一般只需要实现基类(DialogUIBase)提供的如下方法。
//得到数据，并存放在对应的Model中，供View使用
protected override void GetDataFromDB(object keyValue){…}
//用Model中的数据填充编辑或显示界面protected override void SetEditText(){…} //重新填写编辑框页面的部件内容， 对部分用户可能重复填写的部件内容不进行赋默 认值操作protected override void ResetEditText(){…}//检查用户输入正确性protected override string CheckUserInput(){…}//保存用户输入，把用户输入更新到数据库protected override object SaveEditText(object keyValue){…} 所有的列表View一般也只用实现基类(GridViewUIBase)提供的如下几个虚方法. //返回子类中使用的GridView,子类必须继承 protected override GridView GetGridView(){…} // 返回子类中的GridView中复选框列模板中复选框的名称，子类根据有无该模板列进 行选择继承protected override string GetGridCheckBoxName(){…} 通常无需处理的继承方法 //绑定DataGrid部件事件， protected override void BindGridEvent(){…} //绑定除通过GetDataGrid()传入的DataGrid部件以外的部件的客户端事件 protected override void BindControlEvent(){…} // 返回GridViewList使用的数据源， 子类必须继承 protected override object GetDataSource(){…} // 多条记录删除，在删除按钮事件中调用 protected override void DelRecords(object keyValuesString){…} // 返回以CommandName为key以GridEventPageParam类型参数为内容的hashtableprotected override Hashtable GetDialogParams(){…}从以上代码中可以很容易发现，无论是列表页面还是编辑页面，都没有和流程相关的东西，这正是MVC所要做的，View中只包含数据的显示，流程完全由基类控制。好处是显而易见的。不同的人写出来的View也具有相同的风格。
3.2 Controller(控制器)
Controller控制器是Model与View之间沟通的桥梁，它可以分派用户的请求并选择恰当的视图以用于显示，同时它也可以解释用户的输入并将它们映射为模型层可执行的操作。在.NET中每个aspx对应了一个后端代码aspx.cs，可以通过aspx.cs方便地实现Controller的功能。每个Asp.net页面都有一种机制，将页面中的部件所要调用的方法在一个与其分离的类中实现。这些aspx和ascx文件后端代码继承了System.Ul.Web.Page的类执行控制器功能，它包括了各种初始化和控制函数。当加载aspx页面时将调用Page_ Load事件，当aspx页面从内存中被卸载时将调用Page_UnLoad事件。如果某个部件触发页面以使其被重新加载则将调用Control Event事件。
对应所有编辑页面的控制类为DialogUIBase.cs ,该类完成所有编辑页面的流程控制、请求控制 ；对应所有列表页面的控制类为GridViewUIBase.cs ，该类完成所有列表页面的流程控制和请求控制 ；这两个类都位于App_Code文件夹下。
编辑页面基类（DialogUIBase）和列表页面基类（GridViewUIBase）都继承自System.Web.UI.Page，都包含两部分，一是供View子类继承的虚方法，一是对View子类流程控制的方法。
本例中GridViewUIBase中主要包含的方法有：
供子类继承的方法
DialogUIBas类和GridViewUIBase类，设计思路完全相同。所以不再举例。从上面当面可以发现在GridViewUIBase中，实现了对View的控制。根据用户的请求的不同，调用不同的Model进行处理。
3.3 Model(模型)
Model对象代表了商业规则和商业数据，单个模型代表问题域中的某个对象，或叫做实体。所以模型要封装系统的应用功能和应用属性。提供访问显示数据的操作，提供控制内部行为的操作以及其他必要的操作接口。模型的构成与具体的应用问题紧密相关。通常模型包括数据访问、商务逻辑和商务规则。在Asp.net中，简单的模型可以方便地用自动代码生成工具实现。VS IDE 2003、VS IDE 2005本身就提供了很好的支持，可以从数据库或XML等数据源，轻松的生成强类型的DataSet和DataTable。数据访问层可以使用Application Block块。或Enterprise Library 等开源组件。当然你也可以手动完成这些工作，如果你愿意。
在本示例中，业务处理对象和业务实体对象都继承自EntityBase类。EntityBase类又继承自Entity类。Entity类是数据库访问的基类。它主要包含供子类继承的方法（用存储过程完成数据库的CRUD操作）。和供外部类调用的方法（Model完成CRUD操作）。设置两种方式是因为逻辑结构的需要。
供子类继承的主要方法如下：
protected virtual void Init(){…}//执行必要的初始化protected virtual bool Proc_Insert(){…} //添加protected virtual bool Proc_Update(object KeyValue) {…} //更新protected virtual bool Proc_ReadByKeyValue(object KeyValue){…} //检索protected virtual bool Proc_Delete(object KeyValue){…} //删除protected virtual DataTable Proc_ReadAll(){…} //检索所有protected virtual void AfterLoad(){…} //数据库中数据更新模型之前protected virtual void BeforeSave(){…}//用模型更新数据库之前供外部调用的主要方法如下：public DataTable ReadAll(){…} //检索所有public object Insert(){…} //添加public object Update(object keyValue){…} //更新public bool Load(object keyValue){…} //填充Modelpublic bool Delelte(object keyValue){…} //删除public void Clear() //清除ModelEntityBase类，只需实现基类（Entity）的四个虚CRUD方法，和定义Model自身相关的属性。由于Model又继承于EntityBase类，所以如果某个Model需要进行额外的操作，可添加到该Model对应的AfterLoad()或BeforeSave()方法中。
3.4 MVC架构的扩展设计
通过在Asp.net中使用MVC模式，可以构建，具有良好扩展性的Web应用。MVC构架可以轻松实现以下功能：
①实现一个模型的多个视图；
②采用多个控制器；
③当模型改变时，所有视图将自动刷新；
④所有的控制器将相互独立工作。
这就是MVC模式的好处，只需在以前的程序上稍作修改或增加新的类，即可轻松增加许多程序功能。以前开发的许多类可以重用，而程序结构根本不再需要改 变，各类之间相互独立，便于团体开发，提高开发效率。下面讨论如何实现一个模型、两个视图和一个控制器的程序。其中模型类及视图类根本不需要改变，与前面的完全一样，这就是面向对象编程的好处。对于控制器中的类，只需要增加另一个视图，并与模型发生关联即可。该模式下视图、控制器、模型三者之间的示意图如图3.5所示。
同样也可以实现其它形式的MVC例如：一个模型、两个视图和两个控制器。从上面可以看出，通过MVC模式实现的应用程序具有极其良好的可扩展性，是Asp.net面向对象编程的未来方向。
4 MVC架构的优点及不足
4.1 MVC的优点
MVC的优点体现在以下几个方面：
（1） 有利于团队开发分工协作和质量控制，降低开发成本。
（2） 可以为一个模型在运行时同时建立和使用多个视图。变化-传播机制可以确保所有相关的视图及时得到模型数据变化，从而使所有关联的视图和控制器做到行为同步。
（3） 视图与控制器的可接插性，允许更换视图和控制器对象，而且可以根据需求动态的打开或关闭、甚至在运行期间进行对象替换。
（4） 模型的可移植性。因为模型是独立于视图的，所以可以把一个模型独立地移植到新的平台工作。需要做的只是在新平台上对视图和控制器进行新的修改。
（5） 潜在的框架结构。可以基于此模型建立应用程序框架，不仅仅是用在设计界面的设计中。
4.2 MVC的缺点
MVC的不足体现在以下几个方面：
（1）增加了系统结构和实现的复杂性。对于简单的界面，严格遵循MVC，使模型、视图与控制器分离，会增加结构的复杂性，并可能产生过多的更新操作，降低运行效率。
（2）视图对模型数据的访问效率低。视图可能需要多次调用Model才能获得足够的显示数据。
（3）完全理解MVC并不是很容易。使用MVC需要精心的计划，由于它的内部原理比较复杂，所以需要花费一些时间去思考。 同时由于模型和视图要严格的分离，这样也给调试应用程序到来了一定的困难。
结束语
与软件所处理问题的内在模型相比较，用户界面是需要经常发生变化的，采用MVC设计模式可以在满足对界面要求的同时，使软件的计算模型独立于界面的构成。也可以基于此模型建立大型分布式应用程序框架。
MVC并不适合小型甚至中等规模的应用程序，花费大量时间将MVC应用到规模并不是很大的应用程序通常会得不偿失。
MVC是一种软件开发架构。和其它设计模式一样，它不是万能的，也不是一成不变的。要根据具体情况灵活运用。在上面的示例项目中，为了提高运行和开发效率。在Model设计上就提供了两种访问方式。
示例中的MVC采用了集中控制的方式。一个列表控制器GridViewUIBase，对应多个列表视图。一个编辑控制器DialogUIBase对应对个编辑、查看详情视图。对每个模型而言，仅有两种视图，且几乎是固定不变的。所以没有增加Observer(观察者)模式。这样减少了系统的复杂性。本示例最精彩的部分，就是控制器的设计。各视图执行流程完全封装在控制器中。由于视图中不含有任何控制信息，流程信息。所以视图编码人员完全不用了解Http的无状态特性等。对他们而言，开发WebForm和WinForm是一样的。当然这种设计也有它的不足，如果修改某个视图的显示，有可能还要修改相关的控制器。
参考文献
[1] （美）Alan Shallowly & James R.Trott.设计模式精解.[M].北京,清华大学出版社，2004，P:166-177，P:51-61
[2] 苏晓明.基于MVC模式的石化企业生产模型构造设计与实现.[硕士论文].大连，大连理工大学，20050618
[3] 蔡旸.基于MVC设计模式的协同设计系统的研究与实现.[硕士论文].成都，西南交通大学，20050601
[4] 林常须.多客户端MVC设计模式的研究与应用.[硕士论文].兰州，兰州理工大学，20050501
致谢
值此论文完成之际，我衷心感
