哔哩哔哩Android视频编辑页的架构升级

1.背景介绍

在数字内容井喷的时代，移动端已成为视频创作的重要阵地，而视频编辑页作为创作工具的核心场景，不仅为创作者提供了丰富的表达手段和创意平台，更是提升视频制作的效率。通过直观的操作界面和丰富的功能集成，用户可以轻松地将素材、音频、特效及文字等进行融合，创造出独具风格、彰显个性的作品。

然而，视频编辑页的页面设计和代码实现也充满了复杂性和挑战。在单一页面中集成了视频、音频、文字、贴纸、特效等多种功能。横向上，数十个模块互相交织与影响；纵向上，每个模块又提供了丰富的功能和精细化的操作。如此的业务复杂度，对页面架构以及功能代码的设计提出了更高的要求。

2. 明确需求

视频编辑页的初版上线后，一直未进行大型升级，旧版本存在较多不足。如轨道过多，信息冗余，用户理解成本高，主轨道设计落后，视频轨道操作不方便等问题。

产品团队希望进行一次业务升级，以轻量化的视频编辑为核心思路，从界面布局、用户交互、已有功能优化、新增必要功能等方面对编辑页进行改版。

3. 需求分析

在工程实施之前，我们需要对本次需求进行全面分析，从而指导代码设计。

3.1 业务升级要做些什么的？

本次业务升级的重点，可以归纳为以下四个方面。

界面布局： 重新定义编辑页的交互方式，划分操作区域，升级主页面和操作面板的视觉设计。

用户交互： 全新设计视频轨道、素材多轨道、工具栏、快速编辑等核心控件的交互方式。

功能优化： 对剪辑、文字、贴纸、转场、音乐等已有业务功能进行升级和多轨道改造。

新增功能： 增加Redo/Undo、文字快速编辑、画面编辑、全屏预览等实用功能。

3.2 代码的现状是怎么样的？

那当前的代码支持进行如此大型的业务升级吗？我们从以下几个方面进行了分析：

页面架构： 旧界面缺乏架构设计，以MVC为主，夹杂MVP的使用。绝大部分代码存在于Activity以及Fragment中，存在超过5000行代码的超级类，逻辑杂糅，维护困难。

业务模块： 功能分布以主Actvitiy（主界面）+ Fragment（模块功能）的形式实现。通过互相持有对象的方式进行Activity与Fragment的通信，耦合严重。

灰度要求： 如果在原代码上修改，实现新旧界面的灰度势必是场灾难。如果通过copy代码的方式进行，没有解决旧代码的问题，又新增很多代码，只会让页面的可维护性再次降低。

3.3 需要考虑的关键问题

基于业务诉求和代码现状，我们决定对编辑页进行重构，从架构设计到关键功能点进行全面升级。那么接下来需要思考如何进行界面重构及部分功能点的设计？

页面的架构选择

移动应用开发领域的常见的页面架构，包括MVC、MVP、MVVM、MVI、VPIER等多种类型。综合考虑各种架构的优缺点和实现成本，结合业务特点，我们最终选择MVVM+UDF的页面架构。

新架构如何兼容旧功能？

业务升级会以多个需求并行开发，逐步上线的方式完成，并不是一次性完成所有升级，所以需要考虑如何兼容旧的功能面板。

怎样设计Redo/Undo功能？

Redo/Undo作为一个必要的、使用广泛的功能，代码设计时需要考虑其低侵入性、高可用性和高性能。

如何设计复杂的轨道控件？

作为编辑页的控件中可操作性强，逻辑复杂性高的代表，该控件的代码设计也非常重要。

4. 具体方案

4.1 页面架构设计

4.1.1 设计原则

在确定采用MVVM+UDF的架构后，我们确定了以下的页面架构设计原则：

（1）整体采用MVVM进行架构设计。

（2）遵循数据模型（UiState）驱动界面的原则。

（3）基本遵循单一可信数据源的原则。（SSOT：Single Source of Truth）

（4）遵循单向数据流原则。（UDF：Unidirectional Data Flow）

（5）对业务进行模块拆分，提高模块内的代码内聚，降低模块间的代码耦合。

（6）使用依赖注入，提高代码复用性，解决对象依赖问题。

如下图为简化的架构设计图：

4.1.2 分层设计

架构设计在纵向上进行了分层设计，整体拆分为界面层 + 业务层 + 数据层。

UI Layer： 界面层，分为UI元素（Activity/Fragment）以及状态容器ViewModel，通过UiState（界面状态）来控制界面元素的变化。

UiState/UiStateHolder：UiState作为界面的唯一可信数据源，以不可变类型公开数据。具有聚合数据，保护数据，易于跟踪对数据的更改等多种优势。UiStateHolder用于聚合同一业务模块的UiState。

以播放按钮的界面状态为例，其UiState定义如下：

data class PlayBtnUiState(
    val isShowPlayView: Boolean,//播放按钮的显示或隐藏状态    
    val isPlaying: Boolean,//播放按钮的播放或暂停状态    
    val onPlayViewClick: (() -> Unit)?//播放按钮的点击事件回调
)

LiveData/StateFlow：作为数据流的中介，界面层通过监听UiState的变化，控制界面状态变化。

//在UiStateHolder中定义状态
val playBtnUiState = MutableLiveData<PlayBtnUiState>()

//在Activity(UiComponent)中监听变化
stateHolder.playBtnUiState.observe(owner) { uiState ->     
     //控制控件状态更新     
     updatePlayViewUiState(uiState) 
}

Domain Layer： 网域层，在视频编辑页这样复杂度的单页面架构设计中，该层必不可少，其封装复杂的业务逻辑，使用大量的UseCase来用于处理复杂的业务逻辑并且支持业务代码的可重用性。

Data Layer： 数据层，由多个业务仓库(Repository)以及数据源（Data Sources）组成。在实际设计中，为了尽可能的兼容已有的数据获取方式以及业务特点，该层的具体实施中并不完全照本宣科，而是基于推荐的架构设计进行了一定程度的改造。

4.1.3 模块拆分

在横向上按照业务模块在界面层、网域层进行了模块拆分。

UiComponent： 按照界面特点拆分为顶部栏模块、预览模块、中部状态模块、主操作模块、业务面板模块等。

UiStateHolder： 对于不同的业务模块，每个业务模块会使用一个或多个UiStateHolder来持有LiveData/StateFlow。

UseCase： 根据作用域的不同，UseCase可以分为以下三个级别：

界面模块级：其模块划分遵循界面层的定义，和Ui的模块划分保持一致。

业务子模块级：按照剪辑、字幕、贴纸、音乐等不同的编辑业务进行模块拆分。

业务子功能级：在业务功能模块中，将不同的子功能进行聚合，众多子功能组成该模块的完整功能。

4.1.4 单向数据流（UDF）

在架构的事件设计中，遵循状态(UiState)从数据层流向界面，事件(Event)从界面流向数据层的设计原则。

UDF有助于实现数据一致性、可测试性、可维护性。如Google官方数据流转图所示：

4.1.5 依赖注入（DI）的使用

当业务功能进行细粒度的拆分之后，如何进行优雅的进行对象依赖、代码复用和对象生命周期管理就成了问题。我们结合业务现状选择了依赖注入框架Hilt来解决这些问题。

以添加贴纸的功能点，来说明如何使用依赖注入的。

@HiltViewModel
class EditorStickerListViewModel @Inject (
    private val projectRepository: ProjectRepository,  
    private val streamingRepository: StreamingRepository,  
    private val stickerAddUseCase: EditorStickerAddUseCase,   
    private val materialTrackUseCase: TrackCommonUseCase
) 

EditorStickerListViewModel： 该ViewModel是贴纸列表面板所对应的VM，其通过@HiltViewModel进行构建，生命周期与Fragment对象保持一致。在它构造函数中，我们注入了多个对象，其作用如下：

ProjectRepository： 项目数据管理。其他内部持有唯一的项目数据EditorProject。

StreamingRepository： 渲染引擎管理。其内部通过与EditorEngine交互，实现对渲染引擎的数据设置和状态控制。

TrackCommonUseCase： 负责轨道控件的显示状态控制，其内部注入UiStateHolder对象，通过修改UiState来更新该控件的显示状态。

简化的添加贴纸素材的代码如下：

fun addStickerMaterials(dataList:List<MaterialItem>){    
    //1. 素材列表转换为项目的贴纸节点列表  
    val stickerClipList = createStickerBClipList(dataList)   
    //2. 将素材节点列表添加进项目数据中    
    projectRepository.addStickerClips(clipList)   
    //3. 将素材节点列表添加到渲染引擎中    
    streamingRepository.insertStickerClipList(insertTime,stickerClipList)   
    //4. 刷新视频轨道控件 
    materialTrackUseCase.refreshMultiMaterialTrack()   
    //5. 刷新渲染引擎   
    streamingRepository.refreshCurrentTime()
}

依赖注入的对象的生命周期管理

使用Hilt框架进行依赖注入时，需要合理的选择每个对象应该有的生命周期。基于不同的生命周期合理选择@ActivityScoped、@ViewModelScoped、@FragmentScoped等注解，或自定义生命周期。

4.1.6 架构设计的总结

我们基本遵循Google的架构设计指南，在上述的架构设计原则下进行整体的架构设计和代码实践。

在MVVM + UDF的架构中，MVVM进行视图和逻辑的解耦，而UDF决定了状态的管理范式。

该架构解决了传统MVVM（双向绑定）的缺陷，让程序的关注点分离清晰，避免了数据不一致和状态管理分散的问题，使得代码易于调试和测试。

其也是现代UI框架（Compose，SwiftUI等）理念的自然延伸和最佳实践，在如今跨平台的浪潮下，无疑也是构建跨端的、健壮的、可维护和可测试应用的强大范式，随着Compose Multiplaform的成熟，该架构在KMP中能进一步实现UI与逻辑的跨平台复用。

4.2 部分功能点的设计和实现

4.2.1 如何兼容旧业务功能

核心问题： 在新编辑器页与旧业务面板共存的过渡阶段，需要确保新页面完整支持旧面板的显示和其依赖的界面能力，如主界面UI控制、引擎状态监听与操作、数据流交互等。

技术方案： 将旧面板对主界面的强依赖改造为接口化设计。

（1）抽象关键能力：将原Activity中被旧面板调用的100余函数，抽象为接口。

（2）代理层实现：旧界面Activity直接实现接口，保持原有逻辑。新界面通过代理机制，将函数路由到新架构的对应功能模块。

（3）灰度控制：通过实验结果动态切换接口的具体实现方。

后续优化： 过渡期完整保留代理层，确保新旧界面无缝协作。旧业务面板改造完成后，直接移除该部分代码。

4.2.2 底部功能面板组件

编辑页中，有数十个大小不一，功能迥异的功能面板通过Fragment的方式嵌入在界面中，需要对功能面板进行统一的设计和管理。

面板的基类（EditorBaseFragment）： 新基类仅拥有少量与业务无关，用于定义面板通用规范的函数。

面板的管理： 统一管理Fragment的添加和移除、进出动画、面板栈等。

面板模态设计： 定义三种不同高度和编辑模式的面板模态，从Fragment的容器高度就确定了面板的高度，从而规范了面板的设计。

enum class FragmentContainerModal {  
    /**   
     * 半模态-露出部分轨道  
     * */  
    MODAL_HALF,  
    /**   
     * 全模态-遮挡整个操作区域    
     * */    
    MODAL_ALL,   
    /**     
     * 全屏模态-容器为全屏    
     * */   
    MODAL_FULL_SCREEN
}

4.2.3 视频轨道控件的设计

视频轨道控件作为编辑页的复杂控件之一，其高可操作性和业务复杂性对控件的设计提出了较高的要求。该控件的代码结构设计如下：

控件状态管理： 统一定义控件的状态，用来管理控件在不同业务场景下的UI状态及操作状态变化。

绘制体系： 整个控件的绘制体系采用自定义Canvas绘制 + 少量View的方式设计。其中绘制顺序及View的添加顺序决定了元素的显示层级。

事件体系： 如果是对装饰性View的操作，则直接采用对View设置监听事件的方式实现，对于自定义绘制的视频节点、转场等元素，则自定义事件的分发流程，按照元素的位置+层级来确定事件的分发优先级。

动画体系： 从节点、装饰元素、控件等多个层面，和点击、位移、滚动等多种事件类型，提供自定义动画支持。

性能优化：

• 绘制优化：采用只绘制处于屏幕内的内容的方式来提升控件的绘制性能。

• 抽帧优化：设计了抽帧组件以及帧图片的两级缓存框架，从而提高取帧的性能。

4.2.4 Redo/Undo功能的设计

视频编辑页中，用户会频繁的对视频、音频、特效等进行各种不同的编辑操作，而允许对用户的操作进行撤销和重做就成了非常必要的事情，该功能提高了视频编辑操作的容错性。

通常Redo/Undo功能有两种不同的设计思路：备忘录模式和命令行模式。在平衡性能、实施成本和实际效果后，我们选择了备忘录模式进行功能的设计和实施。

备份数据： 备份数据为视频编辑项目数据对象，其是对当前视频编辑项目的详细描述，是渲染引擎和核心界面状态的数据来源，通过备份和重置项目数据，即可使整个编辑页回到某个指定的状态。

二级缓存机制： 设置内存缓存和磁盘缓存两级存储结构。内存缓存作为一级缓存，提供高速访问的能力。磁盘缓存作为二级缓存，提供大容量存储。

滑动窗口与链式结构： 在内存缓存中设置一个滑动窗口，备份数据采用双向链表结构存储，指针始终指向第三个备份。

问题和更优的方案：

该功能目前的设计方案是时间方面妥协的产物，并不是视频编辑页的Redo/Undo功能的最佳方案，其存在全量刷UI、内存占用等方面的问题。

在编辑页采用MVVM+UDF的架构设计现状下，该功能天然适配命令行模式，用户的行为或意图（Action/Intent）即视频编辑的命令（Command），其经过命令执行后，带来界面状态（UiState）和渲染引擎的变化，与UDF的理念非常吻合，无疑是更加合理的、更符合页面架构的设计方案。

5. 总结

视频编辑页作为业务复杂度较高的单页面，经过多次需求迭代，最终完成所有业务升级，前后历时半年，代码修改量9w+。本次业务升级的顺利完成是产品、设计、测试和研发等多个团队紧密协作、齐心合作的结果。

经过本次编辑器改版，个人对于软件开发和架构设计也有一些新的感悟。

什么时候该进行代码重构或架构升级？

局部重构应该是一件持续进行的事情，最好的时间就是现在。而颠覆式的架构升级应该全面评估业务影响和ROI，在没有专门的时间进行架构升级时，跟随重大的需求变更同步进行架构演进，会更容易落地。

软件架构设计的重点是什么？

软件架构的设计并不是越复杂、越精细就会越好。过于复杂的设计只会让代码维护成本增加。执着于细节只会陷入无穷无尽的业务逻辑中。抓住主要问题、结合业务特点、确立架构设计原则、团队达成共识是更为重要的事情。

-End-

作者丨阿建