Qt源碼中的設(shè)計模式：模型/視圖框架與代理模式

代理模式

代理模式是一種結(jié)構(gòu)型設(shè)計模式，它的主要作用是為其他對象提供一種代理以控制對這個對象的訪問。代理對象與被代理對象實現(xiàn)了相同的接口，客戶端通過代理對象訪問被代理對象，代理對象對客戶端的請求進行處理并將請求轉(zhuǎn)發(fā)給被代理對象，從而實現(xiàn)了對被代理對象的訪問控制和增加功能。

代理模式主要的應(yīng)用場景是：

  1. 保護目標對象：代理對象可以控制對目標對象的訪問，例如可以檢查客戶端是否有足夠的權(quán)限來訪問目標對象，或者限制客戶端對目標對象的訪問次數(shù)等。這一般稱為安全代理。

  2. 增強目標對象：代理對象可以在不改變目標對象的情況下，為目標對象增加一些額外的功能，例如緩存、懶加載、日志記錄等，稱為緩存代理，日志代理等。

  3. 遠程訪問對象：代理對象可以實現(xiàn)遠程訪問對象，例如通過網(wǎng)絡(luò)訪問遠程服務(wù)器上的對象，或者通過遠程代理來實現(xiàn)對象的序列化和反序列化等，稱為遠程代理。

  4. 減少系統(tǒng)開銷：代理對象可以在目標對象還沒有被完全創(chuàng)建時，先返回一個虛擬的占位給客戶端，這樣可以減少系統(tǒng)的開銷，提高性能，或者提高界面的美觀度（比如網(wǎng)頁加載元素需要一些時間，這時候可以返回一個占位的框架圖給前端頁面），稱為虛擬代理。

代理模式UML類圖

下面給出一個代理模式的C++程序示例：

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>

// 抽象主題類
class Subject
{
public:
    virtual void request() = 0;
};

// 真實主題類
class RealSubject : public Subject
{
public:
    RealSubject(const std::string& name)
    {
        this->name = name;
    }

    virtual void request()
    {
        std::cout << "RealSubject " << this->name << " is handling the request." << std::endl;
    }

private:
    std::string name;
};

// 代理類
class Proxy : public Subject
{
public:
    Proxy(std::shared_ptr<RealSubject> realSubject)
    {
        this->realSubject = realSubject;
    }

    virtual void request()
    {
        // 在調(diào)用真實主題對象的方法之前，可以執(zhí)行一些前置操作
        std::cout << "Proxy is preparing to handle the request." << std::endl;
        // 調(diào)用真實主題對象的方法
        this->realSubject->request();
        // 在調(diào)用真實主題對象的方法之后，可以執(zhí)行一些后置操作
        std::cout << "Proxy has finished handling the request." << std::endl;
    }

private:
    std::shared_ptr<RealSubject> realSubject;
};

// 客戶端類
class Client
{
public:
    Client()
    {
        this->proxy = nullptr;
    }

    void setProxy(std::shared_ptr<Proxy> proxy)
    {
        this->proxy = proxy;
    }

    void request()
    {
        if (this->proxy != nullptr)
        {
            this->proxy->request();
        }
        else
        {
            std::cout << "No proxy is set, cannot handle the request." << std::endl;
        }
    }

private:
    std::shared_ptr<Proxy> proxy;
};

int main()
{
    // 創(chuàng)建真實主題對象
    auto realSubject = std::make_shared<RealSubject>("A");
    // 創(chuàng)建代理對象，并將真實主題對象傳入代理對象的構(gòu)造函數(shù)中
    auto proxy = std::make_shared<Proxy>(realSubject);
    // 創(chuàng)建客戶端對象
    auto client = std::make_shared<Client>();
    // 設(shè)置代理對象給客戶端
    client->setProxy(proxy);
    // 通過客戶端對象來調(diào)用代理對象的方法
    client->request();

    return 0;
}

在上面的示例代碼中，抽象主題類 Subject 定義了一個抽象方法 request()，真實主題類 RealSubject 實現(xiàn)了 request() 方法，并在方法內(nèi)部輸出了一條消息。代理類 Proxy 繼承了抽象主題類 Subject，并持有一個真實主題類 RealSubject 的指針，在代理類的 request() 方法內(nèi)部調(diào)用真實主題對象的 request() 方法，并在方法之前和之后執(zhí)行一些前置和后置操作。

在 main() 函數(shù)中，我們創(chuàng)建了一個真實主題對象 realSubject，并將它傳入代理對象的構(gòu)造函數(shù)中，創(chuàng)建了代理對象 proxy，并通過代理對象來調(diào)用真實主題對象的方法。然后，我們創(chuàng)建了一個客戶端對象 client，并通過 setProxy() 方法將代理對象 proxy 設(shè)置給客戶端對象?？蛻舳藢ο笸ㄟ^ request() 方法來調(diào)用代理對象的方法，代理對象再轉(zhuǎn)發(fā)請求給真實主題對象，從而實現(xiàn)了對目標對象的訪問控制和增加功能。

Qt模型/視圖（Model/View）框架中的代理模式

Qt的模型/視圖（Model/View）框架就包含了代理模式。在模型/視圖框架中，模型類（如QAbstractItemModel）存儲數(shù)據(jù)，視圖類（如QTableView）負責顯示模型中的數(shù)據(jù)。此外，還有代理模型類（如QSortFilterProxyModel），它們同時實現(xiàn)了模型和視圖的接口，充當了模型和視圖之間的代理。

QSortFilterProxyModel就是一個很好的代理模式的例子。它是QAbstractItemModel的子類，主要作用是在不修改源模型的情況下，對源模型的數(shù)據(jù)進行排序和過濾。

在這種情況下，QSortFilterProxyModel類是代理類，QAbstractItemModel（或其任何具體的子類）是真實主題類，視圖（如QTableView）是Client。QSortFilterProxyModel和QAbstractItemModel都繼承自同一個抽象主題類QAbstractItemModel。在Qt開發(fā)中，這幾個類的使用如程序示例所示：

#include <QApplication>
#include <QTableView>
#include <QStandardItemModel>
#include <QSortFilterProxyModel>

int main(int argc, char* argv[]) {
    QApplication a(argc, argv);

    // 創(chuàng)建模型并添加數(shù)據(jù)
    QStandardItemModel model(30, 5);
    for (int row = 0; row < model.rowCount(); ++row) {
        for (int column = 0; column < model.columnCount(); ++column) {
            QStandardItem* item = new QStandardItem(QString("Row:%0, Column:%1").arg(row).arg(column));
            model.setItem(row, column, item);
        }
    }

    // 創(chuàng)建代理模型并設(shè)置源模型
    QSortFilterProxyModel proxyModel;
    proxyModel.setSourceModel(&model);

    // 對第一列列進行過濾
    proxyModel.setFilterKeyColumn(1);
    // 篩選含有2的列
    proxyModel.setFilterRegExp(QRegExp("2", Qt::CaseInsensitive, QRegExp::FixedString)); 

    // 創(chuàng)建視圖并設(shè)置模型
    QTableView view;
    view.setModel(&proxyModel);
    view.setSortingEnabled(true); // 啟用排序功能
    view.show();

    return a.exec();
}

在這個例子中，我們創(chuàng)建了一個QStandardItemModel并添加了一些數(shù)據(jù)。然后我們創(chuàng)建了一個QSortFilterProxyModel，并將其源模型設(shè)置為我們之前創(chuàng)建的QStandardItemModel。然后，我們設(shè)置了過濾規(guī)則，只篩選第一列，只顯示包含"2"的行。最后，我們創(chuàng)建了一個QTableView，并將其模型設(shè)置為我們的代理模型。注意，我們還啟用了視圖的排序功能，這樣用戶就可以通過點擊列標題來對視圖中的數(shù)據(jù)進行排序。

程序運行效果

在運行這個程序后，你會看到一個表格視圖，只顯示了滿足我們過濾規(guī)則的行，并且用戶可以通過點擊列標題來對視圖中的數(shù)據(jù)進行排序。

介紹完類的使用方式，我們就要重回正題了，即模型/視圖框架如何使用代理模式。下面這段程序描述了Qt源碼中這幾個類之間的關(guān)系和組織方式，雖然隱藏了許多細節(jié)，但相信還是能夠體現(xiàn)出Qt源碼如何使用代理模式的。

// 抽象主題類，定義模型接口
class QAbstractItemModel {
public:
    virtual QModelIndex index(int row, int column, const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;
    virtual QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const = 0;
    virtual bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int role = Qt::EditRole) = 0;
    virtual int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;
    virtual int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;
    // 其他模型接口方法...
};

// 具體的模型類，實現(xiàn)模型接口
class QStandardItemModel : public QAbstractItemModel {
public:
    QModelIndex index(int row, int column, const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;
    QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const override;
    bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int role = Qt::EditRole) override;
    int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;
    int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;
    // 其他模型接口方法的實現(xiàn)...
};

// 代理類，繼承自抽象主題類，擴展了排序和過濾功能
class QSortFilterProxyModel : public QAbstractItemModel {
public:
    QSortFilterProxyModel() : sourceModel(nullptr), sortColumn(-1), sortOrder(Qt::AscendingOrder) {}

    void setSourceModel(QAbstractItemModel *source) {
        sourceModel = source;
    }

    QModelIndex index(int row, int column, const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override {
        // 根據(jù)過濾和排序規(guī)則，返回修改后的索引
        // ...
    }

    QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const override {
        // 在獲取數(shù)據(jù)前，應(yīng)用過濾規(guī)則
        // ...
    }

    bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int role = Qt::EditRole) override {
        // 在設(shè)置數(shù)據(jù)前，應(yīng)用過濾規(guī)則
        // ...
    }

    void sort(int column, Qt::SortOrder order = Qt::AscendingOrder) {
        sortColumn = column;
        sortOrder = order;
        // 在這里應(yīng)用排序規(guī)則
        // ...
    }

    void setFilterRegExp(const QRegExp &regExp) {
        filterRegExp = regExp;
    }

    void setFilterKeyColumn(int column) {
        filterKeyColumn = column;
    }

    // 其他模型接口方法的實現(xiàn)...

private:
    QAbstractItemModel *sourceModel; // 持有源模型的引用
    QRegExp filterRegExp; // 過濾規(guī)則
    int filterKeyColumn; // 過濾的列
    int sortColumn; // 排序的列
    Qt::SortOrder sortOrder; // 排序的方式
};

// Client類，用于顯示模型中的數(shù)據(jù)
class QTableView {
public:
void setModel(QAbstractItemModel *model) {
    this->model = model;
}

void setSortingEnabled(bool enable) {
    // 設(shè)置是否啟用排序
    sortingEnabled = enable;
}

void sortByColumn(int column, Qt::SortOrder order) {
    if (sortingEnabled && model != nullptr) {
        model->sort(column, order);
    }
}

void show() {
    // 顯示視圖
    // ...
}

// 其他與視圖相關(guān)的方法...
private:
    QAbstractItemModel *model; // 持有模型的引用
    bool sortingEnabled; // 是否啟用排序
};

有了前面的鋪墊，相信讀者可以很輕易的讀懂上面這段程序了。在這個代碼示例中，QSortFilterProxyModel類實現(xiàn)了排序和過濾功能。在sort方法中，我們將排序列和排序方式存儲在類的成員變量中，并在適當?shù)臅r候使用它們來排序數(shù)據(jù)。在QTableView類中，我們添加了sortByColumn方法，這個方法會調(diào)用模型的sort方法。Client（QTableView）通過代理（QSortFilterProxyModel）來操作真實的主題（QStandardItemModel），這是Qt源碼中使用代理模式的一個很好的體現(xiàn)。

不過這里并沒有使用Qt的模型/視圖框架中的Delegate類，這個是Qt框架中對模型/視圖框架的一個補充角色。當然，并不影響今天的主題，或許會在后續(xù)的文章中提到Delegate類。

總結(jié)

Qt中的模型/視圖框架屬于是Qt中比較難學難用的一塊知識，其中涉及的類也使用了許多的設(shè)計模式和設(shè)計技巧，在后續(xù)的文章中我們還會提到Qt的模型/視圖框架。把這塊硬骨頭啃下來，相信能大大提升程序員的C++開發(fā)能力。

最后編輯于 ：
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成，瀏覽時請結(jié)合常識與多方信息審慎甄別。
平臺聲明：文章內(nèi)容（如有圖片或視頻亦包括在內(nèi)）由作者上傳并發(fā)布，文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點，簡書系信息發(fā)布平臺，僅提供信息存儲服務(wù)。

相關(guān)閱讀更多精彩內(nèi)容

友情鏈接更多精彩內(nèi)容