C++設(shè)計(jì)模式第六講

1、C+設(shè)計(jì)模式教程第六講：UIPPaint設(shè)計(jì)模式(分析篇) （中間者、門(mén)面、狀態(tài)、命令、訪問(wèn)者、職責(zé)鏈設(shè)計(jì)模式）主講人：步磊峰 UIPower 3D界面引擎負(fù)責(zé)人前言：UIPPaint需求描述2 第一節(jié)：UIPPaint需求分析-需要哪些控件3 這是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的程序，如果我們根據(jù)需求，直接編碼的話，可能很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)所有功能。 但是這不是我們的目的。我們要使用各種合適的設(shè)計(jì)模式，降低代碼的耦合性，使其非常容易擴(kuò)展，在添加功能的時(shí) 候，不需要修改很多代碼。歸根結(jié)底，我們要根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)一個(gè)可擴(kuò)展，容易修改，低耦合性的框架。 那么我們來(lái)分析需求，提出設(shè)計(jì)思路： 1) UIPLib僅提供了CContr

2、olBase基類，封裝了一些不變的流程，但是并沒(méi)有提供實(shí)際的繪圖功能，需要我們自己實(shí) 現(xiàn)具體的控件。根據(jù)前面的需求，我們發(fā)現(xiàn)我們需要一個(gè)Button控件，表現(xiàn)形式如同CheckBox類型，當(dāng)多個(gè)Butt on在同一組時(shí)，有且只有一個(gè)處于選中狀態(tài)。當(dāng)一組Button某個(gè)按鈕被選中時(shí)，要觸發(fā)Selected為true的事件， 而與此同時(shí)，同組的其他Button觸發(fā)Selected為false的事件(Unselected）。選中時(shí)使用一個(gè)Icon，未選中時(shí)使 用另外一個(gè)Icon，以區(qū)分這兩種狀態(tài)。 我們編寫(xiě)CIconButton控件用于上述用途。實(shí)際上CIconButton區(qū)分是否 是toggle類

3、型Button（符合上述需求)和非toggle類型Button(鼠標(biāo)按下使用一種Icon，鼠標(biāo)彈起使用另外一種 Icon)。 第一節(jié)：UIPPaint需求分析-需要哪些控件4 2) 需要另外一個(gè)控件CPaintArea，表示一個(gè)可繪制的區(qū)域。它會(huì)繪制邊框和背景色。 為了支持圖元對(duì)象的繪制(CShapeBase的子類，在本Demo中是CRectShape,CCircleShape,CTriangleShape), 我們?cè)贑PaintArea中override 受保護(hù)的虛函數(shù)OnRender，并在最后觸發(fā)CRenderEvent事件： 為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們同時(shí)使用CPaintArea作為左側(cè)工具按鈕

4、集合的父親，這樣將toggle按鈕以CPaintArea為父親分成一組： 第二節(jié)：UIPPaint需求分析-狀態(tài)模式5根據(jù)需求： 當(dāng)我們鼠標(biāo)點(diǎn)中某個(gè)IconButton時(shí)，會(huì)觸發(fā)Selected為true的事件，或許我們可以直接監(jiān)聽(tīng)該事件作出要繪制哪 個(gè)類型的Shape的行為，但是這種方式使Shape和控件系統(tǒng)緊密耦合。我們換種思路。 我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)選中某一個(gè)按鈕時(shí)，每個(gè)按鈕所做的事情不一樣，也就是說(shuō)圖形編輯器的狀態(tài)會(huì)影響程序要執(zhí)行的 動(dòng)作。這種情況特別適合使用狀態(tài)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此我們引進(jìn)一個(gè)中間層，讓IconButton的狀態(tài)切換與狀態(tài)機(jī) 進(jìn)行交互。使用狀態(tài)模式我們能夠顯著的消除掉if/el

5、se或switch/case語(yǔ)句的使用。 上述分析后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，每一個(gè)IconButton對(duì)應(yīng)一個(gè)狀態(tài)，例如RectButton選中時(shí)，對(duì)應(yīng)的是CRectState。 CircleButton選中時(shí)，切換到CCircleState。因此我們只要監(jiān)聽(tīng)I(yíng)conButton的Selected事件，在事件響應(yīng)函數(shù) 中進(jìn)行狀態(tài)的切換。那么由誰(shuí)來(lái)進(jìn)行狀態(tài)切換呢? 狀態(tài)設(shè)計(jì)模式涉及到兩個(gè)層次，第一層次是CStateManager類負(fù)責(zé)所有狀態(tài)管理，其持有一個(gè)CurrentState的指 針，用于指向當(dāng)前的狀態(tài)。當(dāng)CStateManager設(shè)置狀態(tài)時(shí)，最好能夠發(fā)送狀態(tài)發(fā)生改變的消息，并且 CurrentSt

6、ate針指向剛設(shè)置的狀態(tài)。因此由CStateManager來(lái)進(jìn)行狀態(tài)切換是非常合適的。 第二節(jié)：UIPPaint需求分析-狀態(tài)模式6 第二個(gè)層次是CStateBase以及所有的子類。 第二節(jié)：UIPPaint需求分析-狀態(tài)模式7 那么StateBase需要哪些操作呢? 根據(jù)需求：我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)處于CRectState時(shí)候，鼠標(biāo)點(diǎn)擊PaintArea時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)以鼠標(biāo)點(diǎn)擊處為中心點(diǎn)的 Rect形狀。而其他例如處于CCircleState，CTriangleState狀態(tài)時(shí)，表現(xiàn)形式與CRectState相同，唯一 區(qū)別就是產(chǎn)生的形狀不同而已。 當(dāng)處于CFillState時(shí)，點(diǎn)擊PaintAre

7、a控件中任意存在的形狀，都會(huì)填充點(diǎn)中的圖形。 因此我們會(huì)發(fā)現(xiàn)都是PaintArea鼠標(biāo)點(diǎn)擊有關(guān)，因此最起碼StateBase中需要一個(gè)虛函數(shù)例如: virtual void MouseDown(const Point& pt)的函數(shù)。 為了更加靈活的處理切換狀態(tài)，例如有一種需求，假設(shè)當(dāng)我們選中繪制圖像狀態(tài)時(shí)使用正常的鼠標(biāo)指 針，而在選中CFillState時(shí)，要使用一個(gè)油漆桶鼠標(biāo)指針，這時(shí)候就需要我們能夠響應(yīng)狀態(tài)切換的消息。 因此再增加兩個(gè)狀態(tài)切換的虛函數(shù): virtual void OnEnter() /進(jìn)入當(dāng)前狀態(tài)我們應(yīng)該要做什么事情呢? virtual void OnLeave(

8、) /離開(kāi)當(dāng)前狀態(tài)我們應(yīng)該要做什么事情呢? 第三節(jié)：UIPPaint需求分析-命令模式8根據(jù)需求： 我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)處于CRectState時(shí)候，鼠標(biāo)點(diǎn)擊PaintArea時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)以鼠標(biāo)點(diǎn)擊處為中心點(diǎn)的形狀。 并且支持形狀的創(chuàng)建和撤銷操作，意味著我們支持形狀創(chuàng)建的Undo/Redo功能。 我們定義ICommand接口用于支持Undo/Redo功能。該接口具有Execute()接口函數(shù)支持Redo操作，Undo()接口函 數(shù)用于支持Undo功能。 CShapeCreateCommand實(shí)現(xiàn)了ICommand接口，用于支持形狀的創(chuàng)建和撤銷。該命令是在： StateBase:MouseDown時(shí)

9、被添加到CUndoManager中進(jìn)行管理的。 CUndoManager類用于管理所有的命令對(duì)象，需要支持三個(gè)功能: 1、 命令的添加 2、 Undo棧和Redo棧的交互 3、 記錄從當(dāng)前開(kāi)始往前N個(gè)命令(N代表最多可以Undo/Redo多少步) 第四節(jié)：UIPPaint需求分析-訪問(wèn)者模式9根據(jù)需求： 我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)處于CRectState時(shí)候，鼠標(biāo)點(diǎn)擊PaintArea時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)以鼠標(biāo)點(diǎn)擊處為中心點(diǎn)的形狀。 因此我們需要形狀(或者叫圖元) 目前支持三種圖元 : CRectShape，CCircleShape，CTriangleShape，他們都繼承自CShapeBase類，每種圖元都能

10、 被點(diǎn)中并且被填充，因此需要支持鼠標(biāo)碰檢事件。 所有的圖元我們需要使用CShapManager來(lái)進(jìn)行管理。 第四節(jié)：UIPPaint需求分析-訪問(wèn)者模式10 圖元的繪制有兩種方式： 1、在每個(gè)CShapeBase中定義一個(gè)虛函數(shù)Render()，每個(gè)子類都o(jì)verride Render函數(shù)，實(shí)現(xiàn)繪制代碼，這意味著 所有的繪制代碼都分散在每個(gè)實(shí)際的子類中。 2、 我們使用訪問(wèn)者模式，所有的實(shí)際子類的繪制代碼全部放在CDrawerVisitor類中，如果要修改或增加功能，只要 修改CDrawerVisitor類就可以了。我們使用該方式實(shí)現(xiàn)圖元的渲染。 CShapeBase中有一個(gè)純虛函數(shù)： 第五節(jié)

11、：UIPPaint需求分析-中間者模式11 前面已經(jīng)將涉及到應(yīng)用程序交互的類都定義出來(lái)了，那么他們之間如何協(xié)作呢? 比較清晰的方式是劃分模塊： UIPaint模塊-中間者類-UIPLib模塊。 中間者類知道所有的UIPaint模塊的對(duì)象，而UIPaint模塊的對(duì)象，例如每一個(gè)StateBase的子類都能夠查找到中間者類。 中間者類監(jiān)聽(tīng)UIPLib中的控件的所有輸入事件，例如監(jiān)聽(tīng)CIconButton的Select事件，根據(jù)哪個(gè)CIconButton被選中， 作出響應(yīng)的狀態(tài)切換(調(diào)用中間者類所擁有的StateManager，然后調(diào)用StateManager的SetCurrentState函數(shù)使?fàn)?/p>

12、態(tài) 發(fā)生切換) 所有的輸出也通過(guò)中間者類進(jìn)行，監(jiān)聽(tīng)CPaintArea類的RenderEvent，將所有UIPPaint中的圖元渲染到CPaintArea控 件上。 第五節(jié)：UIPPaint需求分析-中間者模式12 第五節(jié)：UIPPaint需求分析-中間者模式13 1、CIconButton Select事件處理時(shí)序圖: 第五節(jié)：UIPPaint需求分析-中間者模式14 2、CPaintArea MouseButtonEvent事件處理時(shí)序圖: 第六節(jié)：UIPPaint需求分析-門(mén)面模式15 需求分析： 我們會(huì)發(fā)現(xiàn)中間者M(jìn)ediator作為中心的周轉(zhuǎn)站，其他的協(xié)作類都是通過(guò)中間者進(jìn)行通信，因此

13、中間者模式是一種行為模式。 中間者中引用了所有協(xié)作類，或者子模塊(UndoRedo模塊，狀態(tài)機(jī)模塊，輸入輸出模塊，圖元顯示模塊),因此導(dǎo)致子模塊眾多。使用者需要了解各個(gè)模塊之間的協(xié)作關(guān)系。 我們讓中間者又充當(dāng)門(mén)面的角色（CFacadeMediator），讓一系列復(fù)雜的類包裝成一個(gè)簡(jiǎn)單的封閉接口。 這意味著所有的重要功能都通過(guò)CFacadeMediator類來(lái)進(jìn)行操作，不要使用子模塊的接口函數(shù)，而是將子模塊的接口函數(shù)都封裝在CFacadeMediator類中，這樣即使再多再?gòu)?fù)雜的子模塊,我們都把他們隱藏起來(lái)，你不需要調(diào)用子模塊的相關(guān)函數(shù)，而是調(diào)用CFacadeMediator中的封裝的相關(guān)接口函

14、數(shù)。這樣就避免了過(guò)多類協(xié)作，使用起來(lái)很復(fù)雜的狀況。 由此可見(jiàn)，門(mén)面模式是一種結(jié)構(gòu)模式，將系統(tǒng)中的復(fù)雜的類協(xié)作關(guān)系扁平化。 第六節(jié)：UIPPaint需求分析-門(mén)面模式16 第七節(jié)：UIPPaint需求分析-職責(zé)鏈模式17 需求分析: 當(dāng)我們按下F1鍵時(shí)，當(dāng)前獲得焦點(diǎn)的控件會(huì)接受到F1鍵盤(pán)事件，彈出一個(gè)MsgBox對(duì)話框，顯示當(dāng)前控件的用途幫助信息。 最簡(jiǎn)單的方法是監(jiān)聽(tīng)每個(gè)控件的F1鍵盤(pán)事件，作出響應(yīng)。但是代碼分散到了各個(gè)控件的事件響應(yīng)實(shí)現(xiàn)中。而且如果我們要調(diào)整某些控件不提供幫助，而有些提供，意味著幫助系統(tǒng)是可配置的。在這種情況下，我們需要更靈活的機(jī)制。而職責(zé)鏈特別適合這種情形。CControlHelpChain代表一個(gè)職責(zé)鏈，通過(guò)next指針形成鏈表。每一個(gè)CControl HelpChain有一個(gè)指針指向CControlBase。CControlHelpChain有一個(gè)靜態(tài)的成員函數(shù)用于監(jiān)聽(tīng)CControlBase的F1鍵盤(pán)事件，在CControlHelpChain的構(gòu)造函數(shù)中，將該靜態(tài)成員監(jiān)聽(tīng)函數(shù)注冊(cè)到其所指向的CControlBase中。 使用靜態(tài)成員函數(shù)，減少內(nèi)存使用，更能聽(tīng)體現(xiàn)我們UIPLib的事件系統(tǒng)的實(shí)用性以及強(qiáng)大功能。 控件幫助系統(tǒng)職責(zé)鏈?zhǔn)腔诳丶?，因此不需要與中