C++設(shè)計(jì)模式第七講

1、C+設(shè)計(jì)模式教程第七講：UIPPaint設(shè)計(jì)模式(實(shí)現(xiàn)篇) （中間者、門面、狀態(tài)、命令、訪問者、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)人第一節(jié)：整體架構(gòu)UML圖2 第一節(jié)：整體架構(gòu)UML圖3 第一節(jié)：整體架構(gòu)UML圖4 第二節(jié)：實(shí)現(xiàn):訪問者模式5意圖： 表示一個(gè)作用于某對(duì)象結(jié)構(gòu)中各個(gè)元素的操作。它使你可以在不改變各個(gè)元素的類的前提下定義作用于這些元素的 新操作。 用途： 1、一個(gè)對(duì)象結(jié)構(gòu)包含很多類，他們有不同接口，而你想對(duì)這些對(duì)象實(shí)施一些依賴于其具體類的操作。 2、定義對(duì)象結(jié)構(gòu)的類很少改變，但經(jīng)常需要在此結(jié)構(gòu)上定義新的操作。改變對(duì)象結(jié)構(gòu)類需要重新定義對(duì)所有訪問者 的接

2、口，這可能需要很大代價(jià)。如果對(duì)象結(jié)構(gòu)類經(jīng)常改變，那么還是在該對(duì)象結(jié)構(gòu)類中定義相關(guān)操作較好。 第二節(jié)：實(shí)現(xiàn):訪問者模式6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 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來進(jìn)行管理。 第二節(jié)：實(shí)現(xiàn):訪問者模式7 圖元的繪制有兩種方式： 1、在每個(gè)CSh

3、apeBase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)： 第三節(jié)：實(shí)現(xiàn):狀態(tài)模式8意圖： 允許一個(gè)對(duì)象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí)改變他的行為。用途： 1、 一個(gè)對(duì)象的行為取決于他的狀態(tài)，并且他必須在運(yùn)行時(shí)根據(jù)狀態(tài)改變行為。 2、 一個(gè)操作中含有龐大的多分支的條件語句。這

4、個(gè)狀態(tài)通常用一個(gè)或多個(gè)枚舉常量表示。通常多個(gè)操作包含這一 相同的條件結(jié)構(gòu) 。State模式將每個(gè)條件分支放入一個(gè)獨(dú)立的類中。這使得你可以根據(jù)對(duì)象的自身情況將對(duì)象 的狀態(tài)作為一個(gè)對(duì)象，這一對(duì)象可以不依賴于其他對(duì)象而獨(dú)立變化。 第三節(jié)：實(shí)現(xiàn):狀態(tài)模式9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

5、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/else或switch/case語句的使用。 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IconButton的Selected事件，在事件響應(yīng)函數(shù) 中進(jìn)行狀態(tài)的切換。那么由誰來進(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)CurrentSta

6、te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 CurrentState針指向剛設(shè)置的狀態(tài)。因此由CStateManager來進(jìn)行狀態(tài)切換是非常合適的。 第三節(jié)：實(shí)現(xiàn):狀態(tài)模式10 第二個(gè)層次是CStateBase以及所有的子類。 第三節(jié)：實(shí)現(xiàn):狀態(tài)模式11 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CRectStat

7、e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PaintArea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(

8、) /進(jìn)入當(dāng)前狀態(tài)我們應(yīng)該要做什么事情呢? virtual void OnLeave() /離開當(dāng)前狀態(tài)我們應(yīng)該要做什么事情呢? 第四節(jié)：實(shí)現(xiàn)：命令模式12意圖： 將一個(gè)請(qǐng)求封裝為一個(gè)對(duì)象，從而使你可以用不同的請(qǐng)求對(duì)客戶進(jìn)行參數(shù)化； 對(duì)請(qǐng)求排隊(duì)或記錄請(qǐng)求日志，以支持可撤銷的操作。用途： 1、接口回調(diào)。Command模式是回調(diào)機(jī)制的一個(gè)面向?qū)ο蟮奶娲贰?2、在不同時(shí)刻指定，排列和執(zhí)行請(qǐng)求。 3、支持Undo/Redo操作。 4、支持修改日志。 5、 支持事務(wù)操作。 第四節(jié)：實(shí)現(xiàn)：命令模式13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)

9、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)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)前開始

10、往前N個(gè)命令(N代表最多可以Undo/Redo多少步) 第五節(jié)：實(shí)現(xiàn):中間者模式14意圖： 用一個(gè)中介對(duì)象來封裝一系列交互。中間者使個(gè)對(duì)象不需要顯式的相互引用，從而使其耦合松散，而且可以獨(dú)立的 改變他們之間的交互。 用途： 1、一組對(duì)象以定義良好但是復(fù)雜的方式進(jìn)行通訊。產(chǎn)生的相互依賴關(guān)系結(jié)構(gòu)混亂且難以理解。 2、一個(gè)對(duì)象引用其他很多對(duì)象并且直接與這些對(duì)象通信，導(dǎo)致難以復(fù)用該對(duì)象。 3、想定制一個(gè)分布在多個(gè)類中的行為，而又不想生成太多的子類。 第五節(jié)：實(shí)現(xiàn):中間者模式15 前面已經(jīng)將涉及到應(yīng)用程序交互的類都定義出來了，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

11、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UIPLib中的控件的所有輸入事件，例如監(jiān)聽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)顟B(tài) 發(fā)生切換) 所有的輸出也通過中間者類進(jìn)行，監(jiān)聽CPaintArea類的RenderEvent，將所有UIPPaint中的圖元渲染到CPaintArea控 件上。 第

12、六節(jié)：實(shí)現(xiàn):門面模式16意圖： 為子系統(tǒng)的一組接口提供一個(gè)一致的界面，F(xiàn)acade模式定義了一個(gè)高層接口，這個(gè)接口使得子系統(tǒng)更加容易使用。 用途： 1、當(dāng)你要為一個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)提供一個(gè)簡單的接口。Facade可以提供一個(gè)簡單的缺省的視圖，這一視圖對(duì)大多數(shù) 用戶來說已經(jīng)足夠了，而那些需要更多定制特性的用戶可以越過Facade層。 2、客戶程序與抽象類的實(shí)現(xiàn)部分之間存在很大依賴性。引入Facade將這個(gè)子系統(tǒng)與客戶以及其他的子系統(tǒng)進(jìn)行分 離，可以提高子系統(tǒng)的獨(dú)立性和可移植性。 3、當(dāng)你需要構(gòu)建一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的子系統(tǒng)時(shí)，你可以使用Facade模式定義子系統(tǒng)的每層的入口點(diǎn)。如果子系統(tǒng)之間 相互依賴，你可

13、以讓他們通過Facade進(jìn)行通訊，從而簡化了他們之間的依賴性。 第六節(jié)：實(shí)現(xiàn):門面模式17 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)作類都是通過中間者進(jìn)行通信，因此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)門面的角色（CFacadeMediator），讓一系列復(fù)雜的類包裝成一個(gè)簡單的封閉接口。 這意味著所有的重要功能都通過CFacadeMediator類來進(jìn)行操作，不要使用子模塊的接口函數(shù)，而是將子模

14、塊的接口函數(shù)都封裝在CFacadeMediator類中，這樣即使再多再復(fù)雜的子模塊,我們都把他們隱藏起來，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)接口函數(shù)。這樣就避免了過多類協(xié)作，使用起來很復(fù)雜的狀況。 由此可見，門面模式是一種結(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)：實(shí)現(xiàn):門面模式18 第七節(jié)：實(shí)現(xiàn):職責(zé)鏈模式19意圖： 使多個(gè)對(duì)象有機(jī)會(huì)處理請(qǐng)求，從而避免請(qǐng)求的發(fā)送者和接受者之間的耦合關(guān)系。將這些對(duì)象連成一條鏈，并沿著這 條鏈傳遞該請(qǐng)求，直到有一個(gè)對(duì)象處理它為止。 用途： 1、有多個(gè)的對(duì)象可以處理一個(gè)請(qǐng)求，哪個(gè)對(duì)象處理該請(qǐng)求由運(yùn)行時(shí)刻自動(dòng)

15、確定。 2、你想在不明確指定接收者的情況下，向多個(gè)對(duì)象中的一個(gè)提交一個(gè)請(qǐng)求。 3、可以處理一個(gè)請(qǐng)求的對(duì)象集合應(yīng)該被動(dòng)態(tài)指定。第七節(jié)：實(shí)現(xiàn):職責(zé)鏈模式20 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。 最簡單的方法是監(jiān)聽每個(gè)控件的F1鍵盤事件，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CControlBase的F1鍵盤事件，在CControlHelpChain的構(gòu)造函數(shù)中，將該靜態(tài)成員監(jiān)聽函數(shù)注冊(cè)到其所指向的CControlBase中。 使用靜態(tài)成