Qt案例 在对QGraphicsView视图修改和撤销修改图元操作时，使用命令模式实现。

得鹿梦鱼、2024-02-05 17:10

当项目中有QGraphicsView 视图直接修改图元的功能时，常会有Ctri+Z 和Ctrl+Y 这种执行与撤销图元修改的功能，以便于在修改图元后能够进行一个还原/执行操作，此时就适合使用命令模式 设计来实现这个功能。

以下示例在WINDOWS系统，Qt Creator 5.13.1，MSCV2017 X64 Release 环境实现，以及涉及QStack类的使用。

目录导读

一、命令模式详解

在诸多设计模式中，命令模式适用范围非常广泛，比如工业设计，CAD二开，流程图设计等，都经常能看到命令模式的设计模块和功能实现。

有时候在工作中为了尽快完成功能，基本都是面向过程开发，不会过多的使用一些设计模式，但是在面试中，只要工作年限有个两三年的，面试官都基本会问一句了解那些设计模式，谈谈具体的使用，无一例外!

所以日常中可以不用设计模式开发，但是不能不了解，特别是单例模式，提到的概率特别高!

命令模式是一种设计模式 ，它将请求或操作封装在对象中，并将这些对象传递给调用对象。该模式的意图是将请求发送者与实际执行操作的接收者解耦，使得发送者和接收者可以独立变化。

在命令模式中，
主要有三个角色：

  • 命令（Command）：定义了执行操作的接口，通常包含一个execute方法，用于调用具体的操作。
  • 具体命令（Concrete_Command）：实现了命令接口，负责执行具体的操作。它通常包含了对接收者的引用，通过调用接收者的方法来完成请求的处理。
  • 接收者（Receiver）：知道如何执行与请求相关的操作，实际执行命令的对象。

其他角色：

  • 调用者/请求者（Invoker） :
    发送命令的对象，它包含了一个或多个命令对象并能触发命令的执行。调用者并不直接处理请求，而是通过将请求传递给命令对象来实现。
  • 客户端（Client） :
    创建具体命令对象并设置其接收者，将命令对象交给调用者执行。

命令模式结构示意图(命令模式 | 菜鸟教程 ):

命令模式的核心思想是将请求以命令的形式封装在对象中，并传给调用对象。调用对象寻找可以处理该命令的合适的对象，并把该命令传给相应的对象，该对象执行命令。这种设计使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口，更不必知道请求是怎么被接收，以及操作是否被执行、何时被执行，以及是怎么被执行的。

命令模式的主要优点是降低了系统耦合度，使得请求的一方和接收的一方独立开来，可以独立变化。新的命令可以很容易添加到系统中去。但是，使用命令模式可能会导致某些系统有过多的具体命令类。

总之，命令模式是一种将请求或操作封装在对象中，并将这些对象传递给调用对象的设计模式，它使得请求的一方和接收的一方解耦，可以独立变化。

文章参考：

二、命令模式的应用场景

命令模式的应用场景主要有以下几个方面：

  1. 多级撤销/重做： 如果系统需要实现多级撤销或重做操作，可以将命令对象存储在历史栈中，通过调用命令对象的undo和redo方法来实现撤销和重做。
  2. 事务处理： 借助命令模式，可以简单地实现一个具有原子事务的行为。
  3. 进度条： 如果系统需要按顺序执行一系列的命令操作，可以通过调用每个命令对象的getEstimatedDuration方法来评估执行状态并显示出合适的进度条。
  4. 网络通信： 通过网络发送命令到其他机器上运行。
  5. 日志系统： 可以将请求以命令的形式记录在日志中，方便日后审计和重放。
  6. 游戏开发： 在游戏开发中，命令模式常被用于实现游戏逻辑，如移动、攻击等。
  7. GUI开发： 在GUI开发中，命令模式可以用于实现撤销、重做等功能。
  8. 自动化测试： 将测试用例封装为命令对象，方便测试的执行和管理。
  9. 批处理： 将一系列操作封装成命令对象，然后按照顺序或并行执行这些命令对象，以完成批量处理任务。
  10. 游戏AI： 在游戏AI中，可以使用命令模式来封装玩家的操作，然后由AI实体来解析和执行这些命令。
    总之，命令模式的应用场景非常广泛，只要是需要将请求或操作封装在对象中，并传递给调用对象的情况，都可以考虑使用命令模式。

应用场景说明来自于文言一心，

如果工作中遇到以上应用场景示例，建议直接使用命令模式开发，别管会不会，多报错几次、多掉点头发就会了！

二、QStack类详解

在涉及到QGraphicsView视图修改图元操作，也就是 多级撤销/重做 这种应用场景，这种情况下需要一个堆栈来保存命令的多个对象，并且这个堆栈必须符合 的特点，这样才能保证最后一次修改的功能最先被还原的。

QStack （Qt Stack）是一个来自于Qt框架的容器类，类似于C++标准库中的std::stack 。QStack容器是一种后进先出（LIFO）的数据结构 ，即最后一个进入堆栈的元素将最先被移除。QStack继承了QVector，所以它拥有QVector的所有功能，同时提供了堆栈的特定操作。

具体关于QStack 内容建议参考：
Qt QStack 详解：从底层原理到高级用法

描述的相当详细，老厉害了!

三、QGraphicsView视图-修改还原-命令模式案例实现

在QGraphicsView 视图对图元进行一个增加、删除、改变大小、移动图元等一系列操作时，使用命令模式 来执行 /撤销修改动作命令，也就是常说的修改还原功能。

命令角色（Command） 接口实现

在操作图元时，增加、删除、改变大小、移动图元等就是一个个命令，而这些命令只有两个相同的动作，撤销命令 和执行命令 ：

所以声明一个通用的 Command 接口类，

cpp 复制代码 
#include <QObject>
/// <summary>
/// 定义一个命令角色。一般是一个接口，为所有的命令对象声明一个接口，规范将要进行的命令操作。Command
/// 命令角色（Command）： 定义命令的接口，声明执行的方法。这是一个抽象类。
/// </summary>
class Command : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Command(QObject *parent = nullptr);
    virtual ~Command(){delete this;}

    ///
    /// \brief 执行命令
    ///
   virtual void execute() const=0; //MSCV写法 如果加上const 就必须赋值

    ///
    /// \brief 撤销命令
    ///
    virtual void undo() const=0;

    ///
    /// \brief 是否更新数据
    ///是否需要刷新数据
    ///用于一些操作需要更新数据源的实现
    /// 当前用处不大 如果涉及到数据的交互此时就需要，此处只是给个示范
    /// \return
    
    virtual bool   isrefresh_data() const{
        return false;
    }

};

需要注意的是：

在MSCV编译器中，无论是否添加const ，纯虚函数一定要加 =0，否则编译不通过。

如：virtual void undo() const=0;或者virtual void undo() =0;

而在Mingw编译器中不加。

请求者（Invoker）功能实现

请求者角色（Invoker）：要求命令对象执行请求，通常会持有命令对象，可以持有很多的命令对象。 这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方，也就是说相当于使用命令对象的入口。

这个类一般包含在QGraphicsView类的属性中，用于存储增加、删除、改变大小、移动图元等一系列命令对象。

Invoker_Command.h 头文件

cpp 复制代码 
#include <QObject>
#include <QWidget>
#include <QStack>
#include <QObject>
#include <QWidget>
#include <QMessageBox>
#include "command.h"
/// <summary>
/// 请求者角色（Invoker）：要求命令对象执行请求，通常会持有命令对象，可以持有很多的命令对象。
/// 这个是客户端真正触发命令并要求命令执行相应操作的地方，也就是说相当于使用命令对象的入口。
///
/// 持有一个命令对象，有一个行动方法，在某个时间点调用命令对象的 execute() 方法，将请求付诸实行。
/// </summary>

class Invoker_Command:public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    Invoker_Command(QObject *parent = nullptr);
    ///撤销队列 先进后出
    QStack<Command*>* undoStack = new QStack<Command*>();
    ///执行队列 先进后出
    QStack<Command*>* redoStack = new QStack<Command*>();

    ///插入命令角色
    void SetCommad(Command* _com);

    ///
    /// \brief 撤销动作
    ///
    void UndoStack();

    ///
    /// \brief 执行动作
    ///
    void RedoStack();

    ///
    /// \brief 清除所有队列
    ///
    void clearall();

signals:
    ///发送撤销和还原的缓存数量 用于界面上使用，
    ///甚至可以扩展为选定某一端前还原，部分CAD软件软件就有这种功能
    void stack_count(int undocount,int redocount);
    ///数据刷新，修改界面一些属性
    void data_update();
};

Invoker_Command.cpp 头文件

cpp 复制代码 
#include "invoker_command.h"
#include <QDebug>
Invoker_Command::Invoker_Command(QObject *parent)
    :QObject(parent)
{

}


void Invoker_Command::SetCommad(Command* _com)
{
    redoStack->clear();
    undoStack->push(_com);
    if(_com->isrefresh_data())
        emit data_update();
    emit stack_count(undoStack->count(),redoStack->count());
}


void Invoker_Command::UndoStack()
{
    if (undoStack->count() == 0)
    {
        QMessageBox::information((QWidget *)this->parent(),tr("提示"),tr("无可撤销项!"));
        return;
    }

    Command* com = undoStack->pop();
    com->undo();
    if(com->isrefresh_data())
        emit data_update();

    redoStack->push(com);
    emit stack_count(undoStack->count(),redoStack->count());
}


void Invoker_Command::RedoStack()
{
    if (redoStack->count() == 0)
    {
        QMessageBox::information((QWidget *)this->parent(),tr("提示"),tr("无可执行项!"));
        return;
    }

    Command* com = redoStack->pop();
    com->execute();
    if(com->isrefresh_data())
        emit data_update();

    undoStack->push(com);
    emit stack_count(undoStack->count(),redoStack->count());
}

void Invoker_Command::clearall()
{
    redoStack->clear();
    undoStack->clear();
    emit stack_count(undoStack->count(),redoStack->count());
}

注意： 在添加一个命令对象时，需要清空可执行队列，否则会造成数据混乱。

具体命令（ConcreteCommand）实现

1. 窗体拖拽的上下左右平移命令对象

视窗显示内容的切换，实际就是两个的点之间的视窗移动，所以这里只需要记录前后两个基准点就行；
Order_View_Move.h

cpp 复制代码 
/窗体拖拽的上下左右平移 命令对象
/ 实际上是两个的点之间的视窗移动
class Order_View_Move:public Command
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Order_View_Move(QPointF _oldpos,QPointF _newpos,QObject *parent = nullptr);
    ~Order_View_Move() Q_DECL_OVERRIDE {}

    ///
    ///  执行命令
    ///
    void execute() const Q_DECL_OVERRIDE ;

    ///
    ///  撤销命令
    ///
    void undo() const Q_DECL_OVERRIDE ;
public:
    bool isrefresh_data() const Q_DECL_OVERRIDE{return  false;}
private:
    QPointF Oldpos;
    QPointF Newpos;
};

Order_View_Move.cpp

cpp 复制代码 
Order_View_Move::Order_View_Move(QPointF _oldpos,QPointF _newpos,QObject *parent )
    :Command(parent),Oldpos(_oldpos),Newpos(_newpos)
{

}

void Order_View_Move::execute() const
{
    if(this->parent()!=nullptr)
    {
    	//QGraphicsViewRefactor 继承的 QGraphicsView ，重构类
        QGraphicsViewRefactor* view=qobject_cast<QGraphicsViewRefactor*>(this->parent());
        if(view!=nullptr )
        {
            QPointF disPointF =Newpos - Oldpos ;
            //调整位置
            view->scene()->setSceneRect( view->scene()->sceneRect().x()-disPointF.x(),
                                         view->scene()->sceneRect().y()-disPointF.y(),
                                         view->scene()->sceneRect().width(),
                                         view->scene()->sceneRect().height());
            view->scene()->update();
        }
    }
}
void Order_View_Move::undo() const
{
    if(this->parent()!=nullptr)
    {
        QGraphicsViewRefactor* view=qobject_cast<QGraphicsViewRefactor*>(this->parent());
        if(view!=nullptr )
        {
            QPointF disPointF =Oldpos - Newpos ;
            //调整位置
            view->scene()->setSceneRect( view->scene()->sceneRect().x()-disPointF.x(),
                                         view->scene()->sceneRect().y()-disPointF.y(),
                                         view->scene()->sceneRect().width(),
                                         view->scene()->sceneRect().height());
            view->scene()->update();
        }
    }
}
2. 对场景类的缩放和放大命令

对QGraphicsScene 场景类 放大缩小需要保存三个参数；
int Delta; 判断放大还是缩小
double mom; 放大缩小倍数
QPointF Pos; 放大缩小的基准点
Order_View_Scale.h

cpp 复制代码 
/ <summary>
/ 命令对象
/ 对场景类的 缩放 和 放大
/ <summary>
class  Order_View_Scale:public Command
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Order_View_Scale(int _delta,double _mom,QPointF _Pos,QObject *parent = nullptr);
    ~Order_View_Scale() Q_DECL_OVERRIDE {}

    ///
    ///  执行命令
    ///
    void execute() const Q_DECL_OVERRIDE;

    ///
    ///  撤销命令
    ///
    void undo() const Q_DECL_OVERRIDE;
private:
    int Delta;
    double mom;
    QPointF Pos;

public:
    bool isrefresh_data() const Q_DECL_OVERRIDE{return  false;}
};

Order_View_Scale.cpp

cpp 复制代码 
Order_View_Scale::Order_View_Scale(int _delta,double _mom,QPointF _Pos,QObject *parent)
    :Command(parent),Delta(_delta),mom(_mom),Pos(_Pos)
{
}

void Order_View_Scale::execute() const
{
    if(this->parent()!=nullptr)
    {
        QGraphicsViewRefactor* ride=qobject_cast<QGraphicsViewRefactor*>(this->parent());
        if(Delta>0)
        {
            ride->scale_Sum=ride->scale_Sum*mom;
            ride->Setwheelscale(mom,mom,Pos);
            emit ride->Scale_Sum_Change(ride->scale_Sum);
        }
        else
        {
            ride->scale_Sum=ride->scale_Sum/mom;
            ride->Setwheelscale(1.0 / mom, 1.0 / mom,Pos);
            emit ride->Scale_Sum_Change(ride->scale_Sum);
        }
    }
}

void Order_View_Scale::undo() const
{
    if(this->parent()!=nullptr)
    {
        QGraphicsViewRefactor* ride=qobject_cast<QGraphicsViewRefactor*>(this->parent());
        if(!(Delta>0))
        {
            ride->scale_Sum=ride->scale_Sum*mom;
            ride->Setwheelscale(mom,mom,Pos);
            emit ride->Scale_Sum_Change(ride->scale_Sum);
        }
        else
        {
            ride->scale_Sum=ride->scale_Sum/mom;
            ride->Setwheelscale(1.0 / mom, 1.0 / mom,Pos);
            emit ride->Scale_Sum_Change(ride->scale_Sum);
        }
    }
}
3. 新增图元命令对象

新增图元执行动作就是将图元加进QGraphicsScene 场景类 中，撤销动作就是将新增图元从QGraphicsScene 场景类 中删除。

同时使用 QList<QGraphicsItem*> AddtoItems;保存图元数据。
Order_Append_FlowItem.h

cpp 复制代码 
/ <summary>
/ 命令对象
/ 各種图元的新增
/ <summary>
class  Order_Append_FlowItem:public Command
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Order_Append_FlowItem(QList<QGraphicsItem*> _AddtoItems,QObject *parent = nullptr);
    ~Order_Append_FlowItem() Q_DECL_OVERRIDE {}

    ///
    ///  执行命令
    ///
    void execute() const Q_DECL_OVERRIDE;

    ///
    ///  撤销命令
    ///
    void undo() const Q_DECL_OVERRIDE;
private:
    QList<QGraphicsItem*> AddtoItems;

public:
    bool isrefresh_data() const Q_DECL_OVERRIDE{return  true;}
};

Order_Append_FlowItem.cpp

cpp 复制代码 
Order_Append_FlowItem::Order_Append_FlowItem(QList<QGraphicsItem*> _AddtoItems,QObject *parent)
    :Command(parent),AddtoItems(_AddtoItems)
{



}


void Order_Append_FlowItem::execute() const
{
    if(this->parent()!=nullptr)
    {
        QGraphicsViewRefactor* ride=qobject_cast<QGraphicsViewRefactor*>(this->parent());
        for(QGraphicsItem* item:qAsConst(AddtoItems))
        {
            if(item->type()==QGraphicsFlowTextItem::Type)
               ride->m_scene->Correlation_Text.append(qgraphicsitem_cast<QGraphicsFlowTextItem*>(item));
            if(item->type()==QGraphicsConnectingLineItem::Type)
                ride->m_scene->ConnectLints.append(qgraphicsitem_cast<QGraphicsConnectingLineItem*>(item));
             ride->m_scene->addItem(item);
        }
    }
}


void Order_Append_FlowItem::undo() const
{
    if(this->parent()!=nullptr)
    {
        QGraphicsViewRefactor* ride=qobject_cast<QGraphicsViewRefactor*>(this->parent());
        for(QGraphicsItem* item:qAsConst(AddtoItems))
        {
            if(item->type()==QGraphicsFlowTextItem::Type)
               ride->m_scene->Correlation_Text.removeAll(qgraphicsitem_cast<QGraphicsFlowTextItem*>(item));
            if(item->type()==QGraphicsConnectingLineItem::Type)
                ride->m_scene->ConnectLints.removeAll(qgraphicsitem_cast<QGraphicsConnectingLineItem*>(item));
            ride->m_scene->removeItem(item);
        }
    }
}
4. 删除图元命令对象

删除图元对象，就是与新增图元对象命令执行与撤销的动作相反，所以这里直接继承了
Order_Append_FlowItem 新增图元命令对象而不是 Command 对象；

Order_Delete_FlowItem.h

cpp 复制代码 
/ <summary>
/ 命令对象
/ 图元对象的删除
/ <summary>
class Order_Delete_FlowItem:public Order_Append_FlowItem
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Order_Delete_FlowItem(QList<QGraphicsItem*> _AddtoItems,QObject *parent = nullptr);
    ~Order_Delete_FlowItem() Q_DECL_OVERRIDE {}

    ///
    ///  执行命令
    ///
    void execute() const Q_DECL_OVERRIDE;

    ///
    ///  撤销命令
    ///
    void undo() const Q_DECL_OVERRIDE;
private:
    QList<QGraphicsItem*> AddtoItems;

public:
    bool isrefresh_data() const Q_DECL_OVERRIDE{return  true;}
};

Order_Delete_FlowItem.cpp

cpp 复制代码 
Order_Delete_FlowItem::Order_Delete_FlowItem(QList<QGraphicsItem*> _AddtoItems,QObject *parent)
    :Order_Append_FlowItem(_AddtoItems,parent),AddtoItems(_AddtoItems)
{


}

void Order_Delete_FlowItem::execute() const
{
    Order_Append_FlowItem::undo();
}


void Order_Delete_FlowItem::undo() const
{
    Order_Append_FlowItem::execute();
}

接收者（Receiver）实现

知道如何执行与请求相关的操作，实际执行命令的对象就是接收者 ，

在这个案例中通过重构QGraphicsView 类，监控键盘事件【Ctrl+Z与Ctrl+Y 】来执行 请求者（Invoker_Command） 的函数，请求者（Invoker_Command） 将请求传递给 命令对象 。QGraphicsView 类就是接受者 ，也是客户端（Client）。

命令模式 缺点

扩展命令会导致类的数量增加 , 增加了系统实现的复杂程度 ，需要针对每个命令都要开发一个与之对应的命令类 ;在这个示例中包括修改图元，新增图元，删除图元都需要创建一系列的命令类，在实际开发中这种命令操作只会更多!!!

*[后进先出]: 最后一个被压入栈的元素将是第一个被弹出的元素

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