C++设计模式第七讲

1、C+设计模式教程第七讲：UIPPaint设计模式(实现篇) （中间者、门面、状态、命令、访问者、职责链设计模式）主讲人：步磊峰 UIPower 3D界面引擎负责人第一节：整体架构UML图2 第一节：整体架构UML图3 第一节：整体架构UML图4 第二节：实现:访问者模式5意图： 表示一个作用于某对象结构中各个元素的操作。它使你可以在不改变各个元素的类的前提下定义作用于这些元素的 新操作。 用途： 1、一个对象结构包含很多类，他们有不同接口，而你想对这些对象实施一些依赖于其具体类的操作。 2、定义对象结构的类很少改变，但经常需要在此结构上定义新的操作。改变对象结构类需要重新定义对所有访问者 的接

2、口，这可能需要很大代价。如果对象结构类经常改变，那么还是在该对象结构类中定义相关操作较好。 第二节：实现:访问者模式6根据需求： 我们会发现当处于CRectState时候，鼠标点击PaintArea时，需要创建一个以鼠标点击处为中心点的形状。 因此我们需要形状(或者叫图元) 目前支持三种图元 : CRectShape，CCircleShape，CTriangleShape，他们都继承自CShapeBase类，每种图元都能 被点中并且被填充，因此需要支持鼠标碰检事件。 所有的图元我们需要使用CShapManager来进行管理。 第二节：实现:访问者模式7 图元的绘制有两种方式： 1、在每个CSh

3、apeBase中定义一个虚函数Render()，每个子类都override Render函数，实现绘制代码，这意味着 所有的绘制代码都分散在每个实际的子类中。 2、 我们使用访问者模式，所有的实际子类的绘制代码全部放在CDrawerVisitor类中，如果要修改或增加功能，只要 修改CDrawerVisitor类就可以了。我们使用该方式实现图元的渲染。 CShapeBase中有一个纯虚函数： 第三节：实现:状态模式8意图： 允许一个对象在其内部状态改变时改变他的行为。用途： 1、 一个对象的行为取决于他的状态，并且他必须在运行时根据状态改变行为。 2、 一个操作中含有庞大的多分支的条件语句。这

4、个状态通常用一个或多个枚举常量表示。通常多个操作包含这一 相同的条件结构 。State模式将每个条件分支放入一个独立的类中。这使得你可以根据对象的自身情况将对象 的状态作为一个对象，这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化。 第三节：实现:状态模式9根据需求： 当我们鼠标点中某个IconButton时，会触发Selected为true的事件，或许我们可以直接监听该事件作出要绘制哪 个类型的Shape的行为，但是这种方式使Shape和控件系统紧密耦合。我们换种思路。 我们会发现当选中某一个按钮时，每个按钮所做的事情不一样，也就是说图形编辑器的状态会影响程序要执行的 动作。这种情况特别适合使用状态模

5、式进行设计。因此我们引进一个中间层，让IconButton的状态切换与状态机 进行交互。使用状态模式我们能够显著的消除掉if/else或switch/case语句的使用。 上述分析后，我们会发现，每一个IconButton对应一个状态，例如RectButton选中时，对应的是CRectState。 CircleButton选中时，切换到CCircleState。因此我们只要监听IconButton的Selected事件，在事件响应函数 中进行状态的切换。那么由谁来进行状态切换呢? 状态设计模式涉及到两个层次，第一层次是CStateManager类负责所有状态管理，其持有一个CurrentSta

6、te的指 针，用于指向当前的状态。当CStateManager设置状态时，最好能够发送状态发生改变的消息，并且 CurrentState针指向刚设置的状态。因此由CStateManager来进行状态切换是非常合适的。 第三节：实现:状态模式10 第二个层次是CStateBase以及所有的子类。 第三节：实现:状态模式11 那么StateBase需要哪些操作呢? 根据需求：我们会发现当处于CRectState时候，鼠标点击PaintArea时，需要创建一个以鼠标点击处为中心点的 Rect形状。而其他例如处于CCircleState，CTriangleState状态时，表现形式与CRectStat

7、e相同，唯一 区别就是产生的形状不同而已。 当处于CFillState时，点击PaintArea控件中任意存在的形状，都会填充点中的图形。 因此我们会发现都是PaintArea鼠标点击有关，因此最起码StateBase中需要一个虚函数例如: virtual void MouseDown(const Point& pt)的函数。 为了更加灵活的处理切换状态，例如有一种需求，假设当我们选中绘制图像状态时使用正常的鼠标指 针，而在选中CFillState时，要使用一个油漆桶鼠标指针，这时候就需要我们能够响应状态切换的消息。 因此再增加两个状态切换的虚函数: virtual void OnEnter(

8、) /进入当前状态我们应该要做什么事情呢? virtual void OnLeave() /离开当前状态我们应该要做什么事情呢? 第四节：实现：命令模式12意图： 将一个请求封装为一个对象，从而使你可以用不同的请求对客户进行参数化； 对请求排队或记录请求日志，以支持可撤销的操作。用途： 1、接口回调。Command模式是回调机制的一个面向对象的替代品。 2、在不同时刻指定，排列和执行请求。 3、支持Undo/Redo操作。 4、支持修改日志。 5、 支持事务操作。 第四节：实现：命令模式13根据需求： 我们会发现当处于CRectState时候，鼠标点击PaintArea时，需要创建一个以鼠标点

9、击处为中心点的形状。 并且支持形状的创建和撤销操作，意味着我们支持形状创建的Undo/Redo功能。 我们定义ICommand接口用于支持Undo/Redo功能。该接口具有Execute()接口函数支持Redo操作，Undo()接口函 数用于支持Undo功能。 CShapeCreateCommand实现了ICommand接口，用于支持形状的创建和撤销。该命令是在： StateBase:MouseDown时被添加到CUndoManager中进行管理的。 CUndoManager类用于管理所有的命令对象，需要支持三个功能: 1、 命令的添加 2、 Undo栈和Redo栈的交互 3、 记录从当前开始

10、往前N个命令(N代表最多可以Undo/Redo多少步) 第五节：实现:中间者模式14意图： 用一个中介对象来封装一系列交互。中间者使个对象不需要显式的相互引用，从而使其耦合松散，而且可以独立的 改变他们之间的交互。 用途： 1、一组对象以定义良好但是复杂的方式进行通讯。产生的相互依赖关系结构混乱且难以理解。 2、一个对象引用其他很多对象并且直接与这些对象通信，导致难以复用该对象。 3、想定制一个分布在多个类中的行为，而又不想生成太多的子类。 第五节：实现:中间者模式15 前面已经将涉及到应用程序交互的类都定义出来了，那么他们之间如何协作呢? 比较清晰的方式是划分模块： UIPaint模块-中间

11、者类-UIPLib模块。 中间者类知道所有的UIPaint模块的对象，而UIPaint模块的对象，例如每一个StateBase的子类都能够查找到中间者类。 中间者类监听UIPLib中的控件的所有输入事件，例如监听CIconButton的Select事件，根据哪个CIconButton被选中， 作出响应的状态切换(调用中间者类所拥有的StateManager，然后调用StateManager的SetCurrentState函数使状态 发生切换) 所有的输出也通过中间者类进行，监听CPaintArea类的RenderEvent，将所有UIPPaint中的图元渲染到CPaintArea控 件上。 第

12、六节：实现:门面模式16意图： 为子系统的一组接口提供一个一致的界面，Facade模式定义了一个高层接口，这个接口使得子系统更加容易使用。 用途： 1、当你要为一个复杂的子系统提供一个简单的接口。Facade可以提供一个简单的缺省的视图，这一视图对大多数 用户来说已经足够了，而那些需要更多定制特性的用户可以越过Facade层。 2、客户程序与抽象类的实现部分之间存在很大依赖性。引入Facade将这个子系统与客户以及其他的子系统进行分 离，可以提高子系统的独立性和可移植性。 3、当你需要构建一个层次结构的子系统时，你可以使用Facade模式定义子系统的每层的入口点。如果子系统之间 相互依赖，你可

13、以让他们通过Facade进行通讯，从而简化了他们之间的依赖性。 第六节：实现:门面模式17 需求分析： 我们会发现中间者Mediator作为中心的周转站，其他的协作类都是通过中间者进行通信，因此中间者模式是一种行为模式。 中间者中引用了所有协作类，或者子模块(UndoRedo模块，状态机模块，输入输出模块，图元显示模块),因此导致子模块众多。使用者需要了解各个模块之间的协作关系。 我们让中间者又充当门面的角色（CFacadeMediator），让一系列复杂的类包装成一个简单的封闭接口。 这意味着所有的重要功能都通过CFacadeMediator类来进行操作，不要使用子模块的接口函数，而是将子模

14、块的接口函数都封装在CFacadeMediator类中，这样即使再多再复杂的子模块,我们都把他们隐藏起来，你不需要调用子模块的相关函数，而是调用CFacadeMediator中的封装的相关接口函数。这样就避免了过多类协作，使用起来很复杂的状况。 由此可见，门面模式是一种结构模式，将系统中的复杂的类协作关系扁平化。 第六节：实现:门面模式18 第七节：实现:职责链模式19意图： 使多个对象有机会处理请求，从而避免请求的发送者和接受者之间的耦合关系。将这些对象连成一条链，并沿着这 条链传递该请求，直到有一个对象处理它为止。 用途： 1、有多个的对象可以处理一个请求，哪个对象处理该请求由运行时刻自动

15、确定。 2、你想在不明确指定接收者的情况下，向多个对象中的一个提交一个请求。 3、可以处理一个请求的对象集合应该被动态指定。第七节：实现:职责链模式20 需求分析: 当我们按下F1键时，当前获得焦点的控件会接受到F1键盘事件，弹出一个MsgBox对话框，显示当前控件的用途帮助信息。 最简单的方法是监听每个控件的F1键盘事件，作出响应。但是代码分散到了各个控件的事件响应实现中。而且如果我们要调整某些控件不提供帮助，而有些提供，意味着帮助系统是可配置的。在这种情况下，我们需要更灵活的机制。而职责链特别适合这种情形。CControlHelpChain代表一个职责链，通过next指针形成链表。每一个CControl HelpChain有一个指针指向CControlBase。CControlHelpChain有一个静态的成员函数用于监听CControlBase的F1键盘事件，在CControlHelpChain的构造函数中，将该静态成员监听函数注册到其所指向的CControlBase中。 使用静态成