Qt 模型视图结构概述(一)

​ 模型/视图结构是一种将数据存储和界面展示分离的编程方法。模型存储数据，视图组件显示模型中的数据，在视图组件里修改的数据会被自动保存到模型里。模型的数据来源可以是内存中的字符串列表或二维表格型数据，也可以是数据库中的数据表，一种模型可以用不同的视图组件来显示数据，所以模型/视图结构是一种高效、灵活的编程结构。

1、模型/视图结构基本原理

GUI 程序的主要功能是可由用户在界面上编辑和修改数据，典型的如数据库应用程序。在数据库应用程序中，界面上的数据来源于数据库，用户在界面上修改数据，修改后的数据又保存到数据库。

​ 将界面与原始数据分离，又通过模型将界面和原始数据关联起来，从而实现界面与原始数据的交互操作，这是处理界面与数据的一种较好的方式。

​ Qt 使用模型/视图结构来处理这种关系，模型/视图的基本结构如图 1 所示，它包括以下几个部分。

图 1 模型/视图基本结构

• 源数据（data）是原始数据，如数据库的一个数据表或 SQL查询结果、内存中的一个字符串列表或磁盘文件系统结构等。
• 视图（view）也称为视图组件，是界面组件，视图从模型获得数据然后将其显示在界面上。Qt 提供一些常用的视图组件，如 QListView、QTreeView 和 QTableView 等。
• 模型（model）也称为数据模型，与源数据通信，并为视图组件提供数据接口。它从源数据提取需要的数据，用于视图组件进行显示和编辑。Qt 中有一些预定义的模型类，如QStringListModel 是字符串列表的模型类，QSqlTableModel 是数据库中数据表的模型类。
• 代理（delegate）在视图与模型之间交互操作时提供的临时编辑器。模型向视图提供数据是单向的，一般仅用于显示。当需要在视图上编辑数据时，代理会为编辑数据提供一个编辑器，这个编辑器获取模型的数据、接受用户编辑的数据后又将其提交给模型。例如在QTableView 组件上双击一个单元格来编辑数据时，在单元格里就会出现一个 QLineEdit 组件，这个编辑框就是代理提供的临时编辑器。
  由于通过模型/视图结构将源数据与显示和编辑界面分离，我们可以将一个模型在不同的视图中显示，也可以为一些特殊源数据设计自定义模型，或者在不修改模型的情况下设计特殊的视图组件。所以，模型/视图结构是一种高效、灵活的编程结构。
  模型、视图和代理使用信号和槽进行通信。当源数据发生变化时，模型发射信号通知视图组件；当用户在界面上操作数据时，视图组件发射信号表示操作信息；在编辑数据时，代理会发射信号告知模型和视图组件编辑器的状态。

2、模型

所有基于项（item）的模型类都是基于 QAbstractItemModel 类的，这个类定义了视图组件和代理存取数据的接口。模型只是在内存中临时存储数据，模型的数据来源可以是其他类、文件、数据库或任何数据源。

Qt 中几个主要的模型类的继承关系如图 2 所示。QAbstractItemModel 的父类是 QObject，所以模型类支持 Qt 的元对象系统。

图 2 模型类的继承关系

抽象模型类 QAbstractItemModel 不能直接用于创建实例对象，常用的几个模型类如表 1 所示。

表 1 常用的模型类

模型类	功能
QFileSystemModel	用于表示计算机上文件系统的模型类
QStringListModel	用于表示字符串列表数据的模型类
QStandardItemModel	标准的基于项的模型类，每个项是一个 QStandardItem 对象
QSqlQueryModel	用于表示数据库 SQL 查询结果的模型类
QSqlTableModel	用于表示数据库的一个数据表的模型类

3、视图

视图就是用于显示模型中的数据的界面组件，Qt 提供的视图组件主要有以下几个。

表 2 常用的视图类

视图组件	用于显示单列的列表数据，适用于一维数据的操作
QListView	用于显示单列的列表数据，适用于一维数据的操作
QTreeView	用于显示树状结构数据，适用于树状结构数据的操作
QTableView	用于显示表格数据，适用于二维表格数据的操作
QColumnView	用多个 QListView 显示树状结构数据，树状结构的一层用一个QListView显示
QUndoView	用于显示 undo 指令栈内数据的视图组件，是 QListView 的子类

QListWidget、QTreeWidget 和 QTableWidget 这 3 个用于处理项数据的组件。这3 个类分别是 3 个视图类的子类，称为视图类的便利类（convenience class）。这些类的继承关系如图 3 所示。

图 3 视图类的继承关系

只需调用视图类的 setModel()函数为视图组件设置一个模型，模型的数据就可以显示在视图组件上。在视图组件上修改数据后，数据可以自动保存到模型里。视图组件的数据来源于模型，视图组件不存储数据。便利类则为组件的每个节点或单元格创建一个项，用项存储数据，例如对于 QTableWidget 类这个便利类，表格的每个单元格关联一个QTableWidgetItem 对象。便利类没有模型，它实际上是用项的方式替代了模型的功能，将界面与数据绑定。因此，便利类缺乏对大型数据源进行灵活处理的能力，只适用于小型数据的显示和编辑，而视图组件则会根据模型的数据内容自动显示，有助于减少编程工作量，使用起来也更灵活。

4、代理

代理就是在视图组件上为编辑数据提供的临时编辑器，例如在 QTableView 组件上编辑一个单元格的数据时，默认会提供一个 QLineEdit 编辑框。代理负责从模型获取相应的数据，然后将其显示在编辑器里，修改数据后又将编辑器里的数据保存到模型中。
QAbstractItemDelegate 是所有代理类的基类。它有两个子类， QItemDelegate 和QStyledItemDelegate ，这两个类的功能基本相同，而QStyledItemDelegate 能使用 Qt 样式表定义的当前样式绘制代理组件，所以，QStyledItemDelegate是视图组件使用的默认的代理类。
对于一些特殊的数据编辑需求，例如只允许输入整数时使用 QSpinBox 作为代理组件更合适，需要从列表中选择数据时则使用 QComboBox作为代理组件更好，这时就可以从 QStyledItemDelegate继承创建自定义代理类。

5、简单实例

展示了模型/视图类使用的简单实例 main.cpp

#include <QApplication>
#include <QSplitter>
#include <QFileSystemModel>
#include <QTreeView>
#include <QListView>

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

    QSplitter *splitter = new QSplitter;
    QFileSystemModel *model = new QFileSystemModel;
    model->setRootPath(QDir::currentPath());
    QTreeView *tree = new QTreeView(splitter);
    tree->setModel(model);
    tree->setRootIndex(model->index(QDir::currentPath()));
    QListView *list = new QListView(splitter);
    list->setModel(model);
    list->setRootIndex(model->index(QDir::currentPath()));
    splitter->setWindowTitle("Two views onto the same file system model");
    splitter->show();
    
    return app.exec();
}

实例运行展示如下图