状态模式在绘图程序中的应用
来源：互联网 发布：站外优化 编辑：程序博客网 时间：2024/05/01 00:09
状态模式在绘图程序中的应用
设计绘图程序会面临根据绘图上下文，确定用户动作的问题。例如用户在画布上的操作只有鼠标点击，双击，拖动等很少几种，但在与不同的绘图工具组合后，各种操作的结果有很大不同。例如在选择绘制矩形后，鼠标点击应创建一个矩形，继续拖动应改变矩形的大小；而选择绘制折线时，鼠标点击应创建一个点，并根据绘图上下文与上一个点进行直线连接，直到用户双击结束。随着绘图工具种类的增加，鼠标事件处理函数会变得非常负责，而且会有很多的判断结构，不利于软件的维护和扩展。
状态模式就很适于解决这个问题。首先将每个绘图工具视为一个绘制状态，例如客户选择矩形工具后进入矩形绘制状态，而选择折线工具则进入折线绘制模式等。每个模式均实现了绘图的操作，只是操作的内容有所不同。因此可以将操作提取成为一个接口，而所有的模式均实现该接口。
绘图操作不仅仅依赖于鼠标或键盘的操作，也依赖于一些用户的全局设置，例如图形文件、笔画粗细和填充颜色等，由于这些选择可以应用于多种图形，因此可以将其保存在绘图上下文对象中。在用户更改了图形文件，例如新建了一个文件，改变颜色选择后，可以修改绘图上下文对象。
上面提到的当前绘图状态也是绘图上下文的一部分，因此绘图上下文对象中也保存当前绘图状态对象，用户可以通过选择绘图工具切换绘图状态对象。在绘制时，绘图状态对象得到该绘图上下文，并根据其设置进行相应的操作。
绘图上下文对象一般是全局唯一的，因此可以考虑设计成单例模式。
该部分的类图如下：
其中Context为绘图上下文，MouseDraw为鼠标操作接口，State为状态基类，实现了MouseDraw接口，但没有具体的操作。DrawRect为绘图矩形的状态类，SelectRect为选择矩形的状态类。
Context为单例模式，可以通过getInstance得到它的全局唯一对象，其中保存了当前图形文档，颜色和笔画的选择以及当前的绘图模式对象。
Context context = Context.getInstance();
Context类实现了事件处理接口，并将得到事件操作派发到当前状态对象实现的操作中。在使用时，可以使用以下代码切换绘图操作到绘制矩形的模式。状态模式的设计也很好的使用接口隔离了具体操作。
DrawRect dr = new DrawRect(context);
context.setState(dr);
绘图状态在创建时也得到了绘图上下文，实际上对单例模式并不需要通过参数传入。具体的绘图在当前状态对象中根据鼠标操作和上下文进行。
与状态模式相关的代码示例如下：
import java.awt.Cursor;
import org.apache.batik.dom.events.DOMMouseEvent;
import org.apache.batik.dom.svg.SVGDOMImplementation;
import org.apache.batik.swing.JSVGCanvas;
import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.Element;
import org.w3c.dom.events.Event;
import org.w3c.dom.events.EventListener;
import org.w3c.dom.svg.SVGDocument;
import org.w3c.dom.svg.SVGLocatable;
import org.w3c.dom.svg.SVGMatrix;
import org.w3c.dom.svg.SVGPoint;
import org.w3c.dom.svg.SVGSVGElement;
//Singleton
class Context implements EventListener
{
privatestaticfinal Context m_instance = new Context();
//Because we have only one instance of Context class, so we don't
//need set context attribute to static
private State s;
//Drawing Context
private JSVGCanvas svgCanvas;
Element target = null;
privateintstrokeWidth;
privateintfrontColor = 1;
privateintbackColor = 0;
privateintdragFlag = 0;
//Private constructor
private Context()
{
s = new State(this);
}
//Return the only one instance
publicstatic Context getInstance()
{
returnm_instance;
}
publicvoid handleEvent(Event evt) {
//System.out.println(evt.getType());
if(evt.getType().equalsIgnoreCase("mousedown"))
{
DOMMouseEvent mevt = (DOMMouseEvent)evt;
target = (Element)mevt.getTarget();
s.mousePress(mevt.getClientX(), mevt.getClientY(),target);
dragFlag = 1;
}
elseif(evt.getType().equalsIgnoreCase("mouseup"))
{
DOMMouseEvent mevt = (DOMMouseEvent)evt;
s.mouseRelease(mevt.getClientX(), mevt.getClientY());
dragFlag = 0;
}
elseif(evt.getType().equalsIgnoreCase("mousemove"))
{
if(dragFlag==1)
{
DOMMouseEvent mevt = (DOMMouseEvent)evt;
s.mouseDrag(mevt.getClientX(), mevt.getClientY());
}
}
}
//Attribute Getter/Setters
publicint getFrontColor() {
returnfrontColor;
}
publicvoid setFrontColor(int frontColor) {
this.frontColor = frontColor;
}
public State getState() {
returns;
}
publicvoid setState(State s) {
this.s = s;
}
public JSVGCanvas getSvgCanvas() {
returnsvgCanvas;
}
publicvoid setSvgCanvas(JSVGCanvas svgCanvas) {
this.svgCanvas = svgCanvas;
}
public Element getTarget() {
returntarget;
}
publicvoid setTarget(Element target) {
this.target = target;
}
}
interface MouseDraw {
publicvoid mousePress(int x, int y, Element e);
publicvoid mouseDrag(int x, int y);
publicvoid mouseRelease(int x, int y);
}
class State implements MouseDraw
{
private Context currentContext;
String svgNS = SVGDOMImplementation.SVG_NAMESPACE_URI;
State(Context c)
{
currentContext = c;
}
publicvoid mousePress(int x, int y, Element e)
{
}
publicvoid mouseDrag(int x, int y)
{
}
publicvoid mouseRelease(int x, int y)
{
}
// Convert client point to current svg document point
public SVGPoint clientPointToSvgDocument(JSVGCanvas canvas, int x, int y)
{
Document svgDoc = canvas.getSVGDocument();
Element svgRoot = svgDoc.getDocumentElement();
SVGMatrix ctm = ((SVGLocatable)svgRoot).getScreenCTM();
SVGPoint point = ((SVGSVGElement)svgRoot).createSVGPoint();
point.setX(x);
point.setY(y);
point = point.matrixTransform(ctm.inverse());
return point;
}
public Context getCurrentContext() {
returncurrentContext;
}
publicvoid setCurrentContext(Context currentContext) {
this.currentContext = currentContext;
}
}
class DrawRect extends State
{
SVGPoint orgPoint, currentPoint;
SVGDocument svgDoc;
DrawRect(Context c)
{
super(c);
}
publicvoid mousePress(int x, int y, Element e)
{
JSVGCanvas svgCanvas = getCurrentContext().getSvgCanvas();
svgCanvas.setCursor(Cursor.getPredefinedCursor(Cursor.HAND_CURSOR));
orgPoint = clientPointToSvgDocument(svgCanvas, x, y);
svgDoc = svgCanvas.getSVGDocument();
if(svgDoc == null)
return;
svgCanvas.getUpdateManager().getUpdateRunnableQueue().invokeLater(new Runnable(){
publicvoid run(){
Element current = svgDoc.createElementNS(svgNS, "rect");
current.setAttributeNS(null, "x", String.valueOf(orgPoint.getX()));
current.setAttributeNS(null, "y", String.valueOf(orgPoint.getY()));
current.setAttributeNS(null, "width", "1");
current.setAttributeNS(null, "height", "1");
current.setAttributeNS(null, "fill", "red");
String currentId = "Elem" + String.valueOf(Math.random());
current.setAttributeNS(null, "id", currentId);
// attach the rectangle to the svg root element
svgDoc.getDocumentElement().appendChild(current);
getCurrentContext().setTarget(current);
}
});
}
publicvoid mouseDrag(int x, int y)
{
JSVGCanvas svgCanvas = getCurrentContext().getSvgCanvas();
svgDoc = svgCanvas.getSVGDocument();
if(svgDoc == null)
return;
Element current = getCurrentContext().getTarget();
if(current == null)
return;
currentPoint = clientPointToSvgDocument(svgCanvas, x, y);
svgCanvas.getUpdateManager().getUpdateRunnableQueue().invokeLater(new Runnable(){
publicvoid run(){
Element current = getCurrentContext().getTarget();
if(currentPoint.getX() < orgPoint.getX())
current.setAttributeNS(null, "x", String.valueOf(currentPoint.getX()));
current.setAttributeNS(null, "width", String.valueOf(Math.abs(currentPoint.getX()-orgPoint.getX())));
if(currentPoint.getY() < orgPoint.getY())
current.setAttributeNS(null, "y", String.valueOf(currentPoint.getY()));
current.setAttributeNS(null, "height", String.valueOf(Math.abs(currentPoint.getY()-orgPoint.getY())));
}
});
}
publicvoid mouseRelease(int x, int y)
{
getCurrentContext().setTarget(null);
}
}
////////////////////////////////////////
class SelectRect extends State
{
SVGPoint orgPoint, currentPoint;
SVGDocument svgDoc;
SelectRect(Context c)
{
super(c);
}
//Select a rect
publicvoid mousePress(int x, int y, Element e)
{
JSVGCanvas svgCanvas = getCurrentContext().getSvgCanvas();
svgCanvas.setCursor(Cursor.getPredefinedCursor(Cursor.HAND_CURSOR));
orgPoint = clientPointToSvgDocument(svgCanvas, x, y);
getCurrentContext().target = e;
}
//When select a rect and drag it, change rect x and y attribute
publicvoid mouseDrag(int x, int y)
{
if(getCurrentContext().target == null)
return;
JSVGCanvas svgCanvas = getCurrentContext().getSvgCanvas();
currentPoint = clientPointToSvgDocument(svgCanvas, x, y);
svgCanvas.getUpdateManager().getUpdateRunnableQueue().invokeLater(new Runnable(){
publicvoid run(){
Element current = getCurrentContext().getTarget();
float xa = Float.parseFloat(current.getAttributeNS(null,"x"));
float ya = Float.parseFloat(current.getAttributeNS(null,"y"));
xa = (xa + currentPoint.getX() - orgPoint.getX());
ya = (ya + currentPoint.getY() - orgPoint.getY());
current.setAttributeNS(null, "x", String.valueOf(xa));
current.setAttributeNS(null, "y", String.valueOf(ya));
orgPoint = currentPoint;
}
});
}
//Release mouse and set selection to null
publicvoid mouseRelease(int x, int y)
{
getCurrentContext().setTarget(null);
}
}
代码中使用Batik SVG作为绘图基础实现方法，相信使用的人并不多，但其结构完全可以在其它绘图实现中使用，例如GDI或Java2D等，因为设计模式作为设计思想的体现，是超越具体实现的。
示例代码中仅实现了三种鼠标操作和两种绘图工具，基于这个结构，用户可以很方便的扩展自己的操作和工具种类。
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