PyQt学习系列02-模型-视图架构与数据管理

PyQt学习系列笔记（Python Qt框架）

第二课：PyQt的模型-视图架构与数据管理

一、模型-视图架构概述

1.1 什么是模型-视图架构？

模型-视图（Model-View）是Qt框架中用于数据展示和交互的核心设计模式。它将数据管理（模型）与用户界面（视图）分离，使得开发者可以灵活地处理复杂的数据操作，同时保持界面的简洁和高效。

核心组件：

模型（Model）：负责存储和管理数据（如表格、列表、树形结构等）。
视图（View）：负责将数据以可视化形式展示给用户（如QTableView、QListView）。
委托（Delegate）：负责控制数据的编辑和显示方式（如单元格的外观和交互）。

优势：

数据与界面解耦，便于维护和扩展。
支持多种数据源（内存数据、文件系统、数据库等）。
提供丰富的内置模型和视图组件，简化开发流程。

二、模型（Model）详解

2.1 模型的分类

PyQt提供了以下常用的模型类：

模型类	功能
`QStandardItemModel`	通用内存模型，支持表格、列表、树形结构
`QFileSystemModel`	文件系统模型，用于浏览文件和目录
`QSqlTableModel`	数据库模型，用于操作SQL数据库中的表

示例：创建一个QStandardItemModel并填充数据

from PyQt5.QtCore import QStandardItemModel, QStandardItem

# 创建模型
model = QStandardItemModel(3, 2)  # 3行2列
model.setHorizontalHeaderLabels(["姓名", "年龄"])

# 填充数据
model.setItem(0, 0, QStandardItem("张三"))
model.setItem(0, 1, QStandardItem("25"))
model.setItem(1, 0, QStandardItem("李四"))
model.setItem(1, 1, QStandardItem("30"))

2.2 模型的信号与槽

模型通过信号通知视图数据的变化，常见的信号包括：

dataChanged(index, index, role)：数据项更新。
rowsInserted(parent, start, end)：插入新行。
rowsRemoved(parent, start, end)：删除行。

示例：监听数据变化

def on_data_changed(top_left, bottom_right, roles):
    print("数据已更新")

model.dataChanged.connect(on_data_changed)

三、视图（View）详解

3.1 常用视图组件

视图类	功能
`QTableView`	表格视图，用于展示二维数据
`QListView`	列表视图，用于展示一维数据
`QTreeView`	树形视图，用于展示层次化数据

示例：使用QTableView展示数据

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QTableView

app = QApplication([])
view = QTableView()
view.setModel(model)  # 绑定模型
view.show()
app.exec_()

3.2 视图的交互功能

视图支持多种用户交互操作：

选择模式：QAbstractItemView.SingleSelection、MultiSelection。
编辑模式：QAbstractItemView.EditKeyPressed、DoubleClicked。
排序功能：通过setSortingEnabled(True)启用排序。

示例：设置选择模式和排序

view.setSelectionMode(QAbstractItemView.MultiSelection)
view.setSortingEnabled(True)

四、委托（Delegate）详解

4.1 什么是委托？

委托（Delegate）是模型-视图架构中用于控制数据项的显示和编辑方式的组件。默认情况下，视图使用QStyledItemDelegate处理数据项，但开发者可以通过继承QItemDelegate或QStyledItemDelegate自定义显示逻辑。

常见场景：

自定义单元格的样式（如颜色、字体）。
实现复杂的编辑控件（如下拉框、日期选择器）。

示例：自定义委托（修改单元格背景色）

from PyQt5.QtWidgets import QStyledItemDelegate, QColor

class ColorDelegate(QStyledItemDelegate):
    def initStyleOption(self, option, index):
        super().initStyleOption(option, index)
        option.backgroundBrush = QColor("lightblue")  # 设置背景色

view.setItemDelegate(ColorDelegate())

五、文件系统模型（QFileSystemModel）

5.1 功能概述

QFileSystemModel是Qt提供的用于操作文件系统的模型，支持浏览目录、文件属性、大小等信息。

常用方法：

setRootPath(path)：设置根目录。
filePath(index)：获取指定索引的文件路径。
isDir(index)：判断是否为目录。

示例：展示文件系统

from PyQt5.QtCore import QFileSystemModel

file_model = QFileSystemModel()
file_model.setRootPath(QDir.rootPath())  # 设置根目录为系统根目录
view.setModel(file_model)
view.setRootIndex(file_model.index("/"))  # 显示根目录下的内容

六、数据库模型（QSqlTableModel）

6.1 功能概述

QSqlTableModel是用于操作SQL数据库的模型，支持对数据库表的增删改查操作。

步骤：

连接数据库。
创建QSqlTableModel并绑定表。
将模型绑定到视图。

示例：操作SQLite数据库

from PyQt5.QtSql import QSqlDatabase, QSqlTableModel

# 连接数据库
db = QSqlDatabase.addDatabase("QSQLITE")
db.setDatabaseName("test.db")
db.open()

# 创建表
query = QSqlQuery()
query.exec_("CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT, age INTEGER)")

# 创建模型
model = QSqlTableModel(db=db)
model.setTable("users")
model.select()  # 加载数据

# 绑定视图
view.setModel(model)
view.show()

七、自定义模型（继承QAbstractItemModel）

7.1 实现自定义模型

对于复杂的数据结构，开发者可以通过继承QAbstractItemModel实现自定义模型。需要重写以下方法：

index(row, column, parent)：返回指定位置的索引。
parent(index)：返回父索引。
rowCount(parent)：返回行数。
columnCount(parent)：返回列数。
data(index, role)：返回数据项的内容。

示例：实现一个简单的树形模型

from PyQt5.QtCore import QAbstractItemModel, QModelIndex, Qt

class TreeModel(QAbstractItemModel):
    def __init__(self, data, parent=None):
        super().__init__(parent)
        self._data = data  # 数据结构为嵌套字典

    def index(self, row, column, parent=QModelIndex()):
        if not parent.isValid():
            parent_item = self._data
        else:
            parent_item = parent.internalPointer()
        child_item = parent_item.get("children", [])[row]
        return self.createIndex(row, column, child_item)

    def parent(self, index):
        if not index.isValid():
            return QModelIndex()
        child_item = index.internalPointer()
        parent_item = child_item.get("parent")
        if parent_item is None:
            return QModelIndex()
        return self.createIndex(parent_item.row(), 0, parent_item)

    def rowCount(self, parent=QModelIndex()):
        if not parent.isValid():
            parent_item = self._data
        else:
            parent_item = parent.internalPointer()
        return len(parent_item.get("children", []))

    def columnCount(self, parent=QModelIndex()):
        return 1

    def data(self, index, role=Qt.DisplayRole):
        if role == Qt.DisplayRole:
            item = index.internalPointer()
            return item.get("name")
        return None

# 使用自定义模型
data = {
    "name": "根节点",
    "children": [
        {"name": "子节点1", "parent": {"row": 0, "column": 0}},
        {"name": "子节点2", "parent": {"row": 0, "column": 0}}
    ]
}
model = TreeModel(data)
view = QTreeView()
view.setModel(model)
view.show()

八、模型-视图的高级功能

8.1 筛选和排序

通过QSortFilterProxyModel可以实现数据的动态筛选和排序。

示例：实现模糊搜索

from PyQt5.QtCore import QSortFilterProxyModel

proxy = QSortFilterProxyModel()
proxy.setSourceModel(model)
proxy.setFilterKeyColumn(0)  # 按第一列筛选
proxy.setFilterRegExp("张")  # 筛选包含"张"的行
view.setModel(proxy)

8.2 多线程加载数据

对于大数据量的模型，建议使用QThread或QFuture在后台线程加载数据，避免阻塞主线程。

示例：使用QThread加载数据

from PyQt5.QtCore import QThread, pyqtSignal

class DataLoader(QThread):
    data_loaded = pyqtSignal(list)

    def run(self):
        # 模拟耗时操作
        data = ["数据1", "数据2", "数据3"]
        self.data_loaded.emit(data)

loader = DataLoader()
loader.data_loaded.connect(lambda data: model.update_data(data))
loader.start()