浅谈Qt QGraphics体系及刷新机制介绍

概述

Qt的三大体系：QWidget、QGraphics、Quick，其中QGraphics图形框架算是这三个中比较高级的一种用法了，并且使用起来相比另外两个体系会更加的复杂一些，不过它能实现的功能却非常强大，主要体现在对图元的管理，它独特的刷新机制可以在众多的图元中都能够很好的管理，保证整个交互的流畅度。

而这里要描述的就是QGraphics体系的刷新机制以及该体系中相关元素的使用方式及特点。

QGraphics体系的三大元素

QGraphics体系中最重要的三大元素：QGraphicsView、QGraphicsScene、QGraphicsItem，这三者构成了QGraphics体系最基础的模型框架，也是在使用过程中必不可少的元素。

• QGraphicsScene ：场景。场景用于装载所有item元素，它是一个无限大的空间，但是我们在使用的时候通常会指定一块区域(setSceneRect)用于安放所有的item元素，并且item之间的逻辑，以及消息传递都是从场景中进行统一管理，比如我门要捕捉鼠标消息，或者触控消息，统一在Scene中获取，然后分发给需要的item，可以说Scene就是一个大管家；
• QGraphicsView：视图。视图就好比一个窗口，用于展示当前Scene中的元素，上面说到，Scene是一个无限大的空间，当view移动到Scene某个位置，就能看到该位置上的Item元素。
• QGraphicsItem：每一个单独的图元，QGraphicsItem是一个基类，还有很多子类继承于它，也就是这一系列的item行程了整个QGraphics体系中的每一个图元。

看一下这三者的关系：

再用一个非常形象的类比应该就会很明白这三者的关系了：
Scene就好比天空，无限大，而Item就是天空中的云朵，可以有很多云，而view就好比一扇窗户，透过窗户可以看到天空中的云，而一片天空可以通过很多扇窗户去看。所以一个Scene可以同时对应多个View，但是一个View只能对应一个Scene。

刷新机制

OK ，有了以上铺垫，终于可以进入都今天的主题，QGraphics体系中的刷新机制到底是怎样的呢？

我们都知道，QWidget是以窗口式刷新，每次会渲染整个窗口达到刷新目的，而QGraphics中可以局部刷新，也就是说可以只刷新某一个图元，而其他的元素保持不动，这是二者在刷新机制上很大的不同，以致于QGraphics在渲染大量图元的时候也能很流畅。

看以下图示：

这里的itemA在刷新的时候，ItemB是不会刷新的，这是两个独立的Item，但是考虑以下这种情况：

当两个item有交集的时候，这时候如果刷新ItemA，那么ItemB也会相应的刷新，同样，刷新ItemB的时候，ItemA也会触发刷新。

并且要注意的是，上面说到的ItemA和ItemB的交集，并不局限于这两者只是在同一平面上真实的交集，也就是说，即便是二者的ZValue不同， 但是从Z轴俯视的角度看到二者有交集也会触发对方相应的刷新。还有一种情况，如果两个Item是父子关系，也会全部刷新。

所以上面图示，即便ItemA和ItemB的ZValue不同，还是会触发刷新。这是QGraphicsItem默认的行为。

那么，这样会带来什么问题呢，如果我们做的是一个实时性非常高的动作，比如在屏幕上画线，线条要实时刷新，而这时候如果同时触发了其他Item的刷新，并且该Item刷新比较耗时，那么就会直接影响我们画线item的刷新，直观的感觉就是卡顿，线条折线严重，因为刷新界面都是在主线程中执行的，耗时操作将会阻塞。

避免重复刷新

那么该怎么解决这个问题呢？还真有办法。

我们的目的就是即便是多个Item重叠，那在刷新其中一个的时候不要让其他Item也跟着刷新，OK，QGraphicsItem中提供了一个枚举：

enum QGraphicsItem::CacheMode

设置Item的缓存模式，我们来看一下缓存的类型：

默认就是不做缓存，然后每次都会重新绘制。

QGraphicsItem::ItemCoordinateCache模式， QGraphicsItem会创建一个具有可配置大小/分辨率的屏幕外像素缓冲区，但是渲染质量通常会降低，具体取决于缓存的分辨率和项目转换。 第一次重绘项时，它会将自身渲染到缓存中，然后缓存将在每次后续曝光中重复使用。

QGraphicsItem::DeviceCoordinateCache模式，此模式适用于可以移动但不旋转，缩放或剪切的项目。 如果直接或间接转换项目，将自动重新生成缓存。 与ItemCoordinateCacheMode不同，DeviceCoordinateCache始终以最高质量呈现。

可以根据实际需要选择使用哪种缓存模式，然后通过调用函数setCacheMode来设置。

函数原型为：

void QGraphicsItem::setCacheMode(CacheMode mode, const QSize &logicalCacheSize = QSize())

可选的logicalCacheSize参数仅由ItemCoordinateCache模式使用，并描述缓存缓冲区的分辨率，如果logicalCacheSize是（100,100），QGraphicsItem将使项目适合图形内存中的100x100像素，而不管项目本身的逻辑大小。

默认情况下，QGraphicsItem使用boundingRect()的大小。对于除ItemCoordinateCache之外的所有其他缓存模式，将忽略logicalCacheSize。
如果项目花费大量时间重绘自身，则缓存可以加快渲染速度。在某些情况下，缓存也会降低渲染速度，特别是当项目花费的时间少于重绘时间时，QGraphicsItem会从缓存中重新绘制。

启用缓存后，项目的paint()函数通常会绘制到屏幕外的pixmap缓存中，对于任何后续重绘请求，Graphics View框架将从缓存中重绘。这种方法特别适用于QGLWidget，它将所有缓存存储为OpenGL纹理。

注意：启用缓存并不意味着只有在响应显式update()调用时才会调用item的paint()函数。例如，在内存压力下，Qt可能决定丢弃一些缓存信息;在这种情况下，即使没有update()调用（也就是说，没有启用缓存），也会调用item的paint()函数。

那么，既然会绘制到pixmap缓存中，如果数据量特别多，导致pixmap缓存不够怎么办，这时候就需要通过更改QPixmapCache的缓存限制以获得最佳性能。

QPixmapCache

QPixmapCache类为pixmaps提供应用程序范围的缓存。
此类是使用QPixmap优化绘图的工具。

QPixmapCache不包含任何成员数据，只包含访问全局像素图缓存的静态函数。它创建了一个内部QCache对象来缓存pixmaps。

默认的pixmap缓存空间为10MB，如果我们需要缓存的数据量很大，那么就需要修改这个值，通过调用静态函数setCacheLimit来进行设置即可。