QTreeView使用总结13，自定义model示例，大大优化性能和内存

1，简介

前面简单介绍过Qt的模型/视图框架，提到了Qt预定义的几个model类型：
QStringListModel：存储简单的字符串列表
QStandardItemModel：可以用于树结构的存储，提供了层次数据
QFileSystemModel：本地系统的文件和目录信息
QSqlQueryModel、QSqlTableModel、QSqlRelationalTableModel：存取数据库数据

一般情况下满足需求了，不过有时候需要一些定制功能，或者是大量数据下对性能和开销比较注重，觉得自带的model无用功能太多效率比较低，这时候自定义model就比较适合了。
我使用自定义model 同时出于这两方面需要，既为了性能也为了特殊功能。

2，参考资料

豆子《Qt学习之路2》中的几篇关于自定义model的文章：
自定义model之一: 自定义只读模型
自定义model之二: 自定义可编辑模型
自定义model之三: 布尔表达式树模型

3，效果

本篇文章写的费了点功夫，为了演示本章内容，花了几个小时的时间整理代码和示例。
因为技术都应用在我的项目里，实际所用的model实现了很多特殊功能，非常复杂，我要提炼出一个简单可读的demo。

如图，分别演示了以常规的 QStandardItemModel 和使用自定义的model的效果。
示例中只使用了10W行的数据量级
运行程序你就会发现，常规model在初始化tree的过程就比自定义model慢很多，更可怕的是，它所占用的内存开销是自定义model的数倍甚至数十倍！数据量越大内存差距越明显。

这里以10个一级节点班级，每个班级1W个学生，共10W条记录的数据量测试：
QStandardItemModel 方法程序占用总内存大概160多M，而自定义model 占用的30多M。
而Qt一个简单窗口程序本身有20多M内存。
可见自定义model显示这10W条记录基本没使用多少内存，如果考虑百万、千万级别的数据，不使用自定义model或比较有效的优化方法，内存将很快耗尽。

4，构造演示数据

我演示的例子为一级节点班级、二级节点学生信息。

其中学生信息原始数据只有姓名、三门课成绩，需显示的列多一些，包含：
班级/姓名、语文、数学、外语、总分、平均分、是否合格、是否评优

其中后面几列是根据学生成绩计算得出的：
所有课成绩都>60则合格，所有课成绩都>90则优秀。

定义数据类型：班级、学生

//学生信息
typedef struct _STUDENT{
    QString name;   //姓名
    int score1;     //语文成绩
    int score2;     //数学成绩
    int score3;     //外语成绩
    _STUDENT()
    {
        name = "";
        score1 = score2 = score3 = 0;
    }
}STUDENT,*PSTUDENT;

//班级信息
typedef struct _CLASS{
    QString name;   //班级
    QVector<STUDENT*> students;
    _CLASS()
    {
        name = "";
    }
}CLASS;

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    //初始化模拟数据：学生成绩
    //10个班级、每个班级10000个学生，共10W行记录
    int nClass = 10;
    int nStudent = 10000;
    for(int i=0;i<nClass;i++)
    {
        CLASS* c = new CLASS;
        c->name = QString("class%1").arg(i);
        for(int j=0;j<nStudent;j++)
        {
            STUDENT* s = new STUDENT;
            s->name = QString("name%1").arg(j);
            s->score1 = s->score2 = s->score3 = (j%10)*10;
            c->students.append(s);
        }
        mClasses.append(c);
    }
}

其中mClasses为存放模拟数据的变量：

QVector<CLASS*> mClasses;   //模拟数据

5，QStandardItemModel 常规model

void MainWindow::on_btn1_clicked()
{
    //1，QTreeView常用设置项
    QTreeView* t = ui->treeView;
//    t->setEditTriggers(QTreeView::NoEditTriggers);            //单元格不能编辑
    t->setSelectionBehavior(QTreeView::SelectRows);         //一次选中整行
    t->setSelectionMode(QTreeView::SingleSelection);        //单选，配合上面的整行就是一次选单行
//    t->setAlternatingRowColors(true);                       //每间隔一行颜色不一样，当有qss时该属性无效
    t->setFocusPolicy(Qt::NoFocus);                         //去掉鼠标移到单元格上时的虚线框

    //2，列头相关设置
    t->header()->setHighlightSections(true);                //列头点击时字体变粗，去掉该效果
    t->header()->setDefaultAlignment(Qt::AlignCenter);      //列头文字默认居中对齐
    t->header()->setDefaultSectionSize(100);                //默认列宽100
    t->header()->setStretchLastSection(true);               //最后一列自适应宽度
    t->header()->setSortIndicator(0,Qt::AscendingOrder);    //按第1列升序排序

    //3，构造Model
    QStringList headers;
    headers << QStringLiteral("班级/姓名")
            << QStringLiteral("语文")
            << QStringLiteral("数学")
            << QStringLiteral("外语")
            << QStringLiteral("总分")
            << QStringLiteral("平均分")
            << QStringLiteral("是否合格")
            << QStringLiteral("是否评优");
    QStandardItemModel* model = new QStandardItemModel(ui->treeView);
    model->setHorizontalHeaderLabels(headers);

    foreach (CLASS* c, mClasses)
    {
        //一级节点：班级
        QStandardItem* itemClass = new QStandardItem(c->name);
        model->appendRow(itemClass);

        foreach (STUDENT* s, c->students)
        {
            //二级节点：学生信息
            int score1 = s->score1;
            int score2 = s->score2;
            int score3 = s->score3;
            int nTotal = score1 + score2 + score3;
            int nAverage = nTotal/3;
            bool bPass = true;
            if(score1 < 60 || score2 < 60 || score3 < 60)
            {
                //任意一门课不合格则不合格
                bPass = false;
            }
            bool bGood = false;
            if(score1 >= 90 && score2 >= 90 && score3 >= 90)
            {
                //每门课都达到90分以上评优
                bGood = true;
            }

            QList<QStandardItem*> items;
            QStandardItem* item0 = new QStandardItem(s->name);
            QStandardItem* item1 = new QStandardItem(QString::number(score1));
            QStandardItem* item2 = new QStandardItem(QString::number(score2));
            QStandardItem* item3 = new QStandardItem(QString::number(score3));
            QStandardItem* item4 = new QStandardItem(QString::number(nTotal));
            QStandardItem* item5 = new QStandardItem(QString::number(nAverage));
            QStandardItem* item6 = new QStandardItem(bPass ? "合格" : "不合格");
            QStandardItem* item7 = new QStandardItem(bGood ? "优秀" : "-");
            items << item0 << item1 << item2 << item3 << item4 << item5 << item6 << item7;
            itemClass->appendRow(items);
        }
    }

    //4，应用model
    t->setModel(model);
}

6，自定义model

Qt提供一个基础的model类QAbstractItemModel，前面几种常用model也基本从此类而来。
我们写一个自定义的TreeModel，继承自该类，实现里面的一些重载函数：

#include "TreeItem.h"
#include <QAbstractItemModel>
#include <QModelIndex>
#include <QVariant>
#include "define.h"


class TreeModel : public QAbstractItemModel
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit TreeModel(QStringList headers,QObject *parent = 0);
    ~TreeModel();

    //以下为自定义model需要实现的一些虚函数，将会被Qt在查询model数据时调用
    //headerData: 获取表头第section列的数据
    //data: 核心函数，获取某个索引index的元素的各种数据
    //      role决定获取哪种数据，常用有下面几种：
    //      DisplayRole（默认）：就是界面显示的文本数据
    //      TextAlignmentRole：就是元素的文本对齐属性
    //      TextColorRole、BackgroundRole：分别指文本颜色、单元格背景色
    //flags: 获取index的一些标志，一般不怎么改
    //index: Qt向你的model请求一个索引为parent的节点下面的row行column列子节点的元素，在本函数里你需要返回该元素的正确索引
    //parent：获取指定元素的父元素
    //rowCount: 获取指定元素的子节点个数（下一级行数）
    //columnCount: 获取指定元素的列数
    QVariant headerData(int section, Qt::Orientation orientation,int role = Qt::DisplayRole) const override;
    QVariant data(const QModelIndex &index, int role) const override;
    Qt::ItemFlags flags(const QModelIndex &index) const override;
    QModelIndex index(int row, int column,const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;
    QModelIndex parent(const QModelIndex &index) const override;
    int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;
    int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;

public:
    TreeItem *itemFromIndex(const QModelIndex &index) const;
    TreeItem *root();

private:
    QStringList mHeaders;   //表头内容
    TreeItem *mRootItem;    //根节点
};

这些函数基本作用在注释内注明了，主要需要根据自己的情况写好data函数，其它的内容可以参考我的示例代码，略微调整。
其中TreeItem 为我们自定义的指代一个节点的类：

#include <QVariant>

class TreeItem
{
public:
    explicit TreeItem(TreeItem *parentItem = 0);
    ~TreeItem();

    void appendChild(TreeItem *child);      //在本节点下增加子节点
    void removeChilds();                    //清空所有节点

    TreeItem *child(int row);               //获取第row个子节点指针
    TreeItem *parentItem();                 //获取父节点指针
    int childCount() const;                 //子节点计数
    int row() const;                        //获取该节点是父节点的第几个子节点

    //核心函数：获取节点第column列的数据
    QVariant data(int column) const;

    //设置、获取节点是几级节点（就是树的层级）
    int level(){ return mLevel; }
    void setLevel(int level){ mLevel = level; }

    //设置、获取节点存的数据指针
    void setPtr(void* p){ mPtr = p; }
    void* ptr(){ return mPtr; }

    //保存该节点是其父节点的第几个子节点，查询优化所用
    void setRow(int row){
        mRow = row;
    }

private:
    QList<TreeItem*> mChildItems;   //子节点
    TreeItem *mParentItem;          //父节点
    int mLevel;     //该节点是第几级节点
    void* mPtr;     //存储数据的指针
    int mRow;       //记录该item是第几个，可优化查询效率

};

其中只需存一个真实数据的指针void* mPtr 即可，这样便大大减少了因为常规Model内重复存储数据所带来的内存开销，这也是该方法能节约内存的主要原因。

另外介绍几个核心函数实现：
TreeModel::data()：视图获取数据时调用的函数，里面通过具体的TreeItem::data()获取最终数据

QVariant TreeModel::data(const QModelIndex &index, int role) const
{
    if (!index.isValid())
        return QVariant();

    TreeItem *item = static_cast<TreeItem*>(index.internalPointer());
    if (role == Qt::DisplayRole)
    {
        return item->data(index.column());
    }
    return QVariant();
}

QVariant TreeItem::data(int column) const
{
    if(mLevel == 1)
    {
        //一级节点，班级
        if(column == 0)
        {
            CLASS* c = (CLASS*)mPtr;
            return c->name;
        }
    }
    else if(mLevel==2)
    {
        //二级节点学生信息
        STUDENT* s = (STUDENT*)mPtr;
        switch (column)
        {
        case 0: return s->name;
        case 1: return QString::number(s->score1);
        case 2: return QString::number(s->score2);
        case 3: return QString::number(s->score3);
        case 4: return QString::number(s->score1 + s->score2 + s->score3);
        case 5: return QString::number( (s->score1 + s->score2 + s->score3)/3 );
        case 6:
        {
            if(s->score1 < 60 || s->score2 < 60 || s->score3 < 60)
            {
                //任意一门课不合格则不合格
                return QStringLiteral("不合格");
            }
            else
            {
                return QStringLiteral("合格");
            }
        }
        case 7:
        {
            if(s->score1 >= 90 && s->score2 >= 90 && s->score3 >= 90)
            {
                //每门课都达到90分以上评优
                return QStringLiteral("优秀");
            }
            else
            {
                return QStringLiteral("-");
            }
        }
        default:
            return QVariant();
        }
    }
    return QVariant();
}

看到这里，可以发现，自定义model实际需要存储的数据，比界面所显示的列数要少的多！
只要能通过现有数据推算出来的列的数据，都可以不存储！
比如我们只存储了基本的3门课程分数，其他内容全为显示时视图向我们的自定义model获取数据时实时计算得出的！

可能你会担心，这样计算量会不会变大，导致反应速度变慢？
其实视图只会对当前需要显示的数据来请求，意思就是，无论总数据多少，只对当前可见的内容进行计算，你想想电脑屏幕就那么大，这个计算量简直毫无压力。

因此，由于实际需要存储列数变少，内存占用又得到可观的缩减。
不过这种好处只适用于多列的数据有关联可推算的情况。
我的项目内存在大量此类数据，获得收益较大。

进一步了解可以阅读源码。

7，源码

TreeDemo13 自定义model示例

源码我使用Qt5.8.0 mingw版本在win7编译通过，如有编译问题尝试使用相同环境试试。