如何为多态类创建GUI？

假设我有一个测试构建器，以便老师可以为测试创建很多问题。

但是，并非所有问题都相同：您有多项选择，文本框，匹配项等等。这些问题类型中的每一个都需要存储不同类型的数据，并且对于创建者和应试者都需要不同的GUI。

我想避免两件事：

1. 类型检查或类型转换
2. 我的数据代码中与GUI有关的所有内容。

在最初的尝试中，我最终获得了以下课程：

class Test{
    List<Question> questions;
}
interface Question { }
class MultipleChoice implements Question {}
class TextBox implements Question {}

但是，当我去显示测试时，我不可避免地会得到如下代码：

for (Question question: questions){
    if (question instanceof MultipleChoice){
        display.add(new MultipleChoiceViewer());
    } 
    //etc
}

这感觉像是一个非常普遍的问题。是否有一些设计模式可以让我在避免上面列出的项目的同时提出多态性问题？还是多态性首先是错误的想法？

您可以使用访客模式：

interface QuestionVisitor {
    void multipleChoice(MultipleChoice);
    void textBox(TextBox);
    ...
}

interface Question {
    void visit(QuestionVisitor);
}

class MultipleChoice implements Question {

    void visit(QuestionVisitor visitor) {
        visitor.multipleChoice(this);
    }
}

另一种选择是歧视工会。这将在很大程度上取决于您的语言。如果您的语言支持，这会更好，但是许多流行的语言则不支持。

在C＃/ WPF中（我想，在其他以UI为中心的设计语言中），我们有DataTemplates。通过定义数据模板，可以在一种类型的“数据对象”和专门为显示该对象而创建的专用“ UI模板”之间创建关联。

一旦为UI提供了加载特定种类的对象的说明，它就会查看是否为该对象定义了任何数据模板。

如果每个答案都可以编码为字符串，则可以执行以下操作：

interface Question {
    int score(String answer);
    void display(String answer);
    void displayGraded(String answer);
}

空字符串表示问题所在，尚无答案。这样可以将问题，答案和GUI分开，但允许多态。

class MultipleChoice implements Question {
    MultipleChoiceView mcv;
    String question;
    String answerKey;
    String[] choices;

    MultipleChoice(
            MultipleChoiceView mcv, 
            String question, 
            String answerKey, 
            String... choices
    ) {
        this.mcv = mcv;
        this.question = question;
        this.answerKey = answerKey;
        this.choices = choices;
    }

    int score(String answer) {
        return answer.equals(answerKey); //Or whatever scoring logic
    }

    void display(String answer) {
        mcv.display(question, choices, answer);            
    }

    void displayGraded(String answer) {
        mcv.displayGraded(
            question, 
            answerKey, 
            choices, 
            answer, 
            score(answer)
        );            
    }
}

文本框，匹配项等可以具有类似的设计，全部实现问题界面。答案字符串的构造在视图中进行。答案字符串代表测试状态。它们应随着学生的进步而存储。将其应用于问题可以以分级和非分级方式显示测试及其状态。

通过将输出分为display()和displayGraded()，不需要交换视图，也不需要对参数进行任何分支。但是，每个视图在显示时可以自由地重用尽可能多的显示逻辑。无论采用哪种方案设计，都无需泄漏到此代码中。

但是，如果您希望对问题的显示方式有更多的动态控制，可以执行以下操作：

interface Question {
    int score(String answer);
    void display(MultipleChoiceView mcv, String answer);
}

还有这个

class MultipleChoice implements Question {
    String question;
    String answerKey;
    String[] choices;

    MultipleChoice(
            String question, 
            String answerKey, 
            String... choices
    ) {
        this.question = question;
        this.answerKey = answerKey;
        this.choices = choices;
    }

    int score(String answer) {
        return answer.equals(answerKey); //Or whatever scoring logic
    }

    void display(MultipleChoiceView mcv, String answer) {
        mcv.display(
            question, 
            answerKey, 
            choices, 
            answer, 
            score(answer)
        );            
    }
}

这确实有一个缺点，那就是需要不需要显示的视图，score()或者answerKey在不需要视图时不依赖它们的视图。但这意味着您不必为希望使用的每种视图重新构建测试题。

我认为，如果您需要这种通用功能，则可以减少代码中各个内容之间的耦合。我将尝试尽可能定义更通用的Question类型，然后为渲染器对象创建不同的类。请参阅以下示例：

///Questions package

class Test {
  IList<Question> questions;
}

class Question {
  String Type;   //example; could be another type
  IList<QuestionInfo> Info;  //Simple array of key/value information
}

然后，对于呈现部分，我通过对问题对象内的数据执行简单检查来删除类型检查。下面的代码试图完成两件事：（i）通过除去Question类的子类型，避免类型检查并避免违反“ L”原则（SOLID中的Liskov替换）；（ii）通过从不更改下面的核心渲染代码，而只是将更多QuestionView实现及其实例添加到数组中来使代码可扩展（这实际上是SOLID中的“ O”原理-为扩展而开放，为修改而封闭）。

///GUI package

interface QuestionView {
  Boolean SupportsQuestion(Question question);
  View CreateView(Question question);
}

class MultipleChoiceQuestionView : QuestionView {
  Boolean SupportsQuestion(Question question){
    return question.Type == "multiple_coice";
  }

  //...more implementation
}
class TextBoxQuestionView : QuestionView { ... }
//...more views

//Assuming you have an array of QuestionView pre-configured
//with all currently available types of questions
for (Question question : questions) {
  for (QuestionView view : questionViews) {
    if (view.SupportsQuestion(question)) {
        display.add(view.CreateView(question));
    }
  }
}

工厂应该能够做到这一点。该映射将替换switch语句，该语句仅用于将Question（对视图一无所知）与QuestionView配对。

interface QuestionView<T : Question>
{
    view();
}

class MultipleChoiceView implements QuestionView<MultipleChoiceQuestion>
{
    MultipleChoiceQuestion question;
    view();
}
...

class QuestionViewFactory
{
    Map<K : Question, V : QuestionView<K>> map;

    register<K : Question, V : QuestionView<K>>();
    getView(Question)
}

这样，视图将使用能够显示的特定类型的“问题”，并且模型仍与视图断开连接。

可以通过反射或在应用程序启动时手动填充工厂。

我不确定这是否算作“避免类型检查”，具体取决于您对反射的感觉。

// Either statically associate or have a register(Class, Supplier) method
Dictionary<Class<? extends Question>, Supplier<? extends QuestionViewer>> 
viewerFactory = // MultipleChoice => MultipleChoiceViewer::new etc ...

// ... elsewhere

for (Question question: questions){
    display.add(viewerFactory[question.getClass()]());
}