VTK 设计模式：组合模式
系列：Qt / VTK 设计模式 · VTK 09/10
参考：vtkAssembly、vtkProp
引子
一个机械装配体由轴、齿轮、外壳组成，整体移动时子零件跟随——VTK 用 vtkAssembly 把多个 vtkProp 组成树，统一应用变换与可见性。这是组合模式：整体与部分同一接口。
要解决什么问题
cpp
actor1->SetUserMatrix(M);
actor2->SetUserMatrix(M); // 手动同步每个零件痛点：层次变换难维护、无法统一 pick/可见性、结构不清晰。
GoF 组合结构
| 角色 | VTK 对应 |
|---|---|
| Component | vtkProp |
| Composite | vtkAssembly、vtkMultiBlockDataSet（数据侧） |
| Leaf | vtkActor、vtkVolume |
VTK 中的落点
场景图组合（渲染）
vtkAssembly::AddPart(prop) 建立父子关系；父级 UserMatrix 影响子级世界坐标。
vtkProp 统一接口
vtkActor、vtkVolume、vtkAssembly 都可：
SetVisibility- 参与
Pick - 加入
vtkRenderer
数据侧组合
vtkMultiBlockDataSet 把多块网格组织成树，与渲染组合互补。
底层逻辑
vtkAssembly 维护 vtkPropCollection：
Render()遍历子节点，累积变换矩阵PokeMatrix将父变换传给子 Prop
Pick 时射线与整棵子树求交，返回最前端 vtkProp。
代码示例
cpp
#include <vtkAssembly.h>
#include <vtkActor.h>
#include <vtkPolyDataMapper.h>
#include <vtkSphereSource.h>
vtkNew<vtkSphereSource> s1, s2;
vtkNew<vtkPolyDataMapper> m1, m2;
m1->SetInputConnection(s1->GetOutputPort());
m2->SetInputConnection(s2->GetOutputPort());
vtkNew<vtkActor> a1, a2;
a1->SetMapper(m1);
a2->SetMapper(m2);
a2->SetPosition(2, 0, 0);
vtkNew<vtkAssembly> asm;
asm->AddPart(a1);
asm->AddPart(a2);
renderer->AddActor(asm);
asm->RotateY(30); // 整体旋转易混淆点
| 对比 | 区别 |
|---|---|
| Assembly vs Actor 列表 | Assembly 有层次变换；平铺列表无父子矩阵 |
| 组合 vs 管道 | 组合管场景结构；管道管数据流 |
vtkMultiActor | 多帧融合等特殊复合，非通用 Assembly |
最佳实践与陷阱
- 深层次注意浮点累积误差
- RemovePart 后检查引用计数
- Pick 结果可能是 Assembly 或叶子 Actor，逻辑要区分
- 大数据勿滥用深层 Assembly，影响遍历
- 与
vtkTransform配合 记录初始姿态便于 reset
重点与注意
重点：
vtkAssembly让多个vtkProp形成树，父级变换作用于子级，整体移动/旋转子零件跟随。
重点：vtkProp是组合中的统一接口——vtkActor、vtkVolume、vtkAssembly都可加入vtkRenderer。
注意：组合（整体-部分同一接口）与简单「Actor 列表」不同；Assembly 有层次矩阵累积。
注意：组合管场景结构；Pipeline 管数据流——二者常被并列讨论，要能分清各自职责。
小结
VTK 组合模式在 vtkAssembly + vtkProp 场景图 中实现统一变换与渲染遍历。
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