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PyQt6 进阶篇：构建现代化、功能强大的桌面应用

ds 2025/8/24 7:32:30

PyQt6 进阶篇：构建现代化、功能强大的桌面应用
- 前言
- 一、QMainWindow：专业的应用程序骨架
- - 1.1 QMainWindow 的结构
  - 1.2 创建主窗口示例
- 二、模型/视图编程：处理复杂数据
- - 2.1 使用 QListView、QTableView 和 QTreeView
  - 2.2 创建自定义模型
- 三、自定义绘图与 QPainter
- - 3.1 基本绘图示例
- 四、多线程与 QThread
- - 4.1 使用 QThread 处理耗时任务
- 五、数据库集成：SQLite 与 PyQt6
- - 5.1 笔记管理应用
- 六、样式表与主题定制
- - 6.1 使用 QSS 美化界面
- 七、总结与最佳实践
- - 最佳实践建议：
- 附录：代码自查清单

PyQt6 进阶篇：构建现代化、功能强大的桌面应用

前言

在掌握了 PyQt6 的基础知识（创建窗口、使用基础部件、信号槽连接和布局管理）之后，我们即将踏入更高级的领域。进阶篇的目标是让你能够构建更加专业、高效和用户友好的桌面应用程序。

本文将深入探讨 PyQt6 的核心进阶主题，包括主窗口架构、模型/视图编程、自定义绘图、多线程处理、数据库集成、样式美化以及国际化支持。我们将通过一个综合性的实战项目——一个具备数据库后端的笔记管理应用——来串联这些知识点，让你不仅理解理论，更能掌握如何在实际项目中应用它们。

无论你是希望开发复杂的商业软件，还是想为自己的工具脚本添加一个专业的图形界面，本篇指南都将为你提供坚实的技术基础和丰富的实践范例。

一、QMainWindow：专业的应用程序骨架

QWidget 适合简单的窗口，但一个功能完整的应用通常需要菜单、工具栏、状态栏和中心部件。QMainWindow 专为此设计，提供了标准应用程序主窗口的框架结构。

1.1 QMainWindow 的结构

一个典型的 QMainWindow 包含以下区域：

graph TBsubgraph MainWindow[QMainWindow 结构]direction TBMENU[菜单栏 Menu Bar]TOOL[工具栏 Tool Bars]CENTER[中心部件 Central Widget]DOCK[停靠部件 Dock Widgets - 可多个]STATUS[状态栏 Status Bar]endMENU -- 位于顶部 --> MainWindowTOOL -- 可位于上下左右 --> MainWindowCENTER -- 核心区域 --> MainWindowDOCK -- 可浮动、停靠 --> MainWindowSTATUS -- 位于底部 --> MainWindow

1.2 创建主窗口示例

# 1_main_window.py
import sys
from PyQt6.QtWidgets import (QApplication, QMainWindow, QTextEdit, QLabel, QStatusBar, QToolBar, QDockWidget, QFileDialog, QMessageBox)
from PyQt6.QtGui import QAction, QIcon
from PyQt6.QtCore import Qt, QSizeclass MainWindow(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.init_ui()def init_ui(self):"""初始化主窗口界面"""self.setWindowTitle("高级文本编辑器")self.setGeometry(100, 100, 1200, 800)  # x, y, width, height# 设置中心部件 - 文本编辑器self.text_edit = QTextEdit()self.setCentralWidget(self.text_edit)# 创建状态栏self.status_bar = QStatusBar()self.setStatusBar(self.status_bar)self.status_bar.showMessage("就绪")# 创建并添加菜单栏self.create_menus()# 创建并添加工具栏self.create_toolbars()# 创建并添加停靠部件self.create_dock_widgets()def create_menus(self):"""创建菜单栏"""menubar = self.menuBar()# 文件菜单file_menu = menubar.addMenu("文件")new_action = QAction("新建", self)new_action.setShortcut("Ctrl+N")new_action.triggered.connect(self.new_file)file_menu.addAction(new_action)open_action = QAction("打开", self)open_action.setShortcut("Ctrl+O")open_action.triggered.connect(self.open_file)file_menu.addAction(open_action)file_menu.addSeparator()  # 添加分隔线exit_action = QAction("退出", self)exit_action.setShortcut("Ctrl+Q")exit_action.triggered.connect(self.close)file_menu.addAction(exit_action)# 编辑菜单edit_menu = menubar.addMenu("编辑")# 可以继续添加编辑相关的动作...def create_toolbars(self):"""创建工具栏"""file_toolbar = QToolBar("文件工具栏")file_toolbar.setIconSize(QSize(16, 16))self.addToolBar(file_toolbar)# 这里可以添加工具栏动作，通常使用图标# new_action = QAction(QIcon("new.png"), "新建", self)# file_toolbar.addAction(new_action)def create_dock_widgets(self):"""创建停靠部件"""dock = QDockWidget("大纲", self)dock.setAllowedAreas(Qt.DockWidgetArea.LeftDockWidgetArea | Qt.DockWidgetArea.RightDockWidgetArea)# 设置停靠部件的内容content_widget = QLabel("这里是大纲内容...")dock.setWidget(content_widget)self.addDockWidget(Qt.DockWidgetArea.RightDockWidgetArea, dock)def new_file(self):"""新建文件"""if self.maybe_save():self.text_edit.clear()self.status_bar.showMessage("已创建新文档")def open_file(self):"""打开文件"""if self.maybe_save():file_path, _ = QFileDialog.getOpenFileName(self, "打开文件", "", "文本文件 (*.txt);;所有文件 (*.*)")if file_path:try:with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as f:content = f.read()self.text_edit.setText(content)self.status_bar.showMessage(f"已打开: {file_path}")except Exception as e:QMessageBox.warning(self, "错误", f"无法打开文件: {e}")def maybe_save(self):"""检查是否需要保存当前文档"""if self.text_edit.document().isModified():reply = QMessageBox.question(self, "保存文档", "文档已修改，是否保存更改?",QMessageBox.StandardButton.Save |QMessageBox.StandardButton.Discard |QMessageBox.StandardButton.Cancel)if reply == QMessageBox.StandardButton.Save:# 这里应该实现保存逻辑self.status_bar.showMessage("文档已保存")return Trueelif reply == QMessageBox.StandardButton.Discard:return Trueelse:return Falsereturn Trueif __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)window = MainWindow()window.show()sys.exit(app.exec())

二、模型/视图编程：处理复杂数据

模型/视图（Model/View）架构是 Qt 中用于分离数据和显示的强大框架。它将应用程序分为三个组件：

模型（Model）：管理数据，提供统一的接口访问数据
视图（View）：显示数据的可视化表示
委托（Delegate）：处理数据的渲染和编辑

这种分离使得我们可以使用不同的视图显示同一份数据，并且数据管理更加高效。

2.1 使用 QListView、QTableView 和 QTreeView

# 2_model_view.py
import sys
from PyQt6.QtWidgets import (QApplication, QMainWindow, QListView, QTableView, QTreeView, QSplitter, QFileSystemModel)
from PyQt6.QtCore import QDirclass ModelViewDemo(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.init_ui()def init_ui(self):self.setWindowTitle("模型/视图编程演示")self.setGeometry(100, 100, 1000, 600)# 创建文件系统模型model = QFileSystemModel()model.setRootPath(QDir.homePath())# 创建三种不同的视图，共享同一个模型list_view = QListView()list_view.setModel(model)list_view.setRootIndex(model.index(QDir.homePath()))table_view = QTableView()table_view.setModel(model)table_view.setRootIndex(model.index(QDir.homePath()))tree_view = QTreeView()tree_view.setModel(model)tree_view.setRootIndex(model.index(QDir.homePath()))# 使用分割器组织视图splitter = QSplitter()splitter.addWidget(list_view)splitter.addWidget(table_view)splitter.addWidget(tree_view)self.setCentralWidget(splitter)if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)window = ModelViewDemo()window.show()sys.exit(app.exec())

2.2 创建自定义模型

对于更特殊的数据需求，我们可以创建自定义模型。

# 3_custom_model.py
import sys
from PyQt6.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QTableView, QVBoxLayout, QWidget
from PyQt6.QtCore import QAbstractTableModel, Qt, QModelIndexclass CustomTableModel(QAbstractTableModel):def __init__(self, data, headers, parent=None):super().__init__(parent)self._data = dataself._headers = headersdef rowCount(self, parent=QModelIndex()):"""返回行数"""return len(self._data)def columnCount(self, parent=QModelIndex()):"""返回列数"""return len(self._headers)def data(self, index, role=Qt.ItemDataRole.DisplayRole):"""返回指定索引的数据"""if not index.isValid():return Noneif role == Qt.ItemDataRole.DisplayRole:return str(self._data[index.row()][index.column()])return Nonedef headerData(self, section, orientation, role=Qt.ItemDataRole.DisplayRole):"""返回表头数据"""if role == Qt.ItemDataRole.DisplayRole:if orientation == Qt.Orientation.Horizontal:return self._headers[section]else:return str(section + 1)return Noneclass CustomModelDemo(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.init_ui()def init_ui(self):self.setWindowTitle("自定义模型演示")self.setGeometry(100, 100, 600, 400)# 准备示例数据data = [["张三", 25, "工程师"],["李四", 30, "设计师"],["王五", 28, "产品经理"],["赵六", 35, "总监"]]headers = ["姓名", "年龄", "职位"]# 创建模型和视图model = CustomTableModel(data, headers)table_view = QTableView()table_view.setModel(model)# 设置为中心部件central_widget = QWidget()layout = QVBoxLayout()layout.addWidget(table_view)central_widget.setLayout(layout)self.setCentralWidget(central_widget)if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)window = CustomModelDemo()window.show()sys.exit(app.exec())

三、自定义绘图与 QPainter

当标准部件无法满足特殊的显示需求时，我们可以使用 QPainter 进行自定义绘图。

3.1 基本绘图示例

# 4_custom_painting.py
import sys
from PyQt6.QtWidgets import QApplication, QMainWindow
from PyQt6.QtGui import QPainter, QColor, QPen, QBrush, QFont
from PyQt6.QtCore import Qt, QRectclass DrawingWidget(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.init_ui()def init_ui(self):self.setWindowTitle("自定义绘图演示")self.setGeometry(100, 100, 800, 600)def paintEvent(self, event):"""重写绘制事件"""painter = QPainter(self)painter.setRenderHint(QPainter.RenderHint.Antialiasing)  # 抗锯齿# 绘制矩形painter.setPen(QPen(Qt.GlobalColor.blue, 3))painter.setBrush(QBrush(Qt.GlobalColor.lightBlue))painter.drawRect(50, 50, 200, 150)# 绘制圆形painter.setPen(QPen(Qt.GlobalColor.red, 2))painter.setBrush(QBrush(Qt.GlobalColor.yellow))painter.drawEllipse(300, 50, 150, 150)# 绘制文本painter.setFont(QFont("Arial", 20))painter.setPen(QColor(0, 100, 0))painter.drawText(500, 100, "PyQt6 绘图")# 绘制多边形painter.setPen(QPen(Qt.GlobalColor.darkGreen, 4))painter.setBrush(QBrush(Qt.GlobalColor.green))painter.drawPolygon([self.mapFromParent(self.rect().center()),self.mapFromParent(self.rect().topRight()),self.mapFromParent(self.rect().bottomRight())])# 绘制渐变色from PyQt6.QtGui import QLinearGradientgradient = QLinearGradient(50, 250, 250, 400)gradient.setColorAt(0.0, Qt.GlobalColor.white)gradient.setColorAt(1.0, Qt.GlobalColor.darkBlue)painter.setPen(QPen(Qt.GlobalColor.darkBlue, 2))painter.setBrush(QBrush(gradient))painter.drawRoundedRect(50, 250, 200, 150, 20, 20)painter.end()if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)window = DrawingWidget()window.show()sys.exit(app.exec())

四、多线程与 QThread

在 GUI 应用程序中，长时间运行的任务会阻塞事件循环，导致界面冻结。使用 QThread 可以将耗时任务移到工作线程中。

4.1 使用 QThread 处理耗时任务

# 5_multithreading.py
import sys
import time
from PyQt6.QtWidgets import (QApplication, QMainWindow, QPushButton, QProgressBar, QVBoxLayout, QWidget, QLabel)
from PyQt6.QtCore import QThread, pyqtSignal, QObjectclass Worker(QObject):"""工作线程类，用于执行耗时任务"""progress_changed = pyqtSignal(int)  # 进度改变信号result_ready = pyqtSignal(str)      # 任务完成信号finished = pyqtSignal()             # 线程结束信号def run_task(self):"""模拟耗时任务"""try:for i in range(1, 101):time.sleep(0.05)  # 模拟工作负载self.progress_changed.emit(i)self.result_ready.emit("任务完成！")except Exception as e:self.result_ready.emit(f"错误: {str(e)}")finally:self.finished.emit()class ThreadingDemo(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.init_ui()self.worker_thread = Nonedef init_ui(self):self.setWindowTitle("多线程演示")self.setGeometry(100, 100, 400, 200)central_widget = QWidget()layout = QVBoxLayout()self.status_label = QLabel("准备就绪")layout.addWidget(self.status_label)self.progress_bar = QProgressBar()layout.addWidget(self.progress_bar)self.start_button = QPushButton("开始任务")self.start_button.clicked.connect(self.start_task)layout.addWidget(self.start_button)central_widget.setLayout(layout)self.setCentralWidget(central_widget)def start_task(self):"""启动工作线程"""if self.worker_thread and self.worker_thread.isRunning():returnself.start_button.setEnabled(False)self.status_label.setText("任务进行中...")self.progress_bar.setValue(0)# 创建工作者对象和线程self.worker = Worker()self.worker_thread = QThread()# 将工作者移动到线程中self.worker.moveToThread(self.worker_thread)# 连接信号和槽self.worker_thread.started.connect(self.worker.run_task)self.worker.progress_changed.connect(self.update_progress)self.worker.result_ready.connect(self.task_finished)self.worker.finished.connect(self.worker_thread.quit)self.worker.finished.connect(self.worker.deleteLater)self.worker_thread.finished.connect(self.worker_thread.deleteLater)# 启动线程self.worker_thread.start()def update_progress(self, value):"""更新进度条"""self.progress_bar.setValue(value)def task_finished(self, result):"""任务完成处理"""self.status_label.setText(result)self.start_button.setEnabled(True)if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)window = ThreadingDemo()window.show()sys.exit(app.exec())

五、数据库集成：SQLite 与 PyQt6

PyQt6 提供了 QtSql 模块来简化数据库操作。让我们创建一个简单的笔记应用来演示数据库集成。

5.1 笔记管理应用

# 6_database_app.py
import sys
import sqlite3
from datetime import datetime
from PyQt6.QtWidgets import (QApplication, QMainWindow, QWidget, QVBoxLayout, QHBoxLayout, QListWidget, QTextEdit, QPushButton, QLineEdit, QLabel, QMessageBox, QInputDialog)
from PyQt6.QtSql import QSqlDatabase, QSqlQuery, QSqlTableModel
from PyQt6.QtCore import Qtclass NotesApp(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.current_note_id = Noneself.init_db()self.init_ui()def init_db(self):"""初始化数据库"""self.db = QSqlDatabase.addDatabase("QSQLITE")self.db.setDatabaseName("notes.db")if not self.db.open():QMessageBox.critical(self, "数据库错误", "无法打开数据库")return False# 创建表（如果不存在）query = QSqlQuery()query.exec("""CREATE TABLE IF NOT EXISTS notes (id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,title TEXT NOT NULL,content TEXT,created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,updated_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP)""")return Truedef init_ui(self):"""初始化用户界面"""self.setWindowTitle("笔记管理应用")self.setGeometry(100, 100, 900, 600)central_widget = QWidget()main_layout = QHBoxLayout()# 左侧：笔记列表left_widget = QWidget()left_layout = QVBoxLayout()self.notes_list = QListWidget()self.notes_list.currentRowChanged.connect(self.load_note)left_layout.addWidget(QLabel("笔记列表:"))left_layout.addWidget(self.notes_list)new_btn = QPushButton("新建笔记")new_btn.clicked.connect(self.new_note)left_layout.addWidget(new_btn)delete_btn = QPushButton("删除笔记")delete_btn.clicked.connect(self.delete_note)left_layout.addWidget(delete_btn)left_widget.setLayout(left_layout)left_widget.setMaximumWidth(250)# 右侧：笔记编辑区域right_widget = QWidget()right_layout = QVBoxLayout()self.title_edit = QLineEdit()self.title_edit.setPlaceholderText("笔记标题")self.title_edit.textChanged.connect(self.set_window_title)right_layout.addWidget(QLabel("标题:"))right_layout.addWidget(self.title_edit)right_layout.addWidget(QLabel("内容:"))self.content_edit = QTextEdit()right_layout.addWidget(self.content_edit)save_btn = QPushButton("保存笔记")save_btn.clicked.connect(self.save_note)right_layout.addWidget(save_btn)right_widget.setLayout(right_layout)# 添加到主布局main_layout.addWidget(left_widget)main_layout.addWidget(right_widget)central_widget.setLayout(main_layout)self.setCentralWidget(central_widget)# 加载笔记列表self.load_notes_list()def load_notes_list(self):"""加载笔记列表"""self.notes_list.clear()query = QSqlQuery("SELECT id, title FROM notes ORDER BY updated_at DESC")while query.next():note_id = query.value(0)title = query.value(1)self.notes_list.addItem(f"{title} (ID: {note_id})")self.notes_list.setCurrentRow(0)  # 选择第一项def load_note(self, row):"""加载选中的笔记"""if row == -1:return# 从列表项文本中提取 ID（实际应用中应该用更好的方式）item_text = self.notes_list.item(row).text()note_id = int(item_text.split("(ID: ")[1].rstrip(")"))query = QSqlQuery()query.prepare("SELECT title, content FROM notes WHERE id = ?")query.addBindValue(note_id)query.exec()if query.next():self.current_note_id = note_idself.title_edit.setText(query.value(0))self.content_edit.setPlainText(query.value(1))def new_note(self):"""创建新笔记"""title, ok = QInputDialog.getText(self, "新建笔记", "请输入笔记标题:")if ok and title:query = QSqlQuery()query.prepare("INSERT INTO notes (title, content) VALUES (?, ?)")query.addBindValue(title)query.addBindValue("")query.exec()self.load_notes_list()# 选择新创建的笔记self.notes_list.setCurrentRow(0)def save_note(self):"""保存当前笔记"""if not self.current_note_id:QMessageBox.warning(self, "警告", "请先选择或创建笔记")returntitle = self.title_edit.text().strip()content = self.content_edit.toPlainText()if not title:QMessageBox.warning(self, "警告", "标题不能为空")returnquery = QSqlQuery()query.prepare("UPDATE notes SET title = ?, content = ?, updated_at = datetime('now') WHERE id = ?")query.addBindValue(title)query.addBindValue(content)query.addBindValue(self.current_note_id)if query.exec():QMessageBox.information(self, "成功", "笔记已保存")self.load_notes_list()  # 刷新列表else:QMessageBox.warning(self, "错误", "保存失败")def delete_note(self):"""删除当前笔记"""if not self.current_note_id:returnreply = QMessageBox.question(self, "确认删除", "确定要删除这个笔记吗？此操作不可恢复。",QMessageBox.StandardButton.Yes | QMessageBox.StandardButton.No)if reply == QMessageBox.StandardButton.Yes:query = QSqlQuery()query.prepare("DELETE FROM notes WHERE id = ?")query.addBindValue(self.current_note_id)if query.exec():self.current_note_id = Noneself.title_edit.clear()self.content_edit.clear()self.load_notes_list()def set_window_title(self, text):"""根据笔记标题设置窗口标题"""if text:self.setWindowTitle(f"笔记管理 - {text}")else:self.setWindowTitle("笔记管理应用")def closeEvent(self, event):"""应用关闭时关闭数据库连接"""if hasattr(self, 'db') and self.db.isOpen():self.db.close()event.accept()if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)window = NotesApp()window.show()sys.exit(app.exec())

六、样式表与主题定制

PyQt6 支持使用 QSS（Qt Style Sheets）来定制应用程序的外观，语法类似于 CSS。

6.1 使用 QSS 美化界面

# 7_styling.py
import sys
from PyQt6.QtWidgets import (QApplication, QMainWindow, QWidget, QVBoxLayout,QPushButton, QLineEdit, QTextEdit, QLabel)class StyledWindow(QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.init_ui()self.apply_styles()def init_ui(self):self.setWindowTitle("样式表示例")self.setGeometry(100, 100, 500, 400)central_widget = QWidget()layout = QVBoxLayout()self.title_edit = QLineEdit()self.title_edit.setPlaceholderText("请输入标题...")layout.addWidget(self.title_edit)self.content_edit = QTextEdit()self.content_edit.setPlaceholderText("请输入内容...")layout.addWidget(self.content_edit)button_layout = QVBoxLayout()self.save_btn = QPushButton("保存")self.cancel_btn = QPushButton("取消")button_layout.addWidget(self.save_btn)button_layout.addWidget(self.cancel_btn)layout.addLayout(button_layout)central_widget.setLayout(layout)self.setCentralWidget(central_widget)def apply_styles(self):"""应用样式表"""style_sheet = """QMainWindow {background-color: #f0f0f0;}QLineEdit, QTextEdit {background-color: white;border: 2px solid #cccccc;border-radius: 5px;padding: 8px;font-size: 14px;}QLineEdit:focus, QTextEdit:focus {border-color: #4CAF50;}QPushButton {background-color: #4CAF50;border: none;color: white;padding: 10px;border-radius: 5px;font-size: 14px;font-weight: bold;}QPushButton:hover {background-color: #45a049;}QPushButton:pressed {background-color: #3d8b40;}QPushButton#cancel_btn {background-color: #f44336;}QPushButton#cancel_btn:hover {background-color: #da190b;}QPushButton#cancel_btn:pressed {background-color: #ba000d;}"""# 为取消按钮设置对象名称，以便单独设置样式self.cancel_btn.setObjectName("cancel_btn")self.setStyleSheet(style_sheet)if __name__ == '__main__':app = QApplication(sys.argv)window = StyledWindow()window.show()sys.exit(app.exec())