.NET手撸绘制TypeScript类图——下篇

在上篇的文章中，我们介绍了如何使用.NET解析TypeScript，这篇将介绍如何使用代码将类图渲染出来。

注：以防有人错过了，上篇链接如下：https://www.cnblogs.com/sdflysha/p/20191113-ts-uml-with-dotnet-1.html

类型定义渲染

不出意外，我们继续使用FlysEngine。虽然文字排版没做过，但不试试怎么知道好不好做呢？

正常实时渲染时，画一两行文字可能很容易，但绘制大量文字时，就需要引入一些排版操作了。为了实现排板，首先需要将ClassDef类扩充一下——干脆再加个RenderingClassDef类，包含一个ClassDef：

class RenderingClassDef
{
    public ClassDef Def { get; set; }

    public Vector2 Position { get; set; }

    public Vector2 Size { get; set; }

    public Vector2 Center => Position + Size / 2;
}

它包含了一些位置和大小信息，并提供了一个中间值的变量。之所以这样定义，因为这里存在了一些挺麻烦的过程，比如想想以下操作：

• 如果我想绘制放在中间的类名，我就必须知道所有行的宽度
• 如果我想绘制边框，我也必须知道所有行的高度

还好Direct2D/DirectWrite提供了方块的文字宽度、高度计算属性，通过.Metrics即可获取。有了这个，排板过程中，我认为最难处理的是y坐标了，它是一个状态机，需要实时去更新、计算y坐标的位置，绘制过程如下：

foreach (var classDef in AllClass.Values)
{
    ctx.FillRectangle(new RectangleF(classDef.Position.X, classDef.Position.Y, classDef.Size.X, classDef.Size.Y), XResource.GetColor(Color.AliceBlue));

    var position = classDef.Position;
    List<TextLayout> lines =
        classDef.Def.Properties.OrderByDescending(x => x.IsPublic).Select(x => x.ToString())
        .Concat(new string[] { "" })
        .Concat(classDef.Def.Methods.OrderByDescending(m => m.IsPublic).Select(x => x.ToString()))
        .Select(x => XResource.TextLayouts[x, FontSize])
        .ToList();

    TextLayout titleLayout = XResource.TextLayouts[classDef.Def.Name, FontSize + 3];
    float width = Math.Max(titleLayout.Metrics.Width, lines.Max(x => x.Metrics.Width)) + MarginLR * 2;
    ctx.DrawTextLayout(new Vector2(position.X + (width - titleLayout.DetermineMinWidth()) / 2 + MarginLR, position.Y), titleLayout, XResource.GetColor(Color.Black));
    ctx.DrawLine(new Vector2(position.X, position.Y + titleLayout.Metrics.Height), new Vector2(position.X + width, position.Y + titleLayout.Metrics.Height), XResource.GetColor(TextColor), 2.0f);

    float y = lines.Aggregate(position.Y + titleLayout.Metrics.Height, (y, pt) =>
    {
        if (pt.Metrics.Width == 0)
        {
            ctx.DrawLine(new Vector2(position.X, y), new Vector2(position.X + width, y), XResource.GetColor(TextColor), 2.0f);
            return y;
        }
        else
        {
            ctx.DrawTextLayout(new Vector2(position.X + MarginLR, y), pt, XResource.GetColor(TextColor));
            return y + pt.Metrics.Height;
        }
    });
    float height = y - position.Y;

    ctx.DrawRectangle(new RectangleF(position.X, position.Y, width, height), XResource.GetColor(TextColor), 2.0f);
    classDef.Size = new Vector2(width, height);
}

请注意变量y的使用，我使用了一个LINQ中的Aggregate，实时的绘制并统计y变量的最新值，让代码简化了不少。

这里我又取巧了，正常文章排板应该是x和y都需要更新，但这里每个定义都固定为一行，因此我不需要关心x的位置。但如果您想搞一些更骚的操作，如所有类型着个色，这时只需要同时更新x和y即可。

此时渲染出来效果如下：

可见类图可能太小，我们可能需要局部放大一点，然后类图之间产生了重叠，我们需要拖拽的方式来移动到正确位置。

放大和缩小

由于我们使用了Direct2D，无损的高清放大变得非常容易，首先我们需要定义一个变量，并响应鼠标滚轮事件：

Vector2 mousePos;
Matrix3x2 worldTransform = Matrix3x2.Identity;

protected override void OnMouseWheel(MouseEventArgs e)
{
    float scale = MathF.Pow(1.1f, e.Delta / 120.0f);
    worldTransform *= Matrix3x2.Scaling(scale, scale, mousePos);
}

其中魔术值1.1代表，鼠标每滚动一次，放大1.1倍。

另外mousePos变量由鼠标移动事件的X和Y坐标经worldTransform的逆变换计算而来：

protected override void OnMouseMove(MouseEventArgs e)
{
    mousePos = XResource.InvertTransformPoint(worldTransform, new Vector2(e.X, e.Y));
}

注意：

矩阵逆变换涉及一些高等数学中的线性代数知识，没必要立即掌握。只需知道矩阵变换可以变换点位置，矩阵逆变换可以恢复原点的位置。

在本文中鼠标移动的坐标是窗体提供的，换算成真实坐标，即需要进行“矩阵逆变换”——这在碰撞检测中很常见。

以防我有需要，我们还再加一个快捷键，按空格即可立即恢复缩放：

protected override void OnKeyUp(KeyEventArgs e)
{
    if (e.KeyCode == Keys.Space) worldTransform = Matrix3x2.Identity;
}

然后在OnDraw事件中，将worldTransform应用起来即可：

protected override void OnDraw(DeviceContext ctx)
{
    ctx.Clear(Color.White);
    ctx.Transform = worldTransform; // 重点
    // 其它代码...
}

运行效果如下（注意放大缩小时，会以鼠标位置为中心点进行）：

碰撞检测和拖拽

拖拽而已，为什么会和碰撞检测有关呢？

这是因为拖拽时，必须知道鼠标是否处于元素的上方，这就需要碰撞检测了。

首先给RenderingClassDef方法加一个TestPoint()方法，判断是鼠标是否与绘制位置重叠，这里我使用了SharpDX提供的RectangleF.Contains(Vector2)方法，具体算法已经不用关心，调用函数即可：

class RenderingClassDef
{
    // 其它代码...
    public bool TestPoint(Vector2 point) => new RectangleF(Position.X, Position.Y, Size.X, Size.Y).Contains(point);
}

然后在OnDraw方法中，做一个判断，如果类方框与鼠标出现重叠，则画一个宽度2.0的红色的边框，代码如下：

if (classDef.TestPoint(mousePos))
{
    ctx.DrawRectangle(new RectangleF(classDef.Position.X, classDef.Position.Y, classDef.Size.X, classDef.Size.Y), XResource.GetColor(Color.Red), 2.0f);
}

测试效果如下（注意鼠标位置和红框）：

碰撞检测做好，就能写代码拖拽了。要实现拖拽，首先需要在RenderingClassDef类中定义两个变量，用于保存其起始位置和鼠标起始位置，用于计算鼠标移动距离：

class RenderingClassDef
{
    // 其它定义...

    public Vector2? CapturedPosition { get; set; }
    
    public Vector2 OriginPosition { get; set; }
}

然后在鼠标按下、鼠标移动、鼠标松开时进行判断，如果鼠标按下时处于某个类的方框里面，则记录这两个起始值：

protected override void OnMouseDown(MouseEventArgs e)
{
    foreach (var item in this.AllClass.Values)
    {
        item.CapturedPosition = null;
    }
    
    foreach (var item in this.AllClass.Values)
    {
        if (item.TestPoint(mousePos))
        {
            item.CapturedPosition = mousePos;
            item.OriginPosition = item.Position;
            return;
        }
    }
}

如果鼠标移动时，且有类的方框处于有值的状态，则计算偏移量，并让该方框随着鼠标移动：

protected override void OnMouseMove(MouseEventArgs e)
{
    mousePos = XResource.InvertTransformPoint(worldTransform, new Vector2(e.X, e.Y));
    foreach (var item in this.AllClass.Values)
    {
        if (item.CapturedPosition != null)
        {
            item.Position = item.OriginPosition + mousePos - item.CapturedPosition.Value;
            return;
        }
    }
}

如果鼠标松开，则清除该记录值：

protected override void OnMouseUp(MouseEventArgs e)
{
    foreach (var item in this.AllClass.Values)
    {
        item.CapturedPosition = null;
    }
}

此时，运行效果如下：

类型间的关系

类型和类型之间是有依赖关系的，这也应该通过图形的方式体现出来。使用DeviceContext.DrawLine()方法即可画出线条，注意先画的会被后画的覆盖，因此这个foreach需要放在OnDraw方法的foreach语句之前：

foreach (var classDef in AllClass.Values)
{
    List<string> allTypes = classDef.Def.Properties.Select(x => x.Type).ToList();
    foreach (var kv in AllClass.Where(x => allTypes.Contains(x.Key)))
    {
        ctx.DrawLine(classDef.Center, kv.Value.Center, XResource.GetColor(Color.Gray), 2.0f);
    }
}

此时，运行效果如下：

注意：在真正的UML图中，除了依赖关系，继承关系也是需要体现的。而且线条是有箭头、且线条类型也是有讲究的，Direct2D支持自定义线条，这些都能做，权当留给各位自己去挑战尝试了。

方框顺序

现在我们不能决定哪个在前，哪个在后，想象中方框可能应该就像窗体一样，客户点击哪个哪个就应该提到最前，这可以通过一个ZIndex变量来表示，首先在RenderingClassDef类中加一个属性：

public int ZIndex { get; set; } = 0;

然后在鼠标点击事件中，判断如果击中该类的方框，则将ZIndex赋值为最大值加1：

protected override void OnClick(EventArgs e)
{
    foreach (var item in this.AllClass.Values)
    {
        if (item.TestPoint(mousePos))
        {
            item.ZIndex = this.AllClass.Values.Max(v => v.ZIndex) + 1;
        }
    }
}

然后在OnDraw方法的第二个foreach循环，改成按ZIndex从小到大排序渲染即可：

// 其它代码...
foreach (var classDef in AllClass.Values.OrderBy(x => x.ZIndex))
// 其它代码...

运行效果如下（注意我的鼠标点击和前后顺序）：

总结

其实这是一个真实的需求，我们公司写代码时要求设计文档，通常我们都使用ProcessOn等工具来绘制，但前端开发者通过需要面对好几屏幕的类、方法和属性，然后弄将其名称、参数和类型一一拷贝到该工具中，这是一个需要极大耐心的工作。

“哪里有需求，哪里就有办法”，这个小工具也许能给我们的客户少许帮助，我正准备“说干就干”时——有人提醒我，我们的开发流程要先出文档，再写代码。所以……理论上不应该存在这种工具