高级特性:React Diagrams连接与路由系统
本文深入探讨了React Diagrams的高级连接与路由系统,涵盖了默认连接模型与自定义连接实现、智能路由算法与路径规划、连接标签与交互式编辑以及Dagre自动布局集成四个核心模块。详细分析了默认连接模型的配置选项、贝塞尔曲线算法和自定义连接实现方式,介绍了基于Jump Point Search的智能路由算法及其矩阵计算优化策略,阐述了交互式标签系统的架构和实现方法,并讲解了Dagre自动布局引擎的配置选项和应用场景。
默认连接模型与自定义连接实现
React Diagrams提供了强大而灵活的连接系统,允许开发者使用开箱即用的默认连接模型,也可以根据特定需求创建完全自定义的连接实现。本节将深入探讨默认连接模型的核心特性以及如何构建自定义连接。
默认连接模型(DefaultLinkModel)
默认连接模型是React Diagrams提供的基础连接实现,具备完整的连接功能和丰富的配置选项。它继承自核心的LinkModel基类,提供了贝塞尔曲线路径计算、序列化/反序列化支持以及样式配置等功能。
核心配置选项
默认连接模型支持以下配置参数:
| 配置项 | 类型 | 默认值 | 描述 |
|---|---|---|---|
width | number | 3 | 连接线宽度 |
color | string | 'gray' | 连接线颜色 |
selectedColor | string | 'rgb(0,192,255)' | 选中状态颜色 |
curvyness | number | 50 | 曲线弯曲程度 |
type | string | 'default' | 连接类型标识符 |
贝塞尔曲线路径计算
默认连接模型使用贝塞尔曲线算法来生成平滑的连接路径:
getSVGPath(): string {
if (this.points.length == 2) {
const curve = new BezierCurve();
curve.setSource(this.getFirstPoint().getPosition());
curve.setTarget(this.getLastPoint().getPosition());
curve.setSourceControl(this.getFirstPoint().getPosition().clone());
curve.setTargetControl(this.getLastPoint().getPosition().clone());
if (this.sourcePort) {
curve.getSourceControl().translate(...this.calculateControlOffset(this.getSourcePort()));
}
if (this.targetPort) {
curve.getTargetControl().translate(...this.calculateControlOffset(this.getTargetPort()));
}
return curve.getSVGCurve();
}
}
连接控制点偏移计算
根据端口对齐方式计算控制点偏移量:
calculateControlOffset(port: PortModel): [number, number] {
if (port.getOptions().alignment === PortModelAlignment.RIGHT) {
return [this.options.curvyness, 0];
} else if (port.getOptions().alignment === PortModelAlignment.LEFT) {
return [-this.options.curvyness, 0];
} else if (port.getOptions().alignment === PortModelAlignment.TOP) {
return [0, -this.options.curvyness];
}
return [0, this.options.curvyness];
}
自定义连接实现
React Diagrams支持通过继承和重写来创建完全自定义的连接模型。以下是两种常见的自定义连接实现方式:
1. 简单样式自定义
通过继承DefaultLinkModel并重写配置选项来实现简单的样式自定义:
export class AdvancedLinkModel extends DefaultLinkModel {
constructor() {
super({
type: 'advanced',
width: 10,
color: 'rgba(255,0,0,0.5)',
selectedColor: 'rgb(255,100,100)'
});
}
}
2. 复杂交互自定义
创建完全自定义的连接组件,实现复杂的交互效果:
export class AdvancedLinkWidget extends React.Component<AdvancedLinkWWidgetProps> {
generatePoint = (point: PointModel): JSX.Element => {
return (
<DefaultLinkPointWidget
key={point.getID()}
point={point as any}
colorSelected={this.props.link.getOptions().selectedColor ?? ''}
color={this.props.link.getOptions().color}
/>
);
};
generateLink = (path: string, extraProps: any, id: string | number): JSX.Element => {
return (
<DefaultLinkSegmentWidget
key={`link-${id}`}
path={path}
diagramEngine={this.props.diagramEngine}
factory={this.props.diagramEngine.getFactoryForLink(this.props.link)}
link={this.props.link}
extras={extraProps}
/>
);
};
// 自定义箭头组件
generateArrow(point: PointModel, previousPoint: PointModel): JSX.Element {
return (
<CustomLinkArrowWidget
key={point.getID()}
point={point as any}
previousPoint={previousPoint as any}
colorSelected={this.props.link.getOptions().selectedColor}
color={this.props.link.getOptions().color}
/>
);
}
render() {
// 渲染逻辑...
}
}
自定义连接工厂
每个自定义连接都需要对应的工厂类来负责创建模型和组件:
export class AdvancedLinkFactory extends DefaultLinkFactory {
constructor() {
super('advanced');
}
generateModel(): AdvancedLinkModel {
return new AdvancedLinkModel();
}
generateReactWidget(event): JSX.Element {
return <AdvancedLinkWidget link={event.model} diagramEngine={this.engine} />;
}
}
自定义端口模型
为了支持特定类型的连接,通常需要创建自定义端口模型:
export class AdvancedPortModel extends DefaultPortModel {
createLinkModel(): AdvancedLinkModel | null {
return new AdvancedLinkModel();
}
}
动态连接效果实现
以下是一个实现动态流动效果的连接组件示例:
export class AdvancedLinkSegment extends React.Component<{ model: AdvancedLinkModel; path: string }> {
path: SVGPathElement;
circle: SVGCircleElement;
callback: () => any;
percent: number;
handle: any;
mounted: boolean;
componentDidMount() {
this.mounted = true;
this.callback = () => {
if (!this.circle || !this.path) return;
this.percent += 2;
if (this.percent > 100) this.percent = 0;
let point = this.path.getPointAtLength(
this.path.getTotalLength() * (this.percent / 100.0)
);
this.circle.setAttribute('cx', '' + point.x);
this.circle.setAttribute('cy', '' + point.y);
if (this.mounted) requestAnimationFrame(this.callback);
};
requestAnimationFrame(this.callback);
}
render() {
return (
<>
<path
fill="none"
ref={(ref) => { this.path = ref; }}
strokeWidth={this.props.model.getOptions().width}
stroke="rgba(255,0,0,0.5)"
d={this.props.path}
/>
<circle
ref={(ref) => { this.circle = ref; }}
r={10}
fill="orange"
/>
</>
);
}
}
连接系统架构
React Diagrams的连接系统采用分层架构设计:
最佳实践
- 类型标识符:为每个自定义连接类型设置唯一的
type标识符 - 样式继承:尽量继承默认实现,只重写需要自定义的部分
- 性能优化:对于动画效果,使用
requestAnimationFrame而不是setInterval - 响应式设计:确保自定义连接在不同屏幕尺寸和设备上都能正常显示
- 可访问性:为连接添加适当的ARIA属性和键盘导航支持
通过灵活运用默认连接模型和自定义连接实现,开发者可以创建出既美观又功能强大的图表连接系统,满足各种复杂的业务需求。
智能路由算法与路径规划
React Diagrams的智能路由系统是其最强大的功能之一,它能够自动计算连接线的最佳路径,避免与其他节点和元素发生碰撞。这一功能基于先进的路径查找算法和矩阵计算技术,为复杂图表提供了智能化的连接解决方案。
路径查找算法核心原理
智能路由系统使用Jump Point Search (JPS)算法,这是一种优化的A*搜索算法变体,专门用于网格环境中的路径规划。系统将整个画布转换为一个二维矩阵,其中:
0表示可通行的空闲区域1表示被节点或端口占据的障碍区域
// 路径查找算法实现核心
const pathFinderInstance = new PF.JumpPointFinder({
heuristic: PF.Heuristic.manhattan,
diagonalMovement: PF.DiagonalMovement.Never
});
矩阵计算与性能优化
为了平衡计算精度和性能,系统引入了路由缩放因子(ROUTING_SCALING_FACTOR),默认值为5。这意味着每5个像素在矩阵中被压缩为1个单元,大幅减少了计算复杂度:
路由矩阵的双层结构
系统维护两种不同类型的矩阵来支持智能路由:
1. 画布矩阵 (Canvas Matrix)
表示整个可用画布区域的可通行状态矩阵:
// 画布矩阵示例
[
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
]
2. 路由矩阵 (Routing Matrix)
包含障碍物信息的矩阵,用于实际路径计算:
// 路由矩阵示例(1表示障碍物)
[
[0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0],
[0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1],
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1],
[1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
[1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
]
智能路由的工作流程
智能路由的计算过程遵循一个精心设计的多阶段流程:
路径计算的具体实现
路径计算分为三个主要阶段:
1. 直接路径计算
首先尝试计算起点到终点的直接路径:
calculateDirectPath(from: PointModel, to: PointModel): number[][] {
const matrix = this.factory.getCanvasMatrix();
const grid = new PF.Grid(matrix);
return pathFinderInstance.findPath(
this.factory.translateRoutingX(Math.floor(from.getX() / this.factory.ROUTING_SCALING_FACTOR)),
this.factory.translateRoutingY(Math.floor(from.getY() / this.factory.ROUTING_SCALING_FACTOR)),
this.factory.translateRoutingX(Math.floor(to.getX() / this.factory.ROUTING_SCALING_FACTOR)),
this.factory.translateRoutingY(Math.floor(to.getY() / this.factory.ROUTING_SCALING_FACTOR)),
grid
);
}
2. 连接起点终点坐标确定
找到路径中第一个和最后一个可通行的点:
calculateLinkStartEndCoords(
matrix: number[][],
path: number[][]
): {
start: { x: number; y: number };
end: { x: number; y: number };
pathToStart: number[][];
pathToEnd: number[][];
}
3. 动态路径生成
结合障碍物信息生成最终路径:
calculateDynamicPath(
routingMatrix: number[][],
start: { x: number; y: number },
end: { x: number; y: number },
pathToStart: number[][],
pathToEnd: number[][]
) {
const grid = new PF.Grid(routingMatrix);
const dynamicPath = pathFinderInstance.findPath(start.x, start.y, end.x, end.y, grid);
const pathCoords = pathToStart
.concat(dynamicPath, pathToEnd)
.map((coords) => [
this.factory.translateRoutingX(coords[0], true),
this.factory.translateRoutingY(coords[1], true)
]);
return PF.Util.compressPath(pathCoords);
}
障碍物标记机制
系统能够智能识别和标记各种类型的障碍物:
| 障碍物类型 | 标记方式 | 影响范围 |
|---|---|---|
| 节点 (Nodes) | 节点边界区域 | 节点位置 + 1像素缓冲 |
| 端口 (Ports) | 端口所在区域 | 端口位置 + 1像素缓冲 |
| 连接点 (Points) | 连接线转折点 | 单个像素点 |
坐标转换与矩阵调整
为了处理负坐标情况,系统实现了智能的坐标转换机制:
translateRoutingX(x: number, reverse: boolean = false) {
return x + this.hAdjustmentFactor * (reverse ? -1 : 1);
}
translateRoutingY(y: number, reverse: boolean = false) {
return y + this.vAdjustmentFactor * (reverse ? -1 : 1);
}
性能优化策略
智能路由系统采用了多种性能优化技术:
- 矩阵压缩:通过ROUTING_SCALING_FACTOR减少计算维度
- 延迟计算:只在需要时重新计算路由矩阵
- 路径压缩:使用PF.Util.compressPath优化路径点数量
- 缓存机制:缓存矩阵计算结果避免重复计算
实际应用示例
以下是一个使用智能路由的典型示例:
// 创建智能路由连接工厂
const pathfinding = engine.getLinkFactories().getFactory<PathFindingLinkFactory>(
PathFindingLinkFactory.NAME
);
// 创建智能路由连接
const link = port1.link(port2, pathfinding);
// 手动触发路由计算(可选)
pathfinding.calculateRoutingMatrix();
智能路由算法使React Diagrams能够处理复杂的图表布局场景,自动避开障碍物并找到最优连接路径,大大提升了图表的可读性和用户体验。这种基于网格的路径规划方法既保证了计算的准确性,又通过巧妙的优化策略确保了性能表现。
连接标签与交互式编辑
在React Diagrams中,连接标签是图表示例中不可或缺的重要组成部分,它们为连接线提供了丰富的上下文信息和交互能力。连接标签系统设计精巧,支持高度自定义,允许开发者创建各种复杂的交互式标签体验。
标签模型架构
React Diagrams的标签系统基于分层的模型架构,每个标签都是LabelModel的实例。核心的标签模型类提供了基础功能,而开发者可以通过继承来创建自定义标签。
默认标签实现
React Diagrams提供了开箱即用的默认标签实现DefaultLabelModel,它包含了基本的文本标签功能:
// 默认标签模型定义
export class DefaultLabelModel extends LabelModel<DefaultLabelModelGenerics> {
constructor(options: DefaultLabelModelOptions = {}) {
super({
offsetY: options.offsetY == null ? -23 : options.offsetY,
type: 'default',
...options
});
}
setLabel(label: string) {
this.options.label = label;
}
}
默认标签的渲染组件采用简单的样式设计,提供清晰的视觉反馈:
// 默认标签Widget实现
export class DefaultLabelWidget extends React.Component<DefaultLabelWidgetProps> {
render() {
return <S.Label>{this.props.model.getOptions().label}</S.Label>;
}
}
交互式可编辑标签
创建交互式可编辑标签需要实现三个核心组件:模型、Widget和工厂。让我们深入分析每个组件的实现细节。
可编辑标签模型
可编辑标签模型扩展了基础标签模型,添加了值存储和序列化功能:
export class EditableLabelModel extends LabelModel {
value: string;
constructor(options: EditableLabelOptions = {}) {
super({
...options,
type: 'editable-label'
});
this.value = options.value || '';
}
serialize() {
return {
...super.serialize(),
value: this.value
};
}
deserialize(event: DeserializeEvent<this>): void {
super.deserialize(event);
this.value = event.data.value;
}
}
交互式标签Widget
可编辑标签Widget实现了完整的交互逻辑,包括输入框和按钮操作:
export const EditableLabelWidget: React.FunctionComponent<FlowAliasLabelWidgetProps> = (props) => {
const [str, setStr] = React.useState(props.model.value);
return (
<S.Label>
<input
value={str}
onChange={(event) => {
const newVal = event.target.value;
// 更新组件内部状态
setStr(newVal);
// 同时更新模型对象
props.model.value = newVal;
}}
/>
<button onClick={() => action('model eventDidFire')('You clicked the button')}>
Click me!
</button>
</S.Label>
);
};
标签工厂注册
每个自定义标签都需要对应的工厂类来管理创建和渲染:
export class EditableLabelFactory extends AbstractReactFactory<EditableLabelModel, DiagramEngine> {
constructor() {
super('editable-label');
}
generateModel(): EditableLabelModel {
return new EditableLabelModel();
}
generateReactWidget(event: GenerateWidgetEvent<EditableLabelModel>): JSX.Element {
return <EditableLabelWidget model={event.model} />;
}
}
标签定位算法
React Diagrams使用智能的标签定位算法,确保标签始终沿着连接线正确放置:
定位算法的核心实现位于LabelWidget组件中:
findPathAndRelativePositionToRenderLabel = (index: number): { path: SVGPathElement; position: number } => {
const link = this.props.label.getParent();
const lengths = link.getRenderedPath().map((path) => path.getTotalLength());
let labelPosition = lengths.reduce((sum, length) => sum + length, 0) *
(index / (link.getLabels().length + 1));
let pathIndex = 0;
while (pathIndex < link.getRenderedPath().length) {
if (labelPosition - lengths[pathIndex] < 0) {
return {
path: link.getRenderedPath()[pathIndex],
position: labelPosition
};
}
labelPosition -= lengths[pathIndex];
pathIndex++;
}
};
标签与连接的集成
标签通过连接模型的addLabel方法集成到连接中:
// 向连接添加标签的示例
const link1 = port1.link(port2);
link1.addLabel(
new EditableLabelModel({
value: '可编辑的连接标签'
})
);
连接模型维护一个标签数组,支持多个标签同时存在:
export class LinkModel<G extends LinkModelGenerics = LinkModelGenerics> {
protected labels: LabelModel[];
addLabel(label: LabelModel) {
label.setParent(this);
this.labels.push(label);
}
getLabels() {
return this.labels;
}
}
高级标签特性
动态样式控制
标签支持基于状态的动态样式变化,可以通过模型监听器实现:
// 监听标签模型变化实现动态样式
labelModel.registerListener({
// 当标签值变化时更新样式
valueChanged: (event) => {
const labelElement = document.getElementById(`label-${labelModel.getID()}`);
if (labelElement) {
labelElement.style.backgroundColor = event.value.length > 0 ? '#e8f5e8' : '#ffe6e6';
}
}
});
键盘交互支持
增强标签的键盘交互体验:
const handleKeyPress = (event: React.KeyboardEvent) => {
if (event.key === 'Enter') {
// 完成编辑
event.currentTarget.blur();
} else if (event.key === 'Escape') {
// 取消编辑,恢复原值
setStr(props.model.value);
event.currentTarget.blur();
}
};
// 在input中添加键盘事件处理
<input
value={str}
onChange={handleChange}
onKeyDown={handleKeyPress}
onBlur={handleBlur}
/>
验证与反馈
为标签添加输入验证机制:
const validateInput = (value: string): ValidationResult => {
if (value.length === 0) {
return { isValid: false, message: '标签内容不能为空' };
}
if (value.length > 50) {
return { isValid: false, message: '标签内容不能超过50个字符' };
}
return { isValid: true, message: '' };
};
// 在onChange中添加验证
onChange={(event) => {
const newVal = event.target.value;
const validation = validateInput(newVal);
if (validation.isValid) {
setStr(newVal);
props.model.value = newVal;
} else {
// 显示错误信息
setError(validation.message);
}
}}
性能优化考虑
当处理大量交互式标签时,性能优化至关重要:
- 使用React.memo 避免不必要的重渲染
- 防抖处理 对频繁的输入事件进行防抖
- 虚拟化 对不可见区域的标签进行虚拟化处理
- 选择性更新 只更新发生变化的标签
// 使用React.memo优化标签组件
const OptimizedEditableLabelWidget = React.memo(EditableLabelWidget, (prevProps, nextProps) => {
return prevProps.model.value === nextProps.model.value &&
prevProps.model.getID() === nextProps.model.getID();
});
实际应用场景
交互式连接标签在以下场景中特别有用:
| 应用场景 | 标签功能 | 交互需求 |
|---|---|---|
| 数据流程图 | 显示数据转换规则 | 可编辑的转换描述 |
| 工作流设计 | 标注处理条件 | 条件表达式编辑 |
| 网络拓扑图 | 标识连接带宽 | 带宽数值输入 |
| 业务流程 | 注明处理时间 | 时间参数配置 |
通过React Diagrams强大的标签系统,开发者可以创建出既美观又功能丰富的图表应用,满足各种复杂的业务需求。标签系统的可扩展性确保了无论需求如何变化,都能通过适当的自定义来实现所需的交互体验。
Dagre自动布局集成与应用
在React Diagrams的高级特性中,Dagre自动布局系统提供了强大的图形自动排列能力,能够将杂乱的节点连接关系转换为清晰、有序的可视化布局。Dagre是基于Graphviz的JavaScript实现,专门用于有向图的自动布局计算。
DagreEngine核心架构
DagreEngine是React Diagrams与Dagre布局库的桥梁,提供了完整的自动布局功能。其核心架构包含以下关键组件:
export interface DagreEngineOptions {
graph?: GraphLabel; // Dagre图配置
includeLinks?: boolean; // 是否重新布局连接线
nodeMargin?: number; // 节点间距
}
export class DagreEngine {
options: DagreEngineOptions;
constructor(options: DagreEngineOptions = {}) {
this.options = options;
}
redistribute(model: DiagramModel): void;
refreshLinks(diagram: DiagramModel): void;
}
布局配置详解
DagreEngine支持丰富的布局配置选项,通过GraphLabel对象进行精细控制:
| 配置项 | 类型 | 默认值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| rankdir | string | 'TB' | 布局方向:TB(从上到下)、BT(从下到上)、LR(从左到右)、RL(从右到左) |
| ranker | string | 'network-simplex' | 层级排序算法:network-simplex、tight-tree、longest-path |
| marginx | number | 0 | 水平边距 |
| marginy | number | 0 | 垂直边距 |
| nodesep | number | 50 | 节点间距 |
| edgesep | number | 10 | 边间距 |
| ranksep | number | 50 | 层级间距 |
自动布局流程
Dagre自动布局的执行遵循清晰的流程:
实际应用示例
以下是一个完整的Dagre自动布局集成示例:
import { DagreEngine, DiagramModel, DefaultNodeModel } from '@projectstorm/react-diagrams';
// 创建Dagre引擎实例
const dagreEngine = new DagreEngine({
graph: {
rankdir: 'LR', // 从左到右布局
ranker: 'longest-path', // 使用最长路径算法
marginx: 25, // 水平边距
marginy: 25 // 垂直边距
},
includeLinks: true, // 包含连接线重新布局
nodeMargin: 25 // 节点间距
});
// 执行自动布局
function autoDistribute(engine: DiagramEngine) {
const model = engine.getModel();
dagreEngine.redistribute(model);
engine.repaintCanvas();
}
// 仅刷新连接线布局
function refreshLinksOnly(engine: DiagramEngine) {
const model = engine.getModel();
dagreEngine.refreshLinks(model);
engine.repaintCanvas();
}
布局算法比较
Dagre提供了多种层级排序算法,每种算法适用于不同的场景:
| 算法 | 适用场景 | 特点 | 性能 |
|---|---|---|---|
| network-simplex | 通用场景 | 平衡性好,布局美观 | 中等 |
| tight-tree | 树状结构 | 紧凑布局,节省空间 | 较快 |
| longest-path | 复杂网络 | 处理长路径优化 | 较慢 |
高级布局策略
对于复杂图表的布局,可以采用分层策略:
// 分层布局策略
function hierarchicalLayout(engine: DiagramEngine, layers: string[][]) {
const model = engine.getModel();
const dagreEngine = new DagreEngine({
graph: {
rankdir: 'TB',
ranker: 'network-simplex',
marginx: 20,
marginy: 20
},
includeLinks: true,
nodeMargin: 30
});
// 手动设置节点层级
layers.forEach((layerNodes, rank) => {
layerNodes.forEach(nodeId => {
const node = model.getNode(nodeId);
if (node) {
// 设置节点层级约束
node.setExtras({ ...node.getExtras(), rank });
}
});
});
dagreEngine.redistribute(model);
engine.repaintCanvas();
}
性能优化建议
在处理大规模图表时,需要注意以下性能优化点:
- 批量操作:避免频繁调用布局方法,尽量一次性完成所有布局计算
- 增量布局:对于动态变化的图表,采用增量式布局策略
- 缓存机制:对稳定不变的子图进行布局结果缓存
- 异步计算:将布局计算放在Web Worker中执行,避免阻塞UI线程
常见问题处理
在实际使用中可能会遇到以下常见问题及解决方案:
问题1:布局重叠
// 增加节点间距解决重叠
const dagreEngine = new DagreEngine({
graph: { nodesep: 80, ranksep: 100 },
includeLinks: true,
nodeMargin: 40
});
问题2:连接线交叉
// 使用更优的排序算法减少交叉
const dagreEngine = new DagreEngine({
graph: { ranker: 'network-simplex' },
includeLinks: true,
nodeMargin: 30
});
问题3:布局方向不符合预期
// 调整布局方向
const dagreEngine = new DagreEngine({
graph: { rankdir: 'LR' }, // 改为从左到右
includeLinks: true,
nodeMargin: 25
});
Dagre自动布局系统为React Diagrams提供了强大的自动化排列能力,通过合理的配置和策略选择,可以生成清晰、美观的图表布局,大大提升了复杂数据可视化的用户体验。
总结
React Diagrams提供了强大而灵活的连接与路由系统,通过默认连接模型和完全可自定义的实现方式,开发者可以创建各种复杂的图表应用。智能路由算法基于先进的路径查找技术和矩阵计算优化,能够自动避开障碍物并找到最优连接路径。交互式标签系统支持丰富的编辑功能和用户体验优化,而Dagre自动布局引擎则提供了专业的图形排列能力。这些高级特性的有机结合,使React Diagrams成为处理复杂数据可视化需求的强大工具,兼顾了功能性、美观性和性能表现。
创作声明:本文部分内容由AI辅助生成(AIGC),仅供参考



