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图形渲染系统架构文档

系统概述

本系统提供跨平台的2D图形渲染能力，支持多种渲染后端(Swing/SVG/Legacy)，采用桥接模式将渲染接口与实现分离。

核心架构

1. 桥接模式 (渲染架构)

• 问题：渲染接口与实现需要解耦，支持多种渲染后端

• 方案：

  public interface Renderer { /* 抽象接口 */ }
  public class SwingRenderer implements Renderer { /* 具体实现 */ }
  public class SVGRenderer implements Renderer { /* 具体实现 */ }
  public class LegacyRendererAdapter implements Renderer { /* 适配器 */ }

• 优点：

  • 渲染接口与实现独立演化
  • 新增渲染器不影响客户端代码
  • 运行时切换渲染实现

5. 适配器模式 (Legacy兼容)

• 问题：整合旧版渲染系统

• 方案：

  public class LegacyRendererAdapter implements Renderer {
      private LegacyRenderer legacyRenderer;
      // 适配方法调用...
  }

• 适配逻辑：

  • 转换方法签名(drawCircle → drawLegacyCircle)
  • 添加新系统的参数校验
  • 异常转换处理

2. 工厂模式 (对象创建)

• 问题：图形对象创建需要统一管理和参数校验

• 方案：

  public interface ShapeFactory {
      Circle createCircle(int x, int y, int radius);
      Rectangle createRectangle(int x, int y, int width, int height);
      // 其他工厂方法...
  }

• 实现特点：

  • 内置参数校验(半径/宽度必须>0)
  • 统一的创建接口
  • 支持扩展新图形类型

• 优点：

  • 封装复杂创建逻辑
  • 集中参数校验
  • 客户端与具体类解耦

3. 命令模式 (Undo/Redo实现)

• 问题：需要支持图形操作的撤销/重做功能

• 方案：

  public interface Command {
      void execute();
      void undo();
      void redo();
  }
  
  public class UndoManager {
      private Stack<Command> undoStack;
      private Stack<Command> redoStack;
  }

• 典型实现类：

  • AddShapeCommand: 添加图形命令
  • DeleteShapeCommand: 删除图形命令
    
  • MoveShapeCommand: 移动图形命令

• 工作流程：

  1. 执行命令时压入undo栈
  2. 撤销时从undo栈弹出并执行undo()
  3. 重做时从redo栈弹出并执行execute()

• 优点：

  • 操作封装为对象
  • 支持无限级撤销/重做
  • 命令可组合

4. 观察者模式 (变更通知)

• 问题：需要通知图形状态变化

• 方案：

  public interface ShapeObserver {
      void onShapeChanged();
  }
  
  public class LoggingShapeObserver implements ShapeObserver {
      // 记录带时间戳的日志
  }

• 通知机制：

  • 图形变更时调用所有观察者
  • 支持多个观察者实例
  • 异步通知避免阻塞

• 应用场景：

  • 日志记录
  • UI刷新
  • 持久化触发

5. 访问者模式 (Visitor Pattern)

• ExportVisitor接口支持不同格式导出
• JSONExportVisitor/XMLExportVisitor具体实现

核心组件

1. 渲染器接口 (Renderer)

public interface Renderer {
    // 设置绘制样式
    void setStyle(String stroke, String fill, int width);
    
    // 获取渲染上下文
    Object getContext();
    
    // 帧控制
    void beginFrame();
    void endFrame();
    
    // 图形绘制方法
    void drawCircle(int x, int y, int radius);
    void drawRectangle(int x, int y, int width, int height);
    void drawEllipse(int x, int y, int width, int height);
    void drawTriangle(int x1, int y1, int x2, int y2, int x3, int y3);
}

2. Swing渲染器 (SwingRenderer)

• 特性：
  • 基于Java Swing的Graphics2D
  • 内置抗锯齿处理
  • 默认蓝色2px线条样式
• 使用示例：

SwingRenderer renderer = new SwingRenderer();
renderer.setGraphics(graphics2D); // 必须设置绘图上下文
renderer.drawCircle(100, 100, 50);

3. SVG渲染器 (SVGRenderer)

• 特性：
  • 生成标准SVG XML输出
  • 轻量级无外部依赖
  • 支持控制台输出或字符串构建
• 使用示例：

SVGRenderer renderer = new SVGRenderer();
renderer.beginFrame();
renderer.drawCircle(100, 100, 50);
renderer.endFrame(); // 输出SVG到控制台

• 输出格式：

<svg xmlns='http://www.w3.org/2000/svg'>
  <circle cx='100' cy='100' r='50'/>
</svg>

4. 旧版渲染适配器 (LegacyRendererAdapter)

• 适配逻辑：
  • 将新接口转换为旧版接口调用
  • 添加参数校验
  • 同步方法调用
• 使用示例：

LegacyRenderer legacy = new LegacyRendererImpl();
Renderer adapter = new LegacyRendererAdapter(legacy);
adapter.drawCircle(100, 100, 50); // 调用旧版实现

5. 远程渲染代理 (RemoteRendererProxy)

• 特性：
  • 透明代理真实渲染器
  • 内置重试机制(默认3次)
  • 调用日志记录
• 使用示例：

Renderer realRenderer = new SwingRenderer();
Renderer proxy = new RemoteRendererProxy(realRenderer);
proxy.drawCircle(100, 100, 50); // 通过代理调用

典型工作流程

1. 通过RendererFactory获取渲染器实例
2. 使用ShapeFactory创建图形对象
3. 执行Command操作图形
4. 渲染器将图形绘制到目标
5. 观察者记录变更
6. 访问者导出图形数据

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