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基于 OpenHarmony 鸿蒙开发的表格渲染引擎

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OpenHarmonySheet

基于 Canvas 实现的高性能 Excel 表格引擎组件 OpenHarmonySheet

由于大部分前端项目渲染层是使用框架根据排版模型树结构逐层渲染的,整棵渲染树也是与排版模型树一一对应。因此,整个渲染的节点也非常多。项目较大时,性能会受到较大的影响。

为了提升渲染性能,提供更优质的编辑体验从 DOM 更换成 Canvas 渲染,方便开发者构建重前端大型在线文档项目,在国内外实现类似引擎的公司仅仅只有几家,如:腾讯文档,金山文档和谷歌文档等。

在项目中引入 <Sheet></Sheet> 组件即可,使用方法如下:

<element name="Sheet" src="../../components/index.hml"></element>

<Sheet
  sheet="{{sheet}}"
  @sheet-show="sheetShow"
  @sheet-hide="sheetHide"
  @click-cell-start="clickCellStart"
  @click-cell-end="clickCellEnd"
  @click-cell-longpress="clickCellLongpress"
  @change="change"
></Sheet>

生命周期和事件

  • sheet 表格数据
  • @sheet-show 表格显示
  • @sheet-hide 表格隐藏
  • @click-cell-start 单元格点击前
  • @click-cell-end 单元格点击后
  • @click-cell-longpress 长按表格
  • @change 修改单元格数据

比如,我们在示例中可以监听 长按 事件,当用户 长按 的时候弹出 对话框,示例代码如下:

clickCellLongpress(evt) {
    prompt.showDialog({
        buttons: [{
            text: '测试',
            color: '#666666',
        }],
    });
}

以上所有的接口都会返回一个详细的 sheet 对象,里面含有以下信息:

  • el 表格的节点
  • textarea 单元格输入框节点
  • viewport 单元格高亮选框
  • table 单元格操作对象
sheetShow(sheet) {
    this.el = sheet.detail.el;
    this.textarea = sheet.detail.textarea;
    this.viewport = sheet.detail.viewport;
    this.table = sheet.detail.table;
}

API 接口

渲染引擎封装好了常用的表格数据操作等接口。

  • this.table.xxx

用于帮助你操作单元格的所有数据和格式,也极大方便你自定义一个功能完整的工具栏:

  • this.viewport.xxx

用于帮助你操作单元格上层的高亮选框。

  • this.textarea.xxx

this.textarea 是对鸿蒙的原生 <textarea> 组件的封装接口,用于帮助你接受用户在界面中的输入,然后配合 this.table.xx 将数据层的数据渲染到表格渲染层,这里的输入需要真机调试,因为真机有自带输入法,实测 Previewer 无效。

初始化表格渲染层

import Table from "./sheet/";
this.el = this.$refs.canvas;
this.table = Table.create(this.el, 850, 800).render();

初始化选区层

viewport 用于创建和控制单元格高亮选框,绘制在单元格上层,输入框下层,支持列选择,行选择和范围选择。

this.viewport = new Viewport(this.table).render();

初始化表格数据

在任何情况,你都可以使用 .cell 方法全局更新任一位置的数据。

this.table.cell((ri, ci) => `${ri}-${ci}`).render();

合并单元格

在表格中这是一个常用的方法,我们可以打碎局部单元格做合并操作。

this.table.merges(["G9:H11", "B9:D11"]).render();

设置列表行头

可以设置你的列表行头和其高度。

this.table.colHeader({ height: 50, rows: 2 }).render();

冻结区域

某些情况,我们在查阅表格的时候,我们可能需要固定某些行和某些列的单元格来提高表格阅读性,此时 .freeze 就可以派上用场。

this.table.freeze("C6").render();

滚动区域

一般配合冻结区域使用,让冻结区域以外的选区可以做滚动操作。

this.table.scrollRows(2).scrollCols(1).render();

设置选区

非特殊情况你不需要花费时间去操作单元格选框,正常情况选框接受你单元格的相对位置来绘制。

const range = this.viewport.range(
  evt.changedTouches[0].localX,
  evt.changedTouches[0].localY
);
this.table.selection(range);
this.viewport.render(this.table.$draw);

单元格,行和列接口

单元格,行和列表格结构如下:

col 列col 列
row 行cell 单元格cell 单元格
row 行cell 单元格cell 单元格

我们可以使用以下方法更新单元格第二行第二列的数据为 8848,颜色为红色:

this.table
  .cell((ri, ci) => {
    if (ri === 2 && ci === 2) {
      return {
        text: "8848",
        style: {
          color: "red",
        },
      };
    }
    return this.sheet?.[ri]?.[ci] || "";
  })
  .render();

当然你可以精心定制每一个单元格的数据,这些数据可以来自于你的后端服务器,也可以来自于客户端的输入,配合客户端和服务端的存储能力,将数据持久化保存。

this.sheet = [
  ["💣", "💣", "💣"],
  ["💣", "🙉", "💣"],
  ["💣", "💣", "💣"],
];
this.table.cell((ri, ci) => this.sheet?.[ri]?.[ci] || "").render();

如果想操作更多单元格,行和列的数据和样式结构,比如行高度,列高度,单元格边框,字体排版,内外边距,下划线,背景色和旋转角度等,具体可以参考以下接口,支持各种丰富的多样的改动:

{
  row: { height, hide, autoFit },
  col: { width, hide, autoFit },
  cell: {
    text,
    style: {
      border, fontSize, fontName,
      bold, italic, color, bgcolor,
      align, valign, underline, strike,
      rotate, textwrap, padding,
    },
    type: text | button | link | checkbox | radio | list | progress | image | imageButton | date,
  }
}

其他接口

除此之外还提供其他完整的表格操作接口等待你的探索:

  • scrollRows
  • scrollCols
  • cell
  • row
  • cellStyle
  • freeze
  • merges
  • colHeader
  • render
  • selection
  • onClick
  • onSelected
  • focus
  • selectionStyle
  • headerCellStyle
  • freezeLineStyle
  • headerLineStyle
  • target
  • scrollCols
  • scrollRows
  • startCol
  • startRow

效果演示

我们将上面常见的接口做了一些演示,运行 OpenHarmonySheet长按任一单元格弹出对话框并点击对应选项即可查看常用接口的运行结果,此演示仅供参考,更多实际使用场景请参考文档实现:




实现方案

在谈谈实现方案之前,我们先讲讲表格渲染有多复杂,表格的渲染一般来说有两种实现方案:

  • DOM 渲染。
  • Canvas 渲染。

业界比较出名的 handsontable 开源库就是基于 DOM 实现渲染,同等渲染结果,需要对 DOM 节点进行精心的设计与构造,但显而易见十万、百万单元格的 DOM 渲染会产生较大的性能问题。因此,如今很多在线表格实现都是基于 Canvas 和叠加 DOM 来实现的,但使用 Canvas 实现需要考虑可视区域、滚动操作、画布层级关系,也有 Canvas 自身面临的一些性能问题,包括 Canvas 如何进行直出等,对开发的要求较高,但为了更好的用户体验,更倾向于 Canvas 渲染的实现方案。

我们通过分类收集视图元素,再进行逐类别渲染的方式,减少 Canvas 绘图引擎切换状态机的次数,降低性能损耗,优化渲染耗时,整个核心引擎代码控制在 1500 行左右,另补充演示代码 300 行,方便大家理解阅读和进行二次开发。

顶层
DOM容器插件输入框等
Canvas高亮选区等
Canvas内容字体背景色等
底层

开发

本项目基于 OpenHarmony 下的 JavaScript UI 框架,运行环境请参考 OpenHarmony 项目配置方法 进行项目配置和运行。

如果你不熟悉 OpenHarmonyJavaScript 开发,请参考该官方文档

运行

  1. 下载 OpenHarmonySheet 项目工程,将工程导入 DevEco Studio 进行编译构建及运行调试。
  2. 进行编译构建,生成一个 HAP 应用安装包,生成 HAP 应用安装包。
  3. 安装运行后,即可在设备上查看应用示例运行效果,以及进行相关调试。

鸣谢

最后写点总结吧,不喜请轻喷,想起外网知乎有过类似的讨论,中国要用多久才能研发出类似 Excel,且功能涵盖 Excel 95% 功能的替代软件?,这条路很崎岖很艰难,引用最高赞一些大 V 的回答吧:

  • 微软轮子哥:做不出来的,那么多东西,要把需求文档写好都得好几年。
  • 微软的 Belleve:各位程序员可以试试先实现下 recalc(根据公式更新单元格数值),就知道难度了,文档项目作为国内最复杂的 C++ 项目绝非浪得虚名。
  • 微软的妖怪弟弟:作为 Excel 的工程师,哥认真的答一个,不能,因为我们隔壁组已经尝试过了,两年大概覆盖了 40%上下吧。
  • IBM 的 Caspar Cui:如果是开发常用的 Excel 功能的话, WPS 已经是很好的替代品了。而且微软和金山也有交叉授权。但是说要提到 95%功能的 Excel 已经做到了这种事儿。。。还是有点小瞧 Excel 了。就一个帮助文档量,WPS 也得多努力。
  • 中科大的 Sixue:假如微软脑抽,把 Excel 源码弄丢了,不可恢复了。那就是世界末日,大家一起完蛋。哪怕微软把 Excel 团队原班人马找回来,离职的反聘,英年早逝的复活,然后重新开发一个 Excel。他也没办法保证把 Excel 的功能恢复到 95%,没法保证 95%的 Excel 文件正常打开。
  • Bbcallen:不可能的,微软自己都做不到。

不管任何人怎么说,这条路我们也必须走,我们也必须迈出每一步,每一个坎每一个坑都值得留下一个中国人的脚印 🇨🇳

不积跬步,无以至千里,不积小流,无以成江海

从技术和目标角度理性去看,我们更应该实现的不是已经固化了市场和用户习惯的本地个人文档而是在线协同文档,本地文档只需考虑个人,不需要考虑多人协同场景,只需要考虑离线,不需要考虑在线场景,只需要考虑客户端场景,不需要考虑服务器场景等...

在线文档的宿主环境是浏览器,本地文档背后是系统,国内任何在线文档背后都没有像谷歌文档基于谷歌浏览器的支持,没有微软 Office 基于微软 Windows 系统的支持,事实上基于这一切我们也该清醒认识到,做到 95% 是很难的。要知道谷歌为了开发浏览器前后投入了十几年上千人上百亿,微软 Windows 系统就更不用说了,在国内我们可能拥有不了这样的技术背景,但我们仍在努力缩小差距顽强追赶,或许我们可能出生不在最好的国家,但我们可以努力把它成为最好的国家。

这一切我希望鸿蒙能给到,也衷心希望你能成功!

长风破浪会有时,直挂云帆济沧海
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前端笔记本
此后如没有炬火,我便是唯一的光

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