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Scratch3的結構

2020-09-18 12:32:56 軟體設計

整體架構

Scratch3的界面功能劃分如下圖
Scratch界面功能模塊

Scratch的整體架構如下圖所示
Scratch整體架構

scratch-gui: 是基于React的組件庫,組成了整個頁面,對于界面有定制化的在這個庫下進行

scratch-blocks:積木編程模塊,創建和生成積木塊區域和拖拽效果區域,需要定制化積木塊以及積木塊相關功能的在這個庫下進行 

scratch-vm:虛擬機,管理狀態并執行業務邏輯,前端GUI的狀態及邏輯部分處理,需要定制化擴展組建在這個庫下進行

scratch-l10n:多語言環境,簡單描述所有的翻譯都在此庫

scratch-render:舞臺區渲染,在舞臺區域出現的基于WebGL的處理器,底層處理svg使用的是scratch-svg-renderer,同類的還有一個scratch-paint,用來處理造型畫圖,

scratch-storage:作品存盤加載

scratch-audio: 聲音處理

為什么要這么設計

  • 從流程上來說,應該是用戶針對每一個角色/背景在積木區拖拽出一堆積木程式,然后加上角色/背景的初始化資料,可以轉化成固定的代表這個角色/背景影片的結構資料,然后用戶點擊運行,資料將被一個渲染引擎處理展示到舞臺上,形成影片,
    從系統的復雜性來說,解耦非常由必要,那么按照流程劃分,至少有這么幾塊,基本操作UI層(即scratch-gui,可以包括角色/背景選擇,用戶的點擊按鈕等)、單角色/背景積木拼接并轉化為結構化資料(即scratch-blocks)、渲染引擎,

  • 就渲染來說,一般分成兩個部分:單幀渲染和渲染影片控制
    就如同我們看視頻一樣,每一個視頻都是由很多幀組成的,每一幀的渲染應當是同一個處理,獨立出來即scrach-render,在Scratch中回控制幀的播放暫停等操作,需要由一個控制器來管理,即scratch-vm
    在Scratch的真實場景中,導致scratch-render重新繪制的情況很多,比如修改角色的大小,位置,顏色等等,這些狀態的變更管理都納入到scratch-vm中,

  • 多語言部分,對于整個系統來說,各個部分都可能需要,所以獨立為一個通用模塊比較好

  • Scratch代碼最侄訓生成程式代碼,需要有地方存盤和加載決議,而且這塊功能比較獨立,所以當都作為一個模塊是有必要的,
    程式的存盤目前有兩種方案,
    一種是將整個程式打包成一個壓縮檔案,里面包括了程式運行所需要的所有資源和資料結構,這種程式報可以下載下來,即使在離線的情況下,也可以本地載入運行,缺點是程式包可能會過大,而且多個程式可能共用同一個資源(比如一張圖片),但是每個程式包中都必須要有一份,上傳下載程式包都非常消耗帶寬,
    另一個方案是所有資源都在服務器端保存,每次存盤只需存盤資料結構即可,資源全部使用url鏈接,程式包大大縮小,在程式載入時自動到遠程拉取資源,缺點是無法在沒有網路的情況下運行(無法保存/下載),
    Scratch在設計之初是要做純前端的可視化編程系統,所以內置了所有資源的url,編程后可以下載完整的程式壓縮包,不用依靠后臺也能玩起來,

  • 聲音處理模塊獨立原因很簡單,不是必須功能,而且功能相對獨立,內部處理還復雜,獨立出來就對了

  • 從結構層次來說,Scratch的結構相對扁平(不考慮服務端),就功能來看,系統由一個個獨立功能功能組成,比如scratch-blocks,該模塊實作了積木拼接代碼,實作代碼轉義為結構化資料的功能,完全可以獨立出來作為一個系統,這些一個個獨立的功能模塊需要一個粘合劑,將他們的資料和狀態串起來,這就是scratch-vm,
    scratch-vm中保存著每一個角色/背景的初始化狀態,保存著每一個角色/背景的代碼邏輯(積木轉義而來),操控代碼的渲染邏輯,提供了大量的渲染控制api以及相關事件的鉤子函式,
    可以說scratch-vm是整個系統的資料處理中心,

  • Stage層是scratch-gui的共享資料層,里面保存著gui層的共享資料,

Stage層

和scratch-vm不同,scratch-vm管理的是代碼編程相關的狀態,直白來說就是管理讓用戶編輯的代碼積木跑起來;而Stage是管理網頁自身的資料,比如登錄態資料、頁面加載狀態、舞臺縮放展示、對話框訊息資料等等,
這其中有一個比較復雜的狀態:頁面加載狀態
loading states
這是由于這個龐大的前端專案要跑起來,需要加載的資料和處理型別比較多,比如加載一個作品,就可能出現通過作品id遠程加載,如果沒有id要加載默認模板,還可以通過本地上傳一個程式包載入;在用戶操作程序中,用戶可能手動保存,但是程式自身也會定時保存,
狀態的命名還是比較規范的,如果在這之間增加一寫狀態(比如,新增一個可以通過homeworkId獲取展示默認模板,必然要在FETCHING_NEW_DEFAULT狀態之上增加一個狀態),則必須要對之前的狀態了如執掌才能修改,否則可能導致遺漏或狀態沖突.

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標籤:架構設計

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