大家好，我是沙漠盡頭的狼，今天介紹一個WPF開源項目-NodeNetwork，它可以幫助我們快速構建和定制網絡拓撲圖。
一、前言
在現(xiàn)代軟件開發(fā)中，數(shù)據(jù)可視化和可交互性越來越受到關注。為了實現(xiàn)這一點，通常需要使用各種圖表、表格、網絡拓撲圖等控件。然而，對于某些特殊的場景，這些控件可能無法滿足需求，此時我們需要一種自定義的方式來展示和處理數(shù)據(jù)。NodeNetwork就是一種這樣的自定義方式，它是一個基于C# WPF的開源項目，可以幫助我們快速構建和定制網絡拓撲圖。
NodeNetwork的代碼托管在GitHub上，是由荷蘭的一位開發(fā)者Wouterdek所創(chuàng)建和維護的。在本文中，我們將對NodeNetwork進行介紹和分析，希望讀者能夠通過本文了解到NodeNetwork的核心概念、應用場景和使用方法，同時也能夠掌握一些開發(fā)NodeNetwork的技巧和經驗。
倉庫地址：https://github.com/Wouterdek/NodeNetwork
倉庫截圖：
倉庫源碼結構：
二、示例
1. 計算器示例
此示例允許用戶使用節(jié)點編輯器創(chuàng)建數(shù)學表達式。 修改節(jié)點時，將自動計算和更新結果值。 此應用程序包含節(jié)點驗證，自定義節(jié)點子類，值輸入/輸出，自定義輸入編輯器，節(jié)點列表，...
下面是計算器示例應用程序的演示：
2. 代碼生成器示例
在此示例中，用戶可以創(chuàng)建 LUA 代碼。與虛幻引擎中的藍圖類似，編輯器具有執(zhí)行流程和數(shù)據(jù)流。 自定義輸入/輸出端口、節(jié)點編輯器提供了更直觀的體驗。
下面是代碼生成器應用程序的截圖：
3. 著色器編輯器示例
此庫更實用的示例可能是著色器編輯器。
下面是使用 NodeNetwork 制作的著色器編輯器示例的演示：
這些示例應用程序可在此處下載，其源代碼包含在存儲庫中，庫的二進制版本在 NuGet 上可用。
三、特征
- 專為 .NET Framework 4.7.2 和 .NET Core 3.1 或更高版本構建。
- 開放、寬松的許可證-Apache-2.0 license。
- 使用現(xiàn)代反應式 MVVM 代碼構建的交互式、可靠的控件。
- 順滑的平移、縮放控件。
- 自動布局系統(tǒng)。
- 高度可定制，但默認情況下易于使用。
- 強大的節(jié)點和連接驗證支持。
- 大量的單元測試提供支持。
- ...
四、NodeNetwork的核心概念
以下內容可參考倉庫組件說明頁。
1. 節(jié)點（Node）
節(jié)點是NodeNetwork中的最基本元素，可以表示任何一個數(shù)據(jù)源或處理單元。每個節(jié)點可以包含一個或多個輸入端口和輸出端口，分別表示節(jié)點接收和輸出的數(shù)據(jù)。NodeNetwork中內置了幾種常用的節(jié)點類型，如常量節(jié)點、計算節(jié)點、輸入輸出節(jié)點等，同時也支持自定義節(jié)點類型。
2. 連接（Connection）
連接是NodeNetwork中的一個核心概念，用于表示節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸關系。每個連接都有一個源端口和目標端口，源端口表示數(shù)據(jù)的來源，目標端口表示數(shù)據(jù)的目標。連接還可以攜帶一些元數(shù)據(jù)（metadata），用于描述連接的一些附加信息，如顏色、線寬等。
3. 端口（Port）
端口是節(jié)點的輸入或輸出端點，用于與其他節(jié)點進行連接。每個端口都有一個類型，表示該端口所能接收或輸出的數(shù)據(jù)類型。端口還可以有一些其他屬性，如標簽、描述等，用于描述端口的功能和作用。
4. 圖形界面（GUI）
NodeNetwork是基于WPF框架實現(xiàn)的，因此它具有一套強大的圖形界面（GUI）系統(tǒng)。在NodeNetwork中，每個節(jié)點和連接都可以顯示為一個圖形化的元素，用戶可以通過拖拽、縮放等方式對這些元素進行操作。
5. 布局（Layout）
布局是NodeNetwork的另一個重要概念，用于控制節(jié)點和連接的位置和大小。NodeNetwork中提供了多種不同的布局方式，如自由布局、柵格布局、力導向布局等。用戶可以根據(jù)具體的需求選擇不同的布局方式，并且可以通過代碼或圖形界面進行布局的定制和調整。
6. 序列化和反序列化（Serialization and Deserialization）
在實際的應用中，我們需要將節(jié)點和連接保存到文件或數(shù)據(jù)庫中，或者從文件或數(shù)據(jù)庫中讀取節(jié)點和連接。為了實現(xiàn)這一點，NodeNetwork提供了序列化和反序列化功能。序列化是將節(jié)點和連接轉換成一個數(shù)據(jù)流的過程，反序列化則是將數(shù)據(jù)流轉換成節(jié)點和連接的過程。NodeNetwork支持多種不同的序列化格式，如XML、JSON、二進制等，用戶可以根據(jù)具體需求選擇不同的格式。
五、NodeNetwork的應用場景
NodeNetwork具有廣泛的應用場景，下面介紹其中的幾個：
1. 數(shù)據(jù)處理和分析
NodeNetwork可以幫助我們快速構建數(shù)據(jù)處理和分析的工具。例如，我們可以創(chuàng)建一個圖形化的工作流，將不同的數(shù)據(jù)處理節(jié)點連接起來，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的預處理、轉換和分析。
2. 圖形化編輯器
NodeNetwork可以幫助我們快速構建圖形化的編輯器。例如，我們可以創(chuàng)建一個圖形化的界面，用于編輯和配置某些參數(shù)或選項，這些參數(shù)或選項可以通過節(jié)點和連接的方式進行交互和傳遞。
3. 可視化和交互式展示
NodeNetwork可以幫助我們快速構建可視化和交互式的展示工具。例如，我們可以創(chuàng)建一個圖形化的網絡拓撲圖，用于展示某些設備或系統(tǒng)的連接關系和狀態(tài)。用戶可以通過節(jié)點和連接的方式進行交互和控制，例如添加、刪除、修改節(jié)點和連接等。
六、NodeNetwork的使用方法
NodeNetwork的使用方法非常簡單，下面介紹其中的幾個步驟(參考不到30行代碼的Hello world)。
首先，使用 Dotnet 8創(chuàng)建WPF項目，項目命名為NodeNetworkTest，您可以使用 .NET Framework 4.7.2 以上或 .NET CORE 3.x 以上，站長使用 .NET 8只是8預覽版2剛出來試試而已。
1. 安裝NodeNetwork
NodeNetwork可以通過NuGet包管理器進行安裝。在Visual Studio中，打開“包管理器控制臺”，輸入以下命令即可安裝NodeNetwork：
Install-Package NodeNetwork
2. 注冊NodeNetwork視圖
MVVM在整個NodeNetwork庫中都在貫徹使用。有關MVVM的介紹請點擊這里查看。使用庫中的元素，您需要創(chuàng)建合適的視圖，并為其提供相應的ViewModel實例。
在使用庫之前，請在App.xaml.cs文件的OnStartup方法內使用NNViewRegistrar.RegisterSplat()方法將NodeNetwork的視圖和相應的ViewModel進行注冊關聯(lián)。
using System.Windows;
using NodeNetwork;
namespace NodeNetworkTest;
public partial class App : Application
{
protected override void OnStartup(StartupEventArgs e)
{
base.OnStartup(e);
NNViewRegistrar.RegisterSplat();
}
}
3. 創(chuàng)建視圖
打開MainWindow.xaml，添加NodeNetwork命名空間xmlns:nodenetwork="clr-namespace:NodeNetwork.Views;assembly=NodeNetwork"，并添加NetworkView視圖<nodenetwork:NetworkView x:Name="networkView" />，NetworkView表示整個網絡拓撲圖：
<Window x:Class="NodeNetworkTest.MainWindow"
xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
xmlns:nodenetwork="clr-namespace:NodeNetwork.Views;assembly=NodeNetwork"
mc:Ignorable="d"
Title="MainWindow" Height="450" Width="800">
<Grid>
<nodenetwork:NetworkView x:Name="networkView" />
</Grid>
</Window>
4. 創(chuàng)建節(jié)點和連接
在NodeNetwork中，創(chuàng)建節(jié)點和連接非常簡單。首先，我們需要創(chuàng)建NetworkViewModel，它是NetworkView視圖的ViewModel，可以通過以下代碼創(chuàng)建：
var network = new NetworkViewModel();
networkView.ViewModel = network;
然后通過以下代碼創(chuàng)建第一個節(jié)點：
var node1 = new NodeViewModel();
node1.Name = "節(jié)點1";
network.Nodes.Add(node1);
并給第一個節(jié)點創(chuàng)建一個輸入端口：
var node1Input = new NodeInputViewModel();
node1Input.Name = "節(jié)點1輸入";
node1.Inputs.Add(node1Input);
創(chuàng)建第二個節(jié)點，并以同樣的方式給此節(jié)點創(chuàng)建一個輸出端口：
var node2 = new NodeViewModel();
node2.Name = "節(jié)點2";
network.Nodes.Add(node2);
var node2Output = new NodeOutputViewModel();
node2Output.Name = "節(jié)點2輸出";
node2.Outputs.Add(node2Output);
最后，我們可以通過以下代碼將節(jié)點1的輸入端口和節(jié)點2的輸出端口連接到一起：
var connection = new ConnectionViewModel(network, node1Input, node2Output);
network.Connections.Add(connection);
完整代碼如下：
using DynamicData;
using NodeNetwork.ViewModels;
using System.Windows;
namespace NodeNetworkTest;
public partial class MainWindow : Window
{
public MainWindow()
{
InitializeComponent();
// 創(chuàng)建NetworkView視圖的ViewModel實例
var network = new NetworkViewModel();
// 給視圖(networkView)賦值viewmodel(network)
networkView.ViewModel = network;
// 創(chuàng)建第一個節(jié)點ViewModel，設置它的名稱并將此節(jié)點加入到network
var node1 = new NodeViewModel();
node1.Name = "節(jié)點1";
network.Nodes.Add(node1);
// 創(chuàng)建第一個節(jié)點的輸入端口ViewModel，設置它的名稱并加入第一個節(jié)點
var node1Input = new NodeInputViewModel();
node1Input.Name = "節(jié)點1輸入";
node1.Inputs.Add(node1Input);
// 創(chuàng)建第二個節(jié)點ViewModel，設置它的名稱并將此節(jié)點加入到network, 并以同樣的方式給此節(jié)點添加一個輸出Create the second node viewmodel, set its name, add it to the network and add an output in a similar fashion.
var node2 = new NodeViewModel();
node2.Name = "節(jié)點2";
network.Nodes.Add(node2);
var node2Output = new NodeOutputViewModel();
node2Output.Name = "節(jié)點2輸出";
node2.Outputs.Add(node2Output);
// 將節(jié)點1的輸入端口和節(jié)點2的輸出端口連接到一起
var connection = new ConnectionViewModel(network, node1Input, node2Output);
network.Connections.Add(connection);
}
}
運行程序看效果：
示例代碼已經全部給了，你也可以戳這克隆。
5. 布局
在NodeNetwork中，布局非常靈活和自由。我們可以通過代碼或圖形界面進行布局。例如，我們可以通過以下代碼將節(jié)點放置在指定的位置：
node.Position = new Point(100, 100);
通過以下代碼調整整個網絡拓撲圖的布局(參考布局文檔)：
ForceDirectedLayouter layouter = new ForceDirectedLayouter();
var config = new Configuration
{
Network = yourNetwork,
};
layouter.Layout(config, 10000);
6. 序列化和反序列化
在NodeNetwork中，序列化和反序列化非常簡單。我們可以通過以下代碼將節(jié)點和連接序列化為XML格式：
var serializer = new XmlSerializer(typeof(NodeNetworkViewModel));
var writer = new StringWriter();
serializer.Serialize(writer, nodeNetwork);
然后，我們可以將XML字符串保存到文件或數(shù)據(jù)庫中。反序列化也非常簡單。我們可以通過以下代碼從XML字符串中反序列化節(jié)點和連接：
var serializer = new XmlSerializer(typeof(NodeNetworkViewModel));
var reader = new StringReader(xmlString);
var nodeNetwork = (NodeNetworkViewModel)serializer.Deserialize(reader);
七、總結
NodeNetwork是一個非常實用和靈活的C# WPF開源項目，它可以幫助我們快速構建圖形化的網絡拓撲圖，實現(xiàn)節(jié)點和連接的交互和傳遞。NodeNetwork提供了豐富的功能和特性，例如節(jié)點和連接的自定義、布局和調整、序列化和反序列化等，可以滿足各種不同的應用需求。NodeNetwork的應用場景非常廣泛，例如數(shù)據(jù)處理和分析、圖形化編輯器、可視化和交互式展示等。NodeNetwork的使用方法非常簡單，我們只需要安裝NodeNetwork、創(chuàng)建節(jié)點和連接、布局和調整、序列化和反序列化即可。
- 入門指南
有關使用此庫的簡單快速入門指南，請參閱此頁面上的說明書章節(jié)。 該文檔包括設置信息、說明書章節(jié)、示例和 API 參考。
- 許可證
該庫在 Apache 許可證 2.0 下獲得許可。（見 choosealicense.com/licenses/apache-2.0 簡要介紹）此許可證的副本包含在 LICENSE 下的存儲庫中。
- 文檔
文檔可在此處獲得。如果要對文檔進行更改，可以通過向 gh-pages 分支發(fā)出拉取請求來實現(xiàn)。
- 貢獻
這些操作在 GitHub 頁面上非常受歡迎：錯誤報告、補丁、功能請求、拉取請求...
