如何实现可多人协作的“在线excel”系统？
由于工作分工、工作进展的不同，团队内部的信息往往需要及时同步，然而伴随着团队经营规模的不断扩大，在线协同、多人协作，以及软件项目管理等问题将会接踵而至，成为制约企业高效发展的瓶颈。
市面上，可多人在线协同办公的软件有很多，比如国外的 Google Docs、Office365，国内的腾讯文档、石墨文档等。
本文将不再过多赘述这类成品软件，而是深入协同办公系统的实现原理，从企业 IT 管理者的角度出发，深入研究多人协作的形式、基础和难点，分析一款开发工具应具备怎样的特点，才是实现多人协作“在线 Excel”系统的关键。
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多人协作在线文档的概念，最早由 Google Docs 带入中国。但实际上，在日常工作中，与团队的其他人进行协作是一种在常见不过的工作方式。
由于工作分工、工作进展的不同，团队内部的信息往往需要及时同步，然而伴随着团队经营规模的不断扩大，在线协同、多人协作，以及软件项目管理等问题将会接踵而至，成为制约企业高效发展的瓶颈。
这些问题，通常表现为：
- 跨部门、地区协作不便
- 过度依赖文件夹共享的形式，不能确保文档的安全性
- 没法纪录和体现职工对文本文档的意见和评价
- 文档记录发生变更时，无法及时通知到相关部门和员工
- 文档无法在线协同编辑，缺失必要的流程管控
- 多人共同编辑一个文档，无法留存修改记录和历史版本
针对上述问题，目前最佳的解决方案是：使用一款可多人在线协同办公的软件或工具。市面上，这类软件有很多，比如国外的 Google Docs、Office365，以及国内的腾讯文档、石墨文档、有道云协作等。
本文将不再过多赘述这类成品软件，而是深入协同办公系统的实现原理，从企业 IT 管理者的角度出发，深入研究多人协作的形式、基础和难点，分析一款开发工具应具备怎样的特点，才是实现多人协作“在线 excel”系统的关键。
以下内容，节选自葡萄城公开课《如何实现可多人协作的“在线 excel”系统？》，欢迎大家提前预约，届时观看：https://live.vhall.com/483759540
多人协作的形式：历史与发展
多人协作的历史十分悠久，起源于静态的多人协作模式，即每个人先完成自己的工作，然后再进行汇总。
静态的多人协作模式
- 递增式协作
- 邮件：你来我往
- 论坛：跟帖回复
- 独占式协作
- 文档传递
- 微软 VSS
合并式协作
- SVN
- Git
- diff，patch，merge 指令
从静态到动态
- 静态协作的比喻
- 拼接画
- 积木
- 静态协作的特点
- 多版本
- 块操作
- 有协作动作
- 静态协作的缺点
- 版本碎片化
- 缺乏时效性
- 协作动作成本高
静态多人协作的成本，会随着加入人数和项目的复杂度呈几何级数的增长。因此，对于企业来说，急需一种无协作动作、唯一版本、版本可控的无协作成本模式，即动态多人协作模式。
动态的多人协作
- 动态协作的比喻
- 一起画黑板
- 动态协作的特点
- 唯一版本
- 原子操作
- 无协作动作
- 动态协作的优点
- 版本可控
- 实时
- 无协作成本
- 典型产品
- Office Online
- 石墨
- OnlyOffice
多人协作的基础：原理与架构
任何信息，无论其是什么展现形式，如果要做到多人实时编辑与展现，只需要实现以下三步而已：
- 操作化
- 可传输
- 可还原
操作化
操作化，指任何信息都可以转换为一组操作的集合。很容易理解，但它仍有不少值得思考的点：
1. 分割与组合
- 如何保证：信息的所有变化都可以分解为操作的集合？反之，操作如何覆盖出信息的所有变化？
- 分割的颗粒度如何决定？
- 粗一点？
- 细一点？
- 如何兼顾解释性与扩展性？
2. 绝对操作与相对操作
- 绝对操作
- 针孔打印机的完美世界
- 打印机时代的编辑噩梦
- 相对操作
- 4K 电视不是梦
- 为什么数字电视稳定性不如模拟电视
- 绝对操作与相对操作比喻：时间与空间的互换
3. 使用一款开发工具：SpreadJS，实现操作化的优势：
- 好用的指令集，保证覆盖信息的全部变化与操作的集合
- 经过实践验证的颗粒度，完美兼顾解释性与扩展性平衡
可传输
可传输，就是指操作有办法通过网络传输给其他终端。实现动态多人协作，需要考虑以下几点：
1. 传输内容
- 原始文本
- 清晰
- 冗余
- 压缩技术
- 逻辑压缩
- 协议压缩
- 手动压缩
2. 网络协议
- Socket
- TCP
- UDP
- HTTP
- WebSocket
3. QoS（Quality of Service，服务质量）
- 快速失败
- 自动回滚
- 自动重连
- 自动恢复
可还原
可还原，就是指接收到来自网络的操作消息后，可以在本地完全一致地再次执行该操作。可还原包括了：
1. 绝对操作的还原
- 控制体积
- 合理的提示
2. 相对操作的还原
- 严格的顺序性
- 从源头保障顺序性
- 顺序性的补救
3. 本地操作的还原
- 过滤收到的操作集合
- 从源头细化操作颗粒
- 本地保存本地执行
4. 无入侵的还原
- 定义入侵
- 排除入侵
- 千人千面
多人协作的难点：乱序与冲突
乱序
乱序的表现形式如下图，小明在客户端执行了一系列操作，传递到服务器时发生乱序，导致小花看到了截然不同的信息： 
为了解决乱序问题，可以尝试以下方法：
- 用性能换取顺序正确——基于协议
- 用性能换取顺序正确——基于回执
两种方法的优缺点
1. 基于协议
- 优点
- 可靠，历经考验
- 简单，无需开发
- 缺点
- 资源开销高
- 必须整套使用
2. 基于回执
- 优点
- 自主可控，按需开发
- 资源开销可控
- 缺点
- 需要自己投入开发
- 应用层逻辑控制使得网络复杂度向外蔓延
- 复杂度带来维护成本
基于乱序处理方法的总结
网络不是绝对可靠的，为了实现相对可靠，需要付出一定的代价，企业需要考虑的是：如何衡量所付出的代价与产出成正比。
冲突
比乱序更高级的一种表现形式，存在多向、多维度等问题。 
如何避免错误的蔓延？
原则：任何一次不一致，都会导致后续的操作基于错误的信息进行，从而不断扩大错误，造成无法收拾的结果。因此，不一致是不能被容忍的。解决办法：
- 严格一致性：独占
- 最终一致性：检查与修复
- 非技术手段：设计与提示
严格的一致性
独占就是同一时间同一范围只能由一人操作。
1. 范围（以 SpreadJS 为例）
- 整个表格，类似 VSS
- 工作表
- 单元格范围
2. 排他性
- 独占冲突时，必有一方被弹开
- 直到占有者解开，不然无法占用
- 占用前无法操作
- 原理和锁基本一致
3. 优点
- 可以确保严格一致性，不会产生多版本的错误累积
- 比起修复恢复这类弥补手段，一开始就不出错的成本最低
- 逻辑清楚简单，开发维护成本低
4. 缺点
- 静态协作的味道
- 独占动作严重影响体验
- 大幅降低协作效率
5. SpreadJS 提供的支持
- 锁定工作表
- 锁定单元格
最终一致性
基于唯一正确顺序，察觉客户端的错误，撤销错误操作后重新执行正确的操作。
1. 唯一正确
- 服务器到达顺序
- 协作边界分流
- P2P+选举算法
2. 察觉错误
- 服务器回执 id
- 服务器回执操作，MS
3. 撤销错误
- 撤销到错误发生前的一步操作的结果
- 利用 SpreadJS 的撤销功能
- 利用操作版本快照
4. 重新执行
- 操作队列需保存
- 区分好无感知执行与显式执行
非技术手段
技术手段追求错误 0 发生，而非技术手段则可以降低错误发生的可能性。
1. 选中框
- 非常重要但不显眼
- 人性化的独占
- 操作的预期
- 协作感
- SpreadJS 提供高度可自定义的边框
2. 协作设计
- 设计协作区域与合并手段
- 设置权限
- SpreadJS 提供几乎 Excel 的所有公式
- SpreadJS 提供了工作表和单元格锁定功能
3. 单向协作
- 区分单向与双向协作的场景
- 对单向协作尽量放开
- 对双向协作严谨设计
针对多人协作难点的总结
首先，可以明确一点：SpreadJS 完全可以用作多人协作系统开发的组件。原因在于：
- SpreadJS 的产品质量是毋庸置疑的
- SpreadJS 在设计之初，便考虑到了多人协作的可能，而除此之外，绝大多数的前端产品都不是为了多人协作而设计的
- 多人协作需要中心系统的支持，SpreadJS 基于纯前端的体系架构可以很容易的嵌入系统开发，而无需过多考虑与原生系统的兼容性，这是常规组件是无法做到的
- 要实现多人协作，需要投入一定的开发成本，SpreadJS 作为一款开发工具，可以有效帮助开发人员减轻代码量
多人协作表格的本质：
- Server – Clients 中心系统，类似数值敏感的小型网游
- 任何这类系统都是在体验和正确性中寻求平衡
多人协作表格的特点：
- 表格的数值敏感性高于网游，数据操作和存储的挑战更大
- 表格的计算复杂度更高，尤其涉及复杂公式嵌套与全量统计筛选
- Web 存在天花板，所以复杂的页游并不多见，端游较多
对 SpreadJS 这类开发工具/组件的展望与期待
- SpreadJS 已经可以很好地支持多人协作的最终一致性。如果能支持多人多撤销队列，或者撤销重做自定义，那么就可以给用户提供更加易用且多样化的体验效果，从此丝般顺滑不是梦。
- SpreadJS 的绝大部分功能是支持命令的，这使得操作化变得更简单。如果 SpreadJS 能开放命令自定义，便可以让自主控制颗粒度成为可能，用户可以针对具体的业务逻辑做出更加精细化的操作转换，大幅提高协作效率。
- SpreadJS 不仅在数据录入、数据填报等方面表现出强大的功能，其各类统计分析与图形化手段也是一个不少，一旦明年的透视表功能上线，使用 SpreadJS 开发在线协同系统的数据商业价值将更易体现，用户将体验到“表格”无限的魅力与威力。
- 表格在多人协作中的数据量增长速度比单人使用时快得多，希望 SpreadJS 可以支持更大的数据量，尤其是在大数据量情况下仍旧保持操作的性能与体验。
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