图形编辑器：工具管理和切换

大家好，我是前端西瓜哥。今天我们看看对于一款图形编辑器，应该怎么去实现工具，比如绘制矩形、选中工具，以及如何去管理它们的。

项目地址，欢迎 star：

https://github.com/F-star/suika

线上体验：

https://blog.fstars.wang/app/suika/

一款编辑器，有两个很重要的方面，一个是性能，另一个是架构。

因为不知道用户会在画布上画上多少图形，所以需要在渲染引擎上下很大的功夫，去提高绘制的性能。性能决定了编辑器的上限，这也是为什么很多编辑器选择了 Canvas 作为绘制方案。

另一个则是架构，编辑器很复杂，即便是看上去很简单编辑器。因为里面的模块非常多，比如工具管理模块、缩放管理、历史记录、图形树维护、辅助线、标尺、设置、视口管理、热键、光标维护等等。如果模块化不够好，就会导致代码扩展性差，加功能会非常痛苦。

今天西瓜哥谈谈如何设计管理工具类，管理不同的工具。

工具类

工具的交互，通常会集中于用户的鼠标操作。

比如绘制矩形，按下鼠标，会确定矩形的 x、y 值，然后拖拽鼠标，调整矩形的宽高，最后放开鼠标，矩形的形状就确认好了，并将这个绘制矩形的操作记录到历史操作中。如下图：

所以，工具类（Tool）的设计为：

export interface ITool {
  type: string; // 工具类
  active: () => void; // 切换为当前工具时调用
  inactive: () => void; // 切换为其他工具时调用
  start: (event: PointerEvent) => void; // 鼠标按下
  drag: (event: PointerEvent) => void; // 拖拽
  end: (event: PointerEvent) => void; // 鼠标释放
  moveExcludeDrag: (event: PointerEvent) => void; // 拖拽之外的鼠标移动
}

class DrawRectTool implements ITool {
  // ...
}

有点像我们 Rect 和 Vue 中的组件的概念。这是因为工具类本质也是 在生命周期内触发一些钩子（hook），拿到一些信息。

type 表示工具名称，是一个标识符，切换工具时会用到。

active 方法会在切换为当前工具时调用，通常会做的事情有：

1. 设置光标样式；
2. 设置一些监听器，比如绘制矩形监听 shift 键是否按下，如果按下，就绘制方形；

inactive 会在切换为其他工具时调用，通常就是将光标设置为默认值，取消监听器。

start 是鼠标按下事件，此时要记录一些初始状态，后面的事件需要基于这个初始状态进行计算。这里其实我没用鼠标事件，而是用了 pointer 指针事件，一种适用范围更广的事件，除了鼠标事件，还支持触控笔和触摸屏幕等场景。因为大家习惯鼠标事件，后面我都用鼠标事件来描述。

drag 就是鼠标拖拽事件。end 是鼠标释放事件。

最后是比较特殊的 moveExcludeDrag，代表除了拖拽场景的鼠标移动，比如选择工具，悬停在一个图形上，我们就可以用这个事件来判断是哪个图形被选中，对它进行高亮。

这就是最基本的工具类，在此上我们可以进行进一步地封装，比如更改光标样式，我们可以配个 normalCursor、dragCursor 属性，让调用者帮我们统一设置光标样式。

这里的调用者就是工具管理类。

工具管理类

工具管理类支持的能力：

1. 维护映射表，用 type 映射到对应工具实例；
2. 使用 setTool 方法切换工具，会根据传入的字符串在映射表中找到对应工具实例，然后调用旧的工具的 inactive 方法，再调用新工具的 active 方法，然后设置 this.currentTool 为新工具实例；
3. 支持事件订阅，监听工具的切换，提供给 UI 层去监听。比如我们用快捷键切换工具时，UI 层就能通过监听获得最新工具标识符，将对应按钮设置为激活状态；
4. 然后是给 DOM 元素挂载监听器，canvas 上挂载鼠标按下事件，然后是特殊的，给 window 挂载鼠标移动和鼠标。为什么不给 canvas 挂载这些事件，这是因为我们可能会在拖拽时将鼠标移出 canvas 甚至浏览器界面然后释放，会导致拖拽、释放事件没能触发。监听后，就会在何时的时机调用工具类的 start、drag、end 等方法。

ToolManager 实现如下：

class ToolManager {
  toolMap = new Map<string, ITool>();
  currentTool: ITool | null = null;
  eventEmitter: EventEmitter;
  _unbindEvent: () => void;

  constructor(private editor: Editor) {
    this.eventEmitter = new EventEmitter(); // 模仿 nodejs 的简易版 EventEmitter
    // 绑定 tool
    this.toolMap.set(DrawRectTool.type, new DrawRectTool(editor));
    this.toolMap.set(DrawEllipseTool.type, new DrawEllipseTool(editor));
    this.toolMap.set(SelectTool.type, new SelectTool(editor));
    this.toolMap.set(DragCanvasTool.type, new DragCanvasTool(editor));

    this.setTool(DrawRectTool.type);

    this._unbindEvent = this.bindEvent();
  }
  getToolName() {
    return this.currentTool?.type;
  }
  bindEvent() {
    let isPressing = false;

    const handleDown = (e: PointerEvent) => {
      if (e.button !== 0) { // 必须是鼠标左键
        return;
      }
      if (!this.currentTool) {
        throw new Error('未设置当前使用工具');
      }
      isPressing = true;
      this.currentTool.start(e);
    };
    const handleMove = (e: PointerEvent) => {
      if (!this.currentTool) {
        throw new Error('未设置当前使用工具');
      }
      if (isPressing) {
        this.editor.hostEventManager.disableDragBySpace();
        this.currentTool.drag(e);
      } else {
        this.currentTool.moveExcludeDrag(e);
      }
    };
    const handleUp = (e: PointerEvent) => {
      if (e.button !== 0) { // 必须是鼠标左键
        return;
      }
      if (!this.currentTool) {
        throw new Error('未设置当前使用工具');
      }
      if (isPressing) {
        this.editor.hostEventManager.enableDragBySpace();
        isPressing = false;
        this.currentTool.end(e);
      }
    };
    const canvas = this.editor.canvasElement;
    canvas.addEventListener('pointerdown', handleDown);
    window.addEventListener('pointermove', handleMove);
    window.addEventListener('pointerup', handleUp);

    return function unbindEvent() {
      canvas.removeEventListener('pointerdown', handleDown);
      window.removeEventListener('pointermove', handleMove);
      window.removeEventListener('pointerup', handleUp);
    };
  }
  unbindEvent() {
    this._unbindEvent();
    this._unbindEvent = noop;
  }
  setTool(toolName: string) {
    const prevTool = this.currentTool;
    const currentTool = this.currentTool = this.toolMap.get(toolName) || null;
    if (!currentTool) {
      throw new Error(`没有 ${toolName} 对应的工具对象`);
    }
    prevTool && prevTool.inactive();
    currentTool.active();
    this.eventEmitter.emit('change', currentTool.type);
  }
  on(eventName: 'change', handler: (toolName: string) => void) {
    this.eventEmitter.on(eventName, handler);
  }
  off(eventName: 'change', handler: (toolName: string) => void) {
    this.eventEmitter.off(eventName, handler);
  }
  destroy() {
    this.currentTool?.inactive();
  }
}

结尾

工具管理类基础的设计就是这样。因为是基于生命周期去设计的，所以看起来挺像 React、Vue 的组件写法的。

我是前端西瓜哥，欢迎关注我，学习更多前端知识。