基于 WebGL 的 HTML5 3D SCADA 主站系统

前言

这个例子的初衷是模拟服务器与客户端的通信，我把整个需求简化变成了今天的这个例子。3D 的模拟一般需要鹰眼来辅助的，这样找产品以及整个空间的概括会比较明确，在这个例子中我也加了，这篇文章算是我对这次项目的一个总结吧。

例子链接： www.hightopo.com/demo/3DEdge…

本文动图：

代码实现

进入正题，整个例子仅仅是用了两百多行代码来实现，这就是我喜欢用 HT 的原因，能够进行快速开发。现在 Web3D 技术兴起，大体就是分为两派：插件派和 HTML5 派。HT 就是基于 HTML5 的，不需要安装任何插件，啊，跑题了。。。

场景搭建

首先，还是从场景的搭建开始，这个界面是在 body 体上添加了三个部分：3D 组件，表单组件以及拓扑组件（2D 组件）。添加的方式是这样的：为了最外层组件加载填充满窗口的方便性，HT 的所有组件都有 addToDOM 函数，其实现逻辑如下，其中 iv 是 invalidate 的简写：

addToDOM = function(){   
    var self = this,
        view = self.getView(), // 获取组件的底层 div
        style = view.style;
    document.body.appendChild(view); // 将底层 div 添加进 body 中            
    style.left = '0'; // HT 默认组件的 position 为 absolute 绝对定位，所以要设置位置
    style.right = '0';
    style.top = '0';
    style.bottom = '0';      
    window.addEventListener('resize', function () { self.iv(); }, false); // 当窗口大小变化时触发事件，调用 iv 函数，刷新页面     
}

HT 的组件一般都会嵌入 BorderPane、SplitView 和 TabView 等容器中使用，而最外层的HT组件则需要用户手工将 getView()返回的底层 div 元素添加到页面的 DOM 元素中，这里需要注意的是，当父容器大小变化时，如果父容器是 BorderPane 和 SplitView 等这些 HT 预定义的容器组件，则 HT 的容器会自动递归调用孩子组件 invalidate 函数通知更新。但如果父容器是原生的 html 元素， 则 HT 组件无法获知需要更新，因此最外层的 HT 组件一般需要监听 window的窗口大小变化事件，调用最外层组件 invalidate 函数进行更新。

因为这个函数是将 style 中的位置都固定了，所以不能将所有的组件都用这个函数，我们按照这个函数的方式将拓扑组件和属性组件添加进界面中，3D 组件直接利用 addToDOM 函数即可：

dm = new ht.DataModel();
g3d = new ht.graph3d.Graph3dView(dm); // 3d 组件
g3d.addToDOM(); // 将组件添加进 body 体中
g3d.setDashDisabled(false); // 开启虚线流动
g3d.setMovableFunc(function(){ // 重载移动函数
    return false; // 返回false，所有的图元都不可移动
});
g3d.setEye([-813, 718, 1530]); // 设置 eye 
g3d.setCenter([140, -25, 217]); // 设置 center（target）
gv = new ht.graph.GraphView(dm); // 2D 组件
gv.getView().className = 'graphview'; // HT 组件根层都是一个 div，通过 getView() 函数获取
document.body.appendChild(gv.getView()); // 将拓扑组件添加进 body 体中
gv.fitContent(true); // 缩放平移整个拓扑以展示所有的图元
var form = new ht.widget.FormPane(); // 表单面板组件
var view = form.getView(); // 获取表单底层div
document.body.appendChild(view); // 将表单组件的底层div添加进body中
form.setWidth(200); // 设置表单面板的宽度
form.setHeight(140);
view.style.top = '5px'; // 设置表单面板底层div位置
view.style.right = '5px';
view.style.background = 'rgba(255, 255, 255, 0.2)';

拓扑组件和属性组件的样式我就不再赘述了，只是设置了一个背景颜色以及 left right top bottom 位置而已。这里要声明一下，HT 组件一般都以设置 position 为 absolute 的绝对定位方式。

添加鹰眼

大家可能会好奇，这个鹰眼怎么生成的？在 HT 中，只要 2D 和 3D 共用同一个数据容器 dataModel 即可共同拥有所有在这个 dataModel 中的元素，并且位置都是对应的，只需要类似这种做法即可：

dm = new ht.DataModel();
g3d = new ht.graph3d.Graph3dView(dm);
gv = new ht.graph.GraphView(dm);

是不是非常简单。。。可以省去大把时间开发。。。

这个例子中除了连线之外的所有元素都是 ht.Node 类型的节点，所以我们将这个节点的创建方法封装一下，好重复利用：

function createNode(p3, s3, name, shape){ // 创建节点
    var node = new ht.Node(); // 创建类型为 ht.Node 类的节点
    dm.add(node); // 将节点添加进数据容器 dataModel 中
    node.s({ // 设置节点的样式，s 为 setStyle 的简写
        'shape3d': shape, // 指定节点的形体，这边是传入 3d 模型的 json 文件
        'label.position': 23, // 文字显示位置
        'label.transparent': true, // 文字在 3d 下是否透明 可消除字体周围的锯齿
        'label.color': '#eee', // 文字颜色
        'label.t3': [0, 0, -151], // 文字在 3d 下的偏移
        'label.r3': [0, Math.PI, 0], // 文字在 3d 下的旋转
        'label.scale': 2 // 文字缩放
    });
    node.r3(0, Math.PI, 0); // 节点旋转
    node.p3(p3); // 设置节点在 3d 下的位置
    node.s3(s3); // 设置节点在 3d 下的大小
    node.setName(name); // 设置节点的显示名称
    return node; // 返回节点
}

以及连线的创建：

function createEdge(exchange, service){ // 创建连线
    var edge = new ht.Edge(exchange, service);
    dm.add(edge);
    edge.s({
        'edge.width': 4, // 连线宽度
        'edge.color': 'red', // 连线颜色
        'edge.dash': true, // 是否显示虚线
        'edge.dash.color': 'yellow', // 虚线颜色
        'edge.dash.pattern': [32, 32], // 连线虚线样式默认为[16, 16]
    });
    edge.a({ // 用户自定义属性 为 setAttr 的缩写
        'flow.enable': true, // 是否启用流动
        'flow.direction': 1, // 方向
        'flow.step': 4 // 步进
    });
    return edge;
}

我们界面中的显示的连线都是虚线流动的，HT 默认是关闭虚线流动的功能的，通过下面这句来开启虚线流动的功能：

g3d.setDashDisabled(false); // 开启虚线流动

同时我们还需要设置动画，控制时间间隔，使得连线虚线偏移，形成一种“流动”的状态，动画请参考 schedule 调度手册：

flowTask = {
    interval: 40,
    action: function(data){
        if(data.a('flow.enable')){
            data.s('edge.dash.offset', data.s('edge.dash.offset')+(data.a('flow.step')*data.a('flow.direction')));
        }
    }
};
dm.addScheduleTask(flowTask); // 添加 flowTask 动画

以下是界面上出现的所有的服务器以及客户端的节点的声明，都是基于 createNode 和 createEdge 函数创建的：

function initModel(){
    floor = createNode([0, 5, 0], [1000, 10, 500]); // 地板图元
    floor.s({
        'all.color': 'rgb(47, 79, 79)',
        '3d.selectable': false,
    });

    exchange = createNode([0, 300, -400], [200, 20, 150], 'H3C 核心交换机', 'models/机房/机柜相关/机柜设备6.json', 'symbols/机房/机柜组件1.json').s('label.t3', [0, 0, -151]); // 交换机

    // 五台不同作用的服务器
    service1 = createNode([-400, 140, 0], [100, 260, 100], '备用', 'models/机房/机柜相关/机柜2.json', 'symbols/机房/电阻柜.json');
    service2 = createNode([-200, 140, 0], [100, 260, 100], '网站', 'models/机房/机柜相关/机柜2.json', 'symbols/机房/电阻柜.json');
    service3 = createNode([0, 140, 0], [100, 260, 100], 'OA', 'models/机房/机柜相关/机柜2.json', 'symbols/机房/电阻柜.json');
    service4 = createNode([200, 140, 0], [100, 260, 100], '广告', 'models/机房/机柜相关/机柜2.json', 'symbols/机房/电阻柜.json');
    service5 = createNode([400, 140, 0], [100, 260, 100], '受理', 'models/机房/机柜相关/机柜2.json', 'symbols/机房/电阻柜.json');
    var arr = [service1, service2, service3, service4, service5];
    for(var i = 0; i < arr.length; i++){ // 创建 node 节点的时候设置了一个旋转还有字体的旋转以及位置，都是针对“设备”的
        var service = arr[i];
        service.r3(0, 0, 0);
        service.s({
            'label.r3': [0, 0, 0],
            'label.t3': [0, 30, 50],
        });
    }
                
    // 创建交换机与服务器之间的连线
    createEdge(exchange, service1);
    createEdge(exchange, service2);
    createEdge(exchange, service3);
    createEdge(exchange, service4);
    createEdge(exchange, service5);
    // 第二台交换机
    exchange2 = createNode([-100, 60, 400], [200, 20, 150], 'Procurve Switch 2010-23 交换机', 'models/机房/机柜相关/机柜设备6.json', 'symbols/机房/机柜组件1.json').s('label.t3', [0, 0, -151]);
    // 剩下创建的节点部分重复的太多，我就不贴代码了
}

最后，在 form 表单中操作“连线” edge 的流动、流动方向、流动步进、连线颜色以及虚线颜色。我们在 form 表单中将这些需要操作的属性添加进去，总共 5 个属性，包括我通过 setAttr（简写为 a）自定义的属性 flow.direction、flow.step 和样式属性 edge.color 以及 edge.dash.color 还有就是直接操作动画的开关 enabled 属性来控制连线的流动。我们通过 name 属性结合 accessType 属性实现对 Data 节点的存取：

function createForm(){
    var form = new ht.widget.FormPane(); // 表单面板组件
    var view = form.getView(); // 获取表单底层 div
    document.body.appendChild(view); // 将表单组件的底层 div 添加进 body 中
    form.setWidth(200); // 设置表单面板的宽度
    form.setHeight(140);
    view.style.top = '5px'; // 设置表单面板底层 div 位置
    view.style.right = '5px';
    view.style.background = 'rgba(255, 255, 255, 0.2)';
    form.setLabelColor('#fff'); // 设置表单面板中文字颜色
   
    form.addRow([ // 通过这个函数向表单面板添加一行组件
        'Enable Flow', // 用于存取属性名的显示文本值，若为空则显示 name 属性值
        {
            checkBox: { // 复选框，设置了该属性后HT将根据属性值自动构建 ht.widget.CheckBox 对象，并保存在 element 属性上
                value: true,
                onValueChanged: function(){ // 值变化后调用函数
                    flowTask.enabled = this.getValue();
                }
            }           
        }
    , [0.1, 0.1]);
    form.addRow([
        {
            name: 'flow.direction',
            accessType: 'attr',
            element: 'Flow Direction',
        },
        {
            comboBox: {
                value: 1,
                labels: ['正向流动', '反向流动'],
                values: [-1, 1],
                onValueChanged: function(){
                    for(var i = 0; i < dm.size(); i++){
                        var data = dm.getDatas().get(i);
                        data.a('flow.direction', this.getValue());
                    }
                }
            }
        }
    ], [0.1, 0.1]);
    form.addRow([
        {
            name: 'flow.step',
            element: 'Flow Step',
            accessType: 'attr',
        },
        {
            slider: { // 滑动条，设置了该属性后HT将根据属性值自动构建 ht.widget.Slider 对象，并保存在 element 属性上
                min: 0,//最小值
                max: 10,//最大值
                step: 0.1,//步进
                value: 1,
                onValueChanged: function(){
                    for(var i = 0; i < dm.size(); i++){
                        var data = dm.getDatas().get(i);
                        data.a('flow.step', this.getValue());
                    }
                }
            }
        }
    ], [0.1, 0.1]);
    form.addRow([
        {
            name: 'edge.color',
            accessType: 'style',
            element: 'Edge Color',
        },
        {
            colorPicker: { // 颜色选择框
                instant: true, // 获取和设置是否处于即时状态，代表作为表格和属性页的编辑器时，将实时改变模型值
                value: 'rgb(255, 0, 0)',
                onValueChanged: function(){
                    for(var i = 0; i < dm.size(); i++){
                        var data = dm.getDatas().get(i);
                        data.s('edge.color', this.getValue());
                    }
                }
            }
        }
    ], [0.1, 0.1]);
    form.addRow([
        {
            name: 'edge.dash.color', // 虚线样式属性
            element: 'Dash Color',
            accessType: 'style'
        },
        {
            colorPicker: {
                instant: true,
                value: 'rgb(255, 255, 0)',
                onValueChanged: function(){
                    for(var i = 0; i < dm.size(); i++){
                        var data = dm.getDatas().get(i);
                        data.s('edge.dash.color', this.getValue());
                    }
                }
            }
        }
    ], [0.1, 0.1]);
}

是不是非常简单~ 快动手实践一下吧！