一、前言

一直以來，許多產(chǎn)品平臺(tái)都在嘗試通過可視化搭建的手段來降低 GUI 應(yīng)用的研發(fā)門檻，提高生產(chǎn)效率。隨著我們業(yè)務(wù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)建設(shè)的完善，用戶對(duì)于數(shù)據(jù)可視化的訴求也日益增多，而數(shù)據(jù)大屏是數(shù)據(jù)可視化的其中一種展示方式，它作為大數(shù)據(jù)展示媒介的一種，被廣泛運(yùn)用于各種會(huì)展、公司展廳、發(fā)布會(huì)等。

相比于傳統(tǒng)手工定制的圖表與數(shù)據(jù)儀表盤，通用大屏搭建平臺(tái)的出現(xiàn)，可以解決定制開發(fā), 數(shù)據(jù)分散帶來的應(yīng)用開發(fā)、數(shù)據(jù)維護(hù)成本高等問題，通過數(shù)據(jù)采集、清洗、分析到直觀實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)，能夠多方位、多角度、全景展現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)控，動(dòng)態(tài)一目了然。

本文將通過敏捷BI平臺(tái)的通用大屏搭建能力的實(shí)現(xiàn)方案，來講解一下通用可視化搭建平臺(tái)整體的設(shè)計(jì)思路。

二、快速了解可視化大屏

2.1 什么是數(shù)據(jù)可視化

從技術(shù)層面上來講，最直觀的就是前端可視化框架：Echart、Antv、Chart.js、D3.js、Vega 等，這些庫(kù)都能幫我們快速把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各種形式的可視化圖表。

從業(yè)務(wù)層面來講， 其最主要的意義就在于通過數(shù)據(jù) -> 圖表組合 -> 可視化頁(yè)面這一業(yè)務(wù)流程，來幫助用戶更加直觀整體的分析不同行業(yè)和場(chǎng)景的趨勢(shì)和規(guī)律。

所以在數(shù)據(jù)領(lǐng)域里，對(duì)于復(fù)雜難懂且體量龐大的數(shù)據(jù)而言，圖表的信息量要大得多，這也是數(shù)據(jù)可視化最根本的目的。

2.2 可視化大屏都有哪些部分

主要由可視化組件+ 事件交互 + 坐標(biāo)關(guān)系組成，效果如下圖所示：

2.3 可視化大屏和常見的BI報(bào)表看板的區(qū)別

經(jīng)常會(huì)有同學(xué)會(huì)問到，可視化大屏和BI報(bào)表看板的區(qū)別是什么？

這里簡(jiǎn)單的做一下介紹：

大屏和報(bào)表看板都只是BI的其中一種展現(xiàn)方式，大屏更多是通過不同尺寸的顯示器硬件上進(jìn)行投屏，而報(bào)表看板更多是在電腦端進(jìn)行展示使用。

大屏更加注重?cái)?shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化 ，會(huì)有極強(qiáng)的視覺體驗(yàn)和沖擊力，提供豐富的輪播動(dòng)畫、表格滾動(dòng)等動(dòng)畫特效。而報(bào)表看板更注重交互式數(shù)據(jù)探索分析，例如上卷下鉆、排序、過濾、圖表切換、條件預(yù)警等。

三、設(shè)計(jì)思路

3.1 技術(shù)選型

前端框架：React全家桶（個(gè)人習(xí)慣）

可視化框架：EchartsDataV-React(封裝度高，json結(jié)構(gòu)的配置項(xiàng)易拓展)D3.js（可視化元素粒度小、定制能力強(qiáng)）

拖拽插件：dnd-kit（滿足樹狀結(jié)構(gòu)視圖的跨組件拖拽）

布局插件：React-Grid-Layout（網(wǎng)格自由布局，修改源碼，支持多個(gè)方向的拖拽，自由布局、鎖定縮放比等）

3.2 架構(gòu)設(shè)計(jì)

下圖是我們搭建平臺(tái)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)：

整個(gè)大屏搭建平臺(tái)包含四個(gè)非常重要的子系統(tǒng)和模塊：

可視化物料中心：是整個(gè)平臺(tái)最基礎(chǔ)的模塊，我們?cè)陂_源的圖表庫(kù)和自主開發(fā)的可視化組件上面定義了一層標(biāo)準(zhǔn)的 DSL 協(xié)議，這個(gè)協(xié)議和接入 畫布編輯器 的協(xié)議是對(duì)應(yīng)的，目前已經(jīng)有 40+ 相關(guān)組件，組件數(shù)量還在不斷增長(zhǎng)。

畫布編輯器：是搭建平臺(tái)的核心與難點(diǎn)，支持頁(yè)面布局配置、頁(yè)面交互配置和組件數(shù)據(jù)配置等功能，另外還支持代碼片段的配置，也可以稱得上是一個(gè)低代碼平臺(tái)。

數(shù)據(jù)中心：是提供專門用于連接不同數(shù)據(jù)源的服務(wù)，例如直連 MySQL、ClickHouse、Elasticsearch、Presto 等，提供了大屏搭建所需要的原始數(shù)據(jù)。

管理中心：是大屏的后臺(tái)運(yùn)營(yíng)管理模塊，包含了大屏模版管理、大屏發(fā)布下線、訪問權(quán)限等管理功能。

3.3搭建流程

通過上面提到的大屏組成元素，我們可以分析總結(jié)出大屏搭建主流程如下圖所示：

四、核心功能實(shí)現(xiàn)

接下來我們會(huì)逐一對(duì)平臺(tái)幾個(gè)核心功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行解析：

1、大屏自適應(yīng)布局

背景：解決頁(yè)面錯(cuò)亂問題，實(shí)現(xiàn)多種分辨率的大屏適配：

思考：首先我們想到的是移動(dòng)端適配主流的 vh、vw、rem組合的方式以及 font.js+rem 等兩種方案。第一種方案主要是通過媒體查詢來定義父級(jí)大小，然后對(duì)組件的height、margin、padding等多種css屬性采用rem作為單位，繼承父級(jí)設(shè)置等單位（1vw）,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)適配，第二種方案是引用第三方腳本，通過在main.js中寫代碼計(jì)算，使用rem進(jìn)行繼承,實(shí)現(xiàn)適配。

①vh、vw、rem組合

//vw vh單位 w3c的官方解釋 vw：1% of viewport’s width vh：1% of viewport’s height
//例如，設(shè)計(jì)稿的寬度為1920px，則1vw=19.2px，為了方便計(jì)算，我們將html元素的font-size大小設(shè)置為100px，也就是5.208vw=100px。
body,html {
     font-size:5.208vw
}

②font.js + rem

//監(jiān)聽窗口的oversize事件，來動(dòng)態(tài)計(jì)算根節(jié)點(diǎn)字體大小，再配合rem做適配
(function(doc, win) {
    const docEl = doc.documentElement
    const resizeEvt = 'orientationchange' in window ? 'orientationchange' : 'resize'
    const recalc = function() {
      let clientWidth = docEl.clientWidth
      if (!clientWidth) return
      docEl.style.fontSize = 100 * (clientWidth / 1920) + 'px'
    }
    if (!doc.addEventListener) return
    win.addEventListener(resizeEvt, recalc, false)
    doc.addEventListener('DOMContentLoaded', recalc, false)
})(document, window)

缺陷：當(dāng)我們大屏里面使用到的第三方插件，它的樣式使用的是px為單位時(shí)，例如 line-height 的設(shè)置為20px，此時(shí)就不能適應(yīng)行高，就會(huì)出現(xiàn)重疊等錯(cuò)亂問題。或者我們利用 postcss-px2rem 插件進(jìn)行全局替換，但是在使用過程中，需要注意對(duì)已經(jīng)處理過適配的插件，例如 Ant Design，否則引入的antd 控件使用會(huì)出現(xiàn)樣式錯(cuò)亂的問題

解決思路：采用了css3 的縮放 transform: scale(X，Y) 屬性，主要是通過監(jiān)聽瀏覽器窗口的 onresize 事件，當(dāng)窗口大小發(fā)生變化時(shí)，我們只需要根據(jù)大屏容器的實(shí)際寬高，去計(jì)算對(duì)應(yīng)的放大縮小的比例，就可以實(shí)現(xiàn)布局的自適應(yīng)了，我們也提供了不同的布局適應(yīng)效果，例如等高縮放、等寬縮放、全屏鋪滿等，不同的縮放方式，決定了我們?cè)谟?jì)算寬高比例的優(yōu)先級(jí)。因此我們后面在做畫布的縮小功能，也可以直接使用這種方案來實(shí)現(xiàn)。

// 基于設(shè)置的設(shè)計(jì)稿尺寸 換算對(duì)應(yīng)的寬高比
useEffect(() => {
    const wR = boxSize.width / viewWidth;
    const hR = boxSize.height / viewHeight;
 
    setBgScaleRatio(wR);
    setBgHeightScaleRatio(hR);
}, [boxSize, viewWidth, viewHeight]);
 
//根據(jù)等寬、等高、全屏等不同的縮放比例 計(jì)算scale值
const getScale = (proportion, x, y) => {
    if (proportion === 'radioWidth') {
        return `scaleX(${x})`
    }
    if (proportion === 'radioHeight') {
        return `scaleY(${y})`
    }
    return `scale(${x}, ${y})`
}

2、大屏組件通用開發(fā)流程設(shè)計(jì)

背景：隨著可視化組件的增多、新增組件流程繁瑣冗長(zhǎng)，為了避免重復(fù)的造輪子以及后續(xù)引入第三方組件，需要制定一套通用的組件開發(fā)流程：

設(shè)計(jì)思路：組件 =component 組件主體 +schema 組件配置協(xié)議層 + 組件定義層（類型、從屬關(guān)系、初始化寬高等）

① component 組件主體：

可視化框架選型：行業(yè)主流可視化庫(kù)有 Echart、Antv、Chart.js、D3.js、Vega、DataV-React 基于可視化的通用性和定制性的需求，我們選擇了 Echart、DataV-React 作為基礎(chǔ)組件的開發(fā)框架，面對(duì)定制性要求更高的自定義組件，我們選擇了可視化粒度更小的 D3.js。

封裝通用 Echarts 組件（初始化、事件注冊(cè)、實(shí)例注銷等）：

// initialization echarts
const renderNewEcharts = () => {
    // 1. new echarts instance
    const echartObj = updateEChartsOption();
    // 2. bind events
    bindEvents(echartObj, onEvents || {});
    // 3. on chart ready
    if (typeof onChartReady === 'function') onChartReady(echartObj);
    // 4. on resize
    echartObj.resize();
};
 
// bind the events
const bindEvents = (instance, events) => {
    const _bindEvent = (eventName, func) => {
       instance.on(eventName, (param) => {
           func(param, instance);
       });
    };
 
    // loop and bind
    for (const eventName in events) {
        if (Object.prototype.hasOwnProperty.call(events, eventName)) {
            _bindEvent(eventName, events[eventName]);
        }
    }
};
 
// dispose echarts and clear size-sensor
const dispose = () => {
    if ($chartEl.current) {
       clear($chartEl.current);
       // dispose echarts instance
       (echartsLib || echarts).dispose($chartEl.current);
    }
};

封裝通用 DataV 組件（DataV-React、自定義等組件入口，統(tǒng)一負(fù)責(zé)配置、數(shù)據(jù)收集、監(jiān)聽resize）

const DataV: React.FC = (props) => {
    const { config } = props;
    const [renderCounter, setRenderCounter] = useState(0);
    const $dataVWarpEl = useRef(null);
    const $componentEl = useRef(null);
 
    useEffect(() => {
        // 綁定容器size監(jiān)聽
        const resizefunc = debounce(() => {
            $componentEl.resize();
        }, 500)
       // fixme
       addResizeListener($dataVWarpEl.current, resizefunc);
       return () => {
           // 清除訂閱
           removeResizeListener($dataVWarpEl.current, resizefunc);
       };
    }, []);
 
    return (
        
            
        
    );
};

② schema 組件配置協(xié)議層 + 組件定義層（類型、從屬關(guān)系、初始化寬高等）

我們自定義了一套 schema 組件的DSL，結(jié)構(gòu)協(xié)議層。通過DSL約定了組件的配置協(xié)議，包括組件的可編輯屬性、編輯類型、初始值等，之所以定義一致的協(xié)議層，主要是方便后期的組件擴(kuò)展，配置后移。

JSON Schema設(shè)計(jì)：

{
    headerGroupName: '公共配置',                         //配置所屬類型
    headerGroupKey: 'widget',                           //配置所屬類型key值 相同的key值都?xì)w屬一類
    name: '標(biāo)題名稱',                                    //屬性名稱
    valueType: ['string'],                              //屬性值類型
    optionLabels: [],                                   //服務(wù)下拉列表、多選框等控件的標(biāo)簽名
    optionValues: [],                                   //服務(wù)下拉列表、多選框等控件的標(biāo)簽值
    tip: false,                                         //配置項(xiàng)的 Tooltip 注解
    ui: ['input'],                                      //使用的控件類型
    class: false,                                       //控件類名，定制控件樣式
    css: { width: '50%'},                               //修改控件樣式
    dependencies: ['widget,title.show,true'],           //屬性之間的聯(lián)動(dòng)，規(guī)則['配置所屬類型, 屬性key, 屬性值']
    depContext: DepCommonShowState,                     //屬性之間的校驗(yàn)回調(diào)方法
    compShow: ['line'],                                 //哪些組件可配置
    dataV: { key: 'title.text', value: '' },            //配置的key值和默認(rèn)value值
},

表單DSL設(shè)計(jì)：

收益：以上是我們定制的DSL結(jié)構(gòu)協(xié)議層，用戶只需要填寫Excel表格，就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)表單的創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)組件配置項(xiàng)分類、配置復(fù)用、配置項(xiàng)之間聯(lián)動(dòng)、屬性注釋等功能。目前屬性配置器已經(jīng)支持了常用的15種的配置UI控件，通過定制的DSL結(jié)構(gòu)協(xié)議層，可以快速完成組件的配置界面初始化，為后續(xù)規(guī)劃的組件物料中心做準(zhǔn)備。

3、拖拽器實(shí)現(xiàn)

背景：React-Grid-Layout 拖拽插件不支持自由布局和組件不同緯度拖拽：

解決方案：通過分析源碼，對(duì)不同緯度的拖拽事件以及拖拽目標(biāo)碰撞事件進(jìn)行了重寫，并且也拓展了鎖定寬高比、旋轉(zhuǎn)透明度等功能。

源碼分析：

resize伸縮特性增強(qiáng)（優(yōu)化），拖拽的同時(shí)，除了修改容器寬高外，也動(dòng)態(tài)調(diào)整了組件的坐標(biāo)位置

// CSS Transforms support (default)
if (useCSSTransforms) {
    if (activeResize) {
        const { width, height, handle } = activeResize;
        const clonePos = { ...pos };
        if (["w", "nw", "sw"].includes(handle)) {
            clonePos.left -= clonePos.width - width;
        }
        if (["n", "nw", "ne"].includes(handle)) {
            clonePos.top -= clonePos.height - height;
        }
        style = setTransform(clonePos, this.props.angle);
    } else {
        style = setTransform(pos, this.props.angle);
    }
}

堆疊顯示，自由布局（優(yōu)化），通過控制布局是否壓縮，動(dòng)態(tài)調(diào)整拖拽目標(biāo)的層級(jí)zIndex來實(shí)現(xiàn)多圖層組件操作交互和自由定位。

// 每次拖拽時(shí)zIndex要在當(dāng)前最大zIndex基礎(chǔ)上 + 1，并返回給組件使用
const getAfterMaxZIndex = useCallback(i => {
    if (i === curDragItemI) {
        return;
    }
    setCurDragItemI(i);
    setMaxZIndex(maxZIndex => maxZIndex + 1);
    return maxZIndex;
}, []);

改造后效果展示

4、大屏狀態(tài)推送

背景：大屏的后期維護(hù)需要有版本發(fā)布自更新以及大屏下線等需求，這個(gè)時(shí)候就需要有一套消息通知機(jī)制，通過命令來控制大屏的運(yùn)行狀態(tài)。

解決方案：基于websocket通信機(jī)制，建立長(zhǎng)鏈接，實(shí)現(xiàn)了心跳及重連機(jī)制，實(shí)時(shí)對(duì)上線發(fā)布后的大屏進(jìn)行更新或下線管理。

五、效果預(yù)覽

六、總結(jié)

本文通過可視化頁(yè)面搭建、no/low code 平臺(tái)、Schema 動(dòng)態(tài)表單等技術(shù)思想來分析講解了如何去設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)通用的數(shù)據(jù)大屏搭建平臺(tái)。

當(dāng)前的設(shè)計(jì)方案基本滿足了數(shù)據(jù)大屏的核心能力搭建需求。如果想實(shí)現(xiàn)更富有展現(xiàn)力，滿足更多場(chǎng)景的大屏搭建平臺(tái)，我們還需要進(jìn)一步提高平臺(tái)的擴(kuò)展性和完善整體的物料生態(tài)，具體規(guī)劃如下：

豐富和拓展大屏組件&配置能力，覆蓋不同行業(yè)的可視化場(chǎng)景。

可視化物料平臺(tái)的搭建，沉淀優(yōu)秀的可視化組件、大屏模版素材。

3D以及動(dòng)效渲染引擎開發(fā)實(shí)現(xiàn)。

審核編輯：劉清