能快速构建和定制网络拓扑图的WPF开源项目-NodeNetwork

大家好，我是沙漠尽头的狼，今天介绍一个WPF开源项目-NodeNetwork，它可以帮助我们快速构建和定制网络拓扑图。

一、前言

在现代软件开发中，数据可视化和可交互性越来越受到关注。为了实现这一点，通常需要使用各种图表、表格、网络拓扑图等控件。然而，对于某些特殊的场景，这些控件可能无法满足需求，此时我们需要一种自定义的方式来展示和处理数据。NodeNetwork就是一种这样的自定义方式，它是一个基于C# WPF的开源项目，可以帮助我们快速构建和定制网络拓扑图。

NodeNetwork的代码托管在GitHub上，是由荷兰的一位开发者Wouterdek所创建和维护的。在本文中，我们将对NodeNetwork进行介绍和分析，希望读者能够通过本文了解到NodeNetwork的核心概念、应用场景和使用方法，同时也能够掌握一些开发NodeNetwork的技巧和经验。

仓库地址：https://github.com/Wouterdek/NodeNetwork

仓库截图：

仓库源码结构：

二、示例

1. 计算器示例

此示例允许用户使用节点编辑器创建数学表达式。 修改节点时，将自动计算和更新结果值。 此应用程序包含节点验证，自定义节点子类，值输入/输出，自定义输入编辑器，节点列表，...

下面是计算器示例应用程序的演示：

2. 代码生成器示例

在此示例中，用户可以创建 LUA 代码。与虚幻引擎中的蓝图类似，编辑器具有执行流程和数据流。 自定义输入/输出端口、节点编辑器提供了更直观的体验。

下面是代码生成器应用程序的截图：

3. 着色器编辑器示例

此库更实用的示例可能是着色器编辑器。

下面是使用 NodeNetwork 制作的着色器编辑器示例的演示：

这些示例应用程序可在此处下载，其源代码包含在存储库中，库的二进制版本在 NuGet 上可用。

三、特征

1. 专为 .NET Framework 4.7.2 和 .NET Core 3.1 或更高版本构建。
2. 开放、宽松的许可证-Apache-2.0 license。
3. 使用现代反应式 MVVM 代码构建的交互式、可靠的控件。
4. 顺滑的平移、缩放控件。
5. 自动布局系统。
6. 高度可定制，但默认情况下易于使用。
7. 强大的节点和连接验证支持。
8. 大量的单元测试提供支持。
9. ...

四、NodeNetwork的核心概念

以下内容可参考仓库组件说明页。

1. 节点（Node）

节点是NodeNetwork中的最基本元素，可以表示任何一个数据源或处理单元。每个节点可以包含一个或多个输入端口和输出端口，分别表示节点接收和输出的数据。NodeNetwork中内置了几种常用的节点类型，如常量节点、计算节点、输入输出节点等，同时也支持自定义节点类型。

2. 连接（Connection）

连接是NodeNetwork中的一个核心概念，用于表示节点之间的数据传输关系。每个连接都有一个源端口和目标端口，源端口表示数据的来源，目标端口表示数据的目标。连接还可以携带一些元数据（metadata），用于描述连接的一些附加信息，如颜色、线宽等。

3. 端口（Port）

端口是节点的输入或输出端点，用于与其他节点进行连接。每个端口都有一个类型，表示该端口所能接收或输出的数据类型。端口还可以有一些其他属性，如标签、描述等，用于描述端口的功能和作用。

4. 图形界面（GUI）

NodeNetwork是基于WPF框架实现的，因此它具有一套强大的图形界面（GUI）系统。在NodeNetwork中，每个节点和连接都可以显示为一个图形化的元素，用户可以通过拖拽、缩放等方式对这些元素进行操作。

5. 布局（Layout）

布局是NodeNetwork的另一个重要概念，用于控制节点和连接的位置和大小。NodeNetwork中提供了多种不同的布局方式，如自由布局、栅格布局、力导向布局等。用户可以根据具体的需求选择不同的布局方式，并且可以通过代码或图形界面进行布局的定制和调整。

6. 序列化和反序列化（Serialization and Deserialization）

在实际的应用中，我们需要将节点和连接保存到文件或数据库中，或者从文件或数据库中读取节点和连接。为了实现这一点，NodeNetwork提供了序列化和反序列化功能。序列化是将节点和连接转换成一个数据流的过程，反序列化则是将数据流转换成节点和连接的过程。NodeNetwork支持多种不同的序列化格式，如XML、JSON、二进制等，用户可以根据具体需求选择不同的格式。

五、NodeNetwork的应用场景

NodeNetwork具有广泛的应用场景，下面介绍其中的几个：

1. 数据处理和分析

NodeNetwork可以帮助我们快速构建数据处理和分析的工具。例如，我们可以创建一个图形化的工作流，将不同的数据处理节点连接起来，从而实现数据的预处理、转换和分析。

2. 图形化编辑器

NodeNetwork可以帮助我们快速构建图形化的编辑器。例如，我们可以创建一个图形化的界面，用于编辑和配置某些参数或选项，这些参数或选项可以通过节点和连接的方式进行交互和传递。

3. 可视化和交互式展示

NodeNetwork可以帮助我们快速构建可视化和交互式的展示工具。例如，我们可以创建一个图形化的网络拓扑图，用于展示某些设备或系统的连接关系和状态。用户可以通过节点和连接的方式进行交互和控制，例如添加、删除、修改节点和连接等。

六、NodeNetwork的使用方法

NodeNetwork的使用方法非常简单，下面介绍其中的几个步骤(参考不到30行代码的Hello world)。

首先，使用 Dotnet 8创建WPF项目，项目命名为NodeNetworkTest，您可以使用 .NET Framework 4.7.2 以上或 .NET CORE 3.x 以上，站长使用 .NET 8只是8预览版2刚出来试试而已。

1. 安装NodeNetwork

NodeNetwork可以通过NuGet包管理器进行安装。在Visual Studio中，打开“包管理器控制台”，输入以下命令即可安装NodeNetwork：

Install-Package NodeNetwork

2. 注册NodeNetwork视图

MVVM在整个NodeNetwork库中都在贯彻使用。有关MVVM的介绍请点击这里查看。使用库中的元素，您需要创建合适的视图，并为其提供相应的ViewModel实例。

在使用库之前，请在App.xaml.cs文件的OnStartup方法内使用NNViewRegistrar.RegisterSplat()方法将NodeNetwork的视图和相应的ViewModel进行注册关联。

using System.Windows;
using NodeNetwork;
 
namespace NodeNetworkTest;
 
public partial class App : Application
{
    protected override void OnStartup(StartupEventArgs e)
    {
        base.OnStartup(e);
        NNViewRegistrar.RegisterSplat();
    }
}

3. 创建视图

打开MainWindow.xaml，添加NodeNetwork命名空间xmlns:nodenetwork="clr-namespace:NodeNetwork.Views;assembly=NodeNetwork"，并添加NetworkView视图，NetworkView表示整个网络拓扑图：

<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. 创建节点和连接

在NodeNetwork中，创建节点和连接非常简单。首先，我们需要创建NetworkViewModel，它是NetworkView视图的ViewModel，可以通过以下代码创建：

var network = new NetworkViewModel();
networkView.ViewModel = network;

然后通过以下代码创建第一个节点：

var node1 = new NodeViewModel();
node1.Name = "节点1";
network.Nodes.Add(node1);

并给第一个节点创建一个输入端口：

var node1Input = new NodeInputViewModel();
node1Input.Name = "节点1输入";
node1.Inputs.Add(node1Input);

创建第二个节点，并以同样的方式给此节点创建一个输出端口：

var node2 = new NodeViewModel();
node2.Name = "节点2";
network.Nodes.Add(node2);
 
var node2Output = new NodeOutputViewModel();
node2Output.Name = "节点2输出";
node2.Outputs.Add(node2Output);

最后，我们可以通过以下代码将节点1的输入端口和节点2的输出端口连接到一起：

var connection = new ConnectionViewModel(network, node1Input, node2Output);
network.Connections.Add(connection);

完整代码如下：

using DynamicData;
using NodeNetwork.ViewModels;
using System.Windows;
 
namespace NodeNetworkTest;
 
public partial class MainWindow : Window
{
    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
 
        // 创建NetworkView视图的ViewModel实例
        var network = new NetworkViewModel();
 
        // 给视图(networkView)赋值viewmodel(network)
        networkView.ViewModel = network;
 
        // 创建第一个节点ViewModel，设置它的名称并将此节点加入到network
        var node1 = new NodeViewModel();
        node1.Name = "节点1";
        network.Nodes.Add(node1);
 
        // 创建第一个节点的输入端口ViewModel，设置它的名称并加入第一个节点
        var node1Input = new NodeInputViewModel();
        node1Input.Name = "节点1输入";
        node1.Inputs.Add(node1Input);
 
        // 创建第二个节点ViewModel，设置它的名称并将此节点加入到network, 并以同样的方式给此节点添加一个输出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 = "节点2";
        network.Nodes.Add(node2);
 
        var node2Output = new NodeOutputViewModel();
        node2Output.Name = "节点2输出";
        node2.Outputs.Add(node2Output);
 
        // 将节点1的输入端口和节点2的输出端口连接到一起
        var connection = new ConnectionViewModel(network, node1Input, node2Output);
        network.Connections.Add(connection);
    }
}

运行程序看效果：

示例代码已经全部给了，你也可以戳这克隆。

5. 布局

在NodeNetwork中，布局非常灵活和自由。我们可以通过代码或图形界面进行布局。例如，我们可以通过以下代码将节点放置在指定的位置：

node.Position = new Point(100, 100);

通过以下代码调整整个网络拓扑图的布局(参考布局文档)：

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简单。我们可以通过以下代码将节点和连接序列化为XML格式：

var serializer = new XmlSerializer(typeof(NodeNetworkViewModel));
var writer = new StringWriter();
serializer.Serialize(writer, nodeNetwork);

然后，我们可以将XML字符串保存到文件或数据库中。反序列化也非常简单。我们可以通过以下代码从XML字符串中反序列化节点和连接：

var serializer = new XmlSerializer(typeof(NodeNetworkViewModel));
var reader = new StringReader(xmlString);
var nodeNetwork = (NodeNetworkViewModel)serializer.Deserialize(reader);

七、总结

NodeNetwork是一个非常实用和灵活的C# WPF开源项目，它可以帮助我们快速构建图形化的网络拓扑图，实现节点和连接的交互和传递。NodeNetwork提供了丰富的功能和特性，例如节点和连接的自定义、布局和调整、序列化和反序列化等，可以满足各种不同的应用需求。NodeNetwork的应用场景非常广泛，例如数据处理和分析、图形化编辑器、可视化和交互式展示等。NodeNetwork的使用方法非常简单，我们只需要安装NodeNetwork、创建节点和连接、布局和调整、序列化和反序列化即可。

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