BPMN.JS从入门到进阶

标签：进阶渲染 svg BPMN js JS 节点数据模型

BPMN.js 从基础到进阶详解

BPMN.js 是一个强大的 JavaScript 库，用于在浏览器中创建和交互 BPMN（业务流程建模与标注）图表。以下将从基础到进阶，详细解析 BPMN.js 的使用方法及相关特性。

一、基础篇：了解 BPMN.js

1. 什么是 BPMN.js？

BPMN.js 是一个开源的 JavaScript 库，基于 bpmn-io 开发，主要功能包括：

渲染 BPMN 图表（SVG 格式）。
支持对 BPMN 图表的交互和编辑。
提供全面的 API 供开发者扩展功能。

2. BPMN.js 的核心模块

BpmnViewer：用于查看 BPMN 图表。
BpmnModeler：用于创建和编辑 BPMN 图表。

3. 安装 BPMN.js

通过 npm 安装 BPMN.js：

npm install bpmn-js

或者使用 CDN 引入：

<script src="https://unpkg.com/bpmn-js/dist/bpmn-modeler.development.js"></script>

二、基础使用：BpmnViewer 和 BpmnModeler

1. 加载并查看 BPMN 图表

创建一个 BPMN Viewer 实例并渲染 BPMN 图表：

<div id="canvas" style="width: 100%; height: 500px;"></div>
<script>
  import BpmnViewer from 'bpmn-js/lib/NavigatedViewer';

  const viewer = new BpmnViewer({
    container: '#canvas',
  });

  const bpmnXML = '...'; // BPMN 文件的 XML 内容

  viewer.importXML(bpmnXML, (err) => {
    if (err) {
      console.error('渲染失败', err);
    } else {
      console.log('渲染成功');
      viewer.get('canvas').zoom('fit-viewport'); // 自适应视口
    }
  });
</script>

2. 创建并编辑 BPMN 图表

使用 BpmnModeler 创建和编辑 BPMN 图表：

<div id="canvas" style="width: 100%; height: 500px;"></div>
<script>
  import BpmnModeler from 'bpmn-js/lib/Modeler';

  const modeler = new BpmnModeler({
    container: '#canvas',
  });

  // 创建空白 BPMN 图表
  modeler.createDiagram((err) => {
    if (err) {
      console.error('创建失败', err);
    } else {
      console.log('创建成功');
    }
  });

  // 保存当前图表的 XML 数据
  function saveXML() {
    modeler.saveXML({ format: true }, (err, xml) => {
      if (err) {
        console.error('保存失败', err);
      } else {
        console.log('BPMN XML:', xml);
      }
    });
  }
</script>

三、进阶篇：BPMN.js 的扩展与高级用法

1. 事件机制

BPMN.js 提供了强大的事件机制，可监听各种交互事件：

const eventBus = modeler.get('eventBus');

// 监听元素点击事件
eventBus.on('element.click', (event) => {
  const element = event.element; // 被点击的元素
  console.log('点击元素:', element);
});

// 监听元素创建事件
eventBus.on('shape.added', (event) => {
  console.log('新元素创建:', event.shape);
});

2. 自定义元素与样式

自定义元素

通过扩展 BPMN.js，可添加自定义形状或属性：

import CustomElements from './custom-elements';
modeler.get('bpmnRenderer').addMarker(elementId, 'highlight');

自定义样式

可以通过 CSS 文件覆盖默认样式：

.custom-task {
  fill: #f3f3f3;
  stroke: #ff0000;
}

3. 模块化加载

BPMN.js 的模块化设计允许开发者按需加载组件：

import BpmnModeler from 'bpmn-js/lib/Modeler';
import CustomPalette from './CustomPalette';
import CustomRenderer from './CustomRenderer';

const modeler = new BpmnModeler({
  container: '#canvas',
  additionalModules: [CustomPalette, CustomRenderer],
});

4. 与其他工具集成

BPMN.js 可以与其他工具如 React、Vue 或 Node.js 集成：

React：使用 useEffect 初始化并渲染。
Node.js：可在服务端生成 BPMN XML。

四、实践篇：常见问题与解决方案

1. 如何处理大型图表性能问题？

使用 minimap 模块优化导航。
减少 DOM 操作，使用虚拟渲染技术。

2. 图表保存后 XML 缺失或错误？

确保所有必要的模块加载完毕。
调试 saveXML 时的错误信息。

3. 如何调试 BPMN.js？

使用 bpmn-js/lib/Debugger 模块。
通过 console.log 检查事件流。

五、总结与推荐资源

BPMN.js 是一个功能强大、可扩展性极高的 BPMN 图表工具，适合在各种场景下使用。掌握 BPMN.js 的核心功能和扩展技巧，可以帮助开发者轻松应对业务流程图的复杂需求。

BPMN.js 的底层实现原理详解

BPMN.js 是一个基于浏览器的 BPMN 图表渲染和编辑工具，它的底层实现融合了现代 Web 技术与模块化设计思想，为开发者提供了高度可定制和扩展的解决方案。以下是 BPMN.js 的底层实现原理及其架构剖析。

一、核心架构设计

BPMN.js 的架构主要由以下几个核心模块组成：

1. Diagram.js

Diagram.js 是 BPMN.js 的底层图形库，用于管理图形的渲染和交互逻辑。它提供了一系列基础设施，支持创建和操作图形模型。

Canvas：管理图形的主画布，支持缩放、平移和基础绘制操作。
EventBus：事件管理机制，支持订阅和触发事件。
ElementRegistry：用于管理图形元素的注册和查找。
CommandStack：实现命令模式，管理图形操作的执行与撤销。

Diagram.js 的独立性：它与 BPMN.js 的业务无关，可以用于构建任意类型的图形工具。

2. BpmnModdle

BpmnModdle 是一个 BPMN 数据模型库，用于解析和生成符合 BPMN 2.0 标准的 XML 数据。

基于 Moddle 构建，支持扩展和自定义数据模型。
功能：
- 解析 BPMN XML 文件为内部数据模型。
- 将内部数据模型序列化为 XML。

数据模型示例

<bpmn:process id="Process_1" isExecutable="true">
  <bpmn:startEvent id="StartEvent_1" />
</bpmn:process>

被解析为 JavaScript 对象：

{
  id: 'Process_1',
  isExecutable: true,
  flowElements: [
    { id: 'StartEvent_1', $type: 'bpmn:StartEvent' }
  ]
}

3. Renderer（渲染器）

Renderer 是 BPMN.js 的核心模块之一，负责将 BPMN 图形元素渲染为 SVG。

核心逻辑：
1. 读取 BpmnModdle 提供的数据模型。
2. 将 BPMN 元素（如任务、网关、事件）映射为对应的 SVG 图形。
3. 应用样式和交互逻辑。
渲染工具：
- Snap.svg：一个轻量级的 SVG 操作库，用于绘制矢量图形。
- BpmnRenderer：将 BPMN 语义元素（如 bpmn:Task）转换为视觉表示。

4. CommandStack（命令堆栈）

CommandStack 实现了命令模式，用于管理用户对图形的操作（如添加、移动、删除元素）。

功能：
- 记录用户操作，支持撤销与重做。
- 每个操作封装为一个命令对象，确保操作的可回滚性。

示例：

commandStack.execute('shape.create', { shape, position });
commandStack.undo();
commandStack.redo();

5. EventBus（事件总线）

EventBus 是 BPMN.js 的事件分发中心，用于管理模块间的通信。

支持发布/订阅模式：

eventBus.on('shape.added', (event) => {
  console.log('形状已添加:', event.shape);
});
eventBus.fire('shape.added', { shape });

6. 元素交互

BPMN.js 提供了多种用户交互操作（拖拽、连接、调整大小等），这些功能由以下模块协作完成：

Interaction Modules：
- Move：拖动元素。
- Connect：创建连线。
- Resize：调整大小。
核心机制：
- 通过 Mouse 和 Touch 事件监听用户输入。
- 使用 Snapping 模块实现对齐。
- 使用 Rules 模块验证操作的合法性。

二、工作流程

BPMN.js 的底层实现遵循以下典型的工作流程：

XML 解析与数据建模：
- 使用 BpmnModdle 解析 BPMN XML 文件，生成内部数据模型。
- 数据模型遵循 BPMN 2.0 规范，包含元素的类型、属性和关系。
元素渲染：
- BpmnRenderer 根据数据模型生成 SVG 图形。
- 元素由多层（背景、主体、文本等）组成，便于应用样式和交互。
事件绑定与交互：
- 使用 EventBus 监听用户输入事件。
- 根据用户操作调用 CommandStack 执行相应命令。
模型与图形同步：
- 用户操作更新内部数据模型。
- 数据模型的变化触发图形的重新渲染。

三、模块化与扩展性

BPMN.js 的设计强调模块化，允许开发者根据需求进行扩展：

1. 插件机制

通过 additionalModules 参数加载自定义模块：

import CustomModule from './custom-module';

const modeler = new BpmnModeler({
  container: '#canvas',
  additionalModules: [CustomModule],
});

2. 覆盖默认行为

通过 eventBus 或 CommandStack，可以重写默认逻辑。例如，自定义元素连接规则：

eventBus.on('commandStack.connection.create.preExecute', (event) => {
  const { connection } = event.context;
  if (!isValidConnection(connection)) {
    throw new Error('无效的连接');
  }
});

3. 自定义渲染器

扩展 BpmnRenderer 实现自定义图形样式：

import BaseRenderer from 'diagram-js/lib/draw/BaseRenderer';

class CustomRenderer extends BaseRenderer {
  drawShape(parentNode, element) {
    if (element.type === 'custom:Task') {
      return svgCreate('rect', { width: 100, height: 80 });
    }
    return super.drawShape(parentNode, element);
  }
}

四、关键技术与性能优化

1. SVG 渲染性能

分层渲染：按层次划分元素，减少重绘范围。
虚拟滚动：仅渲染可见区域内的图形，提升性能。

2. 事件分发优化

通过 EventBus 控制事件的作用域和传播，避免不必要的性能开销。

3. 大图优化

提供缩略图（Minimap）模块便于导航。
使用 deferred rendering 优化初始加载。

五、总结

BPMN.js 的底层实现融合了强大的数据建模、模块化架构和高性能渲染技术。通过 Diagram.js 提供的通用绘图功能与 BpmnModdle 的语义解析能力，开发者可以轻松实现复杂的业务流程管理需求。同时，其高度的扩展性为自定义和集成提供了充足的灵活性。

如果你想深入研究 BPMN.js，可以从其核心模块的源码开始，逐步理解其事件、命令和渲染机制的协作关系。
如果想自己实现一个类似 BPMN.js 的工作流编辑器，需要清楚以下几个关键点：

业务流程的核心数据结构
业务流程的每个元素（如任务、事件、网关）都有独特的语义和属性，因此需要设计一套适合的流程数据结构。
图形渲染与交互
需要实现一个支持流程图形化展示、拖拽、连接等交互的图形引擎。
数据与图形的双向绑定
确保用户在图形编辑器上的操作能实时同步到数据模型，反之亦然。

以下是从 数据结构 到 渲染逻辑 的详细实现原理。

一、核心数据结构设计

流程编辑器的数据结构通常需要表示以下内容：

节点（Node）：流程图中的元素，如任务、事件。
连线（Edge）：流程图中节点间的连接关系。
属性（Properties）：节点或连线的详细配置信息。

1. 数据模型定义

// 节点
interface Node {
  id: string;                     // 唯一标识
  type: string;                   // 类型（StartEvent, Task, EndEvent, Gateway 等）
  name?: string;                  // 节点名称
  x: number;                      // 节点的 X 坐标
  y: number;                      // 节点的 Y 坐标
  properties?: Record<string, any>; // 节点的自定义属性
}

// 连线
interface Edge {
  id: string;                     // 唯一标识
  source: string;                 // 起始节点 ID
  target: string;                 // 目标节点 ID
  points?: Array<{ x: number; y: number }>; // 连线的路径点
  properties?: Record<string, any>; // 连线的自定义属性
}

// 整体流程图数据
interface Workflow {
  nodes: Node[];                  // 所有节点
  edges: Edge[];                  // 所有连线
}

2. 数据模型示例

一个简单的工作流可以表示如下：

{
  "nodes": [
    { "id": "start", "type": "StartEvent", "x": 100, "y": 200 },
    { "id": "task1", "type": "Task", "x": 300, "y": 200, "name": "Task 1" },
    { "id": "end", "type": "EndEvent", "x": 500, "y": 200 }
  ],
  "edges": [
    { "id": "edge1", "source": "start", "target": "task1" },
    { "id": "edge2", "source": "task1", "target": "end" }
  ]
}

二、渲染引擎的实现原理

一个工作流编辑器需要将数据模型可视化到画布上。下面是实现的关键步骤。

1. 基础图形渲染

基于 HTML5 的 SVG 或 Canvas 实现图形绘制。

使用 SVG 渲染节点和连线

<svg id="canvas" width="800" height="600" style="border: 1px solid #ddd"></svg>

绘制节点和连线

function renderNode(svg: SVGElement, node: Node) {
  const g = document.createElementNS('http://www.w3.org/2000/svg', 'g');
  g.setAttribute('transform', `translate(${node.x}, ${node.y})`);
  g.setAttribute('id', node.id);

  // 绘制节点主体
  const rect = document.createElementNS('http://www.w3.org/2000/svg', 'rect');
  rect.setAttribute('width', '100');
  rect.setAttribute('height', '50');
  rect.setAttribute('fill', '#f3f3f3');
  rect.setAttribute('stroke', '#000');

  // 节点文本
  const text = document.createElementNS('http://www.w3.org/2000/svg', 'text');
  text.setAttribute('x', '50');
  text.setAttribute('y', '30');
  text.setAttribute('text-anchor', 'middle');
  text.textContent = node.name || node.type;

  g.appendChild(rect);
  g.appendChild(text);
  svg.appendChild(g);
}

function renderEdge(svg: SVGElement, edge: Edge, nodes: Node[]) {
  const source = nodes.find(n => n.id === edge.source);
  const target = nodes.find(n => n.id === edge.target);

  if (source && target) {
    const line = document.createElementNS('http://www.w3.org/2000/svg', 'line');
    line.setAttribute('x1', String(source.x + 50)); // 起点中心
    line.setAttribute('y1', String(source.y + 25));
    line.setAttribute('x2', String(target.x + 50)); // 终点中心
    line.setAttribute('y2', String(target.y + 25));
    line.setAttribute('stroke', '#000');
    svg.appendChild(line);
  }
}

2. 渲染完整工作流

function renderWorkflow(svg: SVGElement, workflow: Workflow) {
  // 先渲染连线，后渲染节点（确保节点在最上层）
  workflow.edges.forEach(edge => renderEdge(svg, edge, workflow.nodes));
  workflow.nodes.forEach(node => renderNode(svg, node));
}

3. 数据与图形绑定

数据模型更新时重新渲染图形。
图形交互（拖拽、删除等）反向更新数据模型。

三、用户交互与事件处理

1. 拖拽节点

为节点绑定拖拽事件，通过更新节点的坐标改变位置。

function enableDrag(svg: SVGElement, workflow: Workflow) {
  let selectedNode: Node | null = null;
  let offsetX = 0, offsetY = 0;

  svg.addEventListener('mousedown', (event) => {
    const target = event.target as SVGGElement;
    if (target.tagName === 'g') {
      selectedNode = workflow.nodes.find(node => node.id === target.id) || null;
      offsetX = event.offsetX - selectedNode!.x;
      offsetY = event.offsetY - selectedNode!.y;
    }
  });

  svg.addEventListener('mousemove', (event) => {
    if (selectedNode) {
      selectedNode.x = event.offsetX - offsetX;
      selectedNode.y = event.offsetY - offsetY;
      svg.innerHTML = ''; // 清空画布
      renderWorkflow(svg, workflow); // 重新渲染
    }
  });

  svg.addEventListener('mouseup', () => {
    selectedNode = null;
  });
}

2. 创建连线

通过点击两个节点创建一条连线，并更新数据模型。

四、数据与视图的双向绑定

可以使用框架（如 Vue、React）或手写简单的观察者模式，实现数据与视图的同步。

示例：观察者模式

class WorkflowStore {
  private workflow: Workflow;
  private listeners: Function[] = [];

  constructor(workflow: Workflow) {
    this.workflow = workflow;
  }

  subscribe(listener: Function) {
    this.listeners.push(listener);
  }

  update(newWorkflow: Workflow) {
    this.workflow = newWorkflow;
    this.listeners.forEach(listener => listener(newWorkflow));
  }

  getWorkflow() {
    return this.workflow;
  }
}

五、总结

要实现一个完整的 BPMN.js 工作流编辑器，核心步骤包括：

定义数据模型，表示节点和连线。
使用 SVG 或 Canvas 渲染节点和连线。
实现用户交互（如拖拽、连接）。
建立数据与图形的双向绑定。

虽然简化版实现较为简单，但功能齐全的工作流编辑器需要支持复杂的功能（如自定义节点、动态属性面板、撤销/重做等），可以在此基础上逐步扩展功能。

标签：进阶,渲染,svg,BPMN,js,JS,节点,数据模型
From： https://blog.csdn.net/m0_55049655/article/details/145203562

BPMN.js 从基础到进阶详解

一、基础篇：了解 BPMN.js

1. 什么是 BPMN.js？

2. BPMN.js 的核心模块

3. 安装 BPMN.js

二、基础使用：BpmnViewer 和 BpmnModeler

1. 加载并查看 BPMN 图表

2. 创建并编辑 BPMN 图表

三、进阶篇：BPMN.js 的扩展与高级用法

1. 事件机制

2. 自定义元素与样式

自定义元素

自定义样式

3. 模块化加载

4. 与其他工具集成

四、实践篇：常见问题与解决方案

1. 如何处理大型图表性能问题？

2. 图表保存后 XML 缺失或错误？

3. 如何调试 BPMN.js？

五、总结与推荐资源

推荐资源

BPMN.js 的底层实现原理详解

一、核心架构设计

1. Diagram.js

2. BpmnModdle

数据模型示例

3. Renderer（渲染器）

4. CommandStack（命令堆栈）

5. EventBus（事件总线）

6. 元素交互

二、工作流程

三、模块化与扩展性

1. 插件机制

2. 覆盖默认行为

3. 自定义渲染器

四、关键技术与性能优化

1. SVG 渲染性能

2. 事件分发优化

3. 大图优化

五、总结

一、核心数据结构设计

1. 数据模型定义

2. 数据模型示例

二、渲染引擎的实现原理

1. 基础图形渲染

使用 SVG 渲染节点和连线

绘制节点和连线

2. 渲染完整工作流

3. 数据与图形绑定

三、用户交互与事件处理

1. 拖拽节点

2. 创建连线

四、数据与视图的双向绑定

示例：观察者模式

五、总结

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