ModuForge-RS 状态管理包

ModuForge-RS 状态管理包提供了基于不可变数据结构的现代化状态管理系统，支持事务处理、插件扩展、资源管理和实时协作。该包是 ModuForge-RS 框架的核心组件，为应用程序提供可靠、高效的状态管理能力。

🏗️ 架构概述

ModuForge-RS 状态管理采用不可变数据结构范式，确保状态变更的可预测性和可追溯性。系统基于以下核心设计原则：

• 不可变状态: 使用 im-rs 库实现高效的不可变数据结构
• 事务驱动: 所有状态变更通过事务进行，支持 ACID 特性
• 插件架构: 可扩展的插件系统，支持动态功能扩展
• 资源管理: 全局资源表和生命周期管理
• 事件溯源: 完整的状态变更历史记录和重放能力

核心架构组件

┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐
│   State         │    │   Transaction   │    │   Plugin        │
│   (状态管理)     │◄──►│   (事务处理)     │◄──►│   (插件系统)     │
└─────────────────┘    └─────────────────┘    └─────────────────┘
         │                       │                       │
         ▼                       ▼                       ▼
┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐
│   Resource      │    │   ResourceTable │    │   GothamState   │
│   (资源管理)     │    │   (资源表)       │    │   (框架状态)     │
└─────────────────┘    └─────────────────┘    └─────────────────┘

🚀 核心功能

1. 状态管理 (State)

• 不可变状态: 基于 im::HashMap 的不可变状态存储
• 版本控制: 自动版本号管理，支持状态回滚
• 配置管理: 灵活的状态配置和初始化
• 序列化支持: 完整的状态序列化和反序列化

2. 事务处理 (Transaction)

• ACID 事务: 原子性、一致性、隔离性、持久性
• 批量操作: 高效的批量状态变更处理
• 元数据支持: 丰富的元数据存储和检索
• 命令模式: 可扩展的命令执行接口

3. 插件系统 (Plugin)

• 动态加载: 运行时插件加载和卸载
• 优先级管理: 基于优先级的插件执行顺序
• 状态隔离: 插件状态的安全隔离和管理
• 生命周期: 完整的插件生命周期管理

4. 资源管理 (Resource)

• 类型安全: 基于 TypeId 的类型安全资源管理
• 全局资源表: 集中式资源注册和查找
• 生命周期: 自动资源清理和内存管理
• 并发安全: 线程安全的资源访问

5. 日志系统 (Logging)

• 结构化日志: 基于 tracing 的结构化日志记录
• 多输出: 支持控制台和文件双重输出
• 级别控制: 灵活的日志级别配置
• 性能监控: 内置性能指标收集

📦 技术栈

核心依赖

[dependencies]
# 不可变数据结构
im = { version = "15.1", features = ["serde"] }

# 序列化
serde = { version = "1.0", features = ["derive", "rc"] }
serde_json = "1.0"

# 异步运行时
tokio = { version = "1.0", features = ["full"] }
async-trait = "0.1"

# 并发和同步
crossbeam = "0.8"
dashmap = "6.1.0"

# 错误处理
anyhow = "1"
thiserror = "2.0.12"

# 日志系统
tracing = "0.1"
tracing-subscriber = { version = "0.3", features = ["env-filter"] }
tracing-appender = "0.2"

# 时间处理
time = "0.3"

ModuForge-RS 内部依赖

# 数据模型
moduforge-model = "0.4.12"

# 数据转换
moduforge-transform = "0.4.12"

🚀 快速开始

基本使用

use mf_state::{State, StateConfig, Transaction, init_logging};
use mf_model::{schema::Schema, node_pool::NodePool};
use std::sync::Arc;

#[tokio::main]
async fn main() -> anyhow::Result<()> {
    // 初始化日志系统
    init_logging("info", Some("logs/state.log"))?;
    
    // 创建状态配置
    let schema = Arc::new(Schema::default());
    let state_config = StateConfig {
        schema: Some(schema),
        doc: None,
        stored_marks: None,
        plugins: None,
        resource_manager: None,
    };
    
    // 创建状态实例
    let state = State::create(state_config).await?;
    
    // 创建事务
    let mut transaction = Transaction::new(&state);
    
    // 添加节点
    let node_id = "new_node".to_string();
    transaction.add_node(
        node_id.clone(),
        vec![/* 节点数据 */]
    )?;
    
    // 设置元数据
    transaction.set_meta("action", "add_node");
    transaction.set_meta("user_id", "user_123");
    
    // 应用事务
    let result = state.apply(transaction).await?;
    
    println!("事务应用成功，新状态版本: {}", result.state.version);
    Ok(())
}

插件开发

use mf_state::{
    plugin::{Plugin, PluginSpec, PluginTrait, StateField},
    resource::Resource,
    State, Transaction, StateResult
};
use async_trait::async_trait;
use std::sync::Arc;

#[derive(Debug)]
struct MyPluginState {
    counter: i32,
}

impl Resource for MyPluginState {}

#[derive(Debug)]
struct MyPlugin;

#[async_trait]
impl PluginTrait for MyPlugin {
    async fn filter_transaction(
        &self,
        tr: &Transaction,
        _state: &State,
    ) -> bool {
        // 检查事务是否应该被过滤
        !tr.get_meta::<String>("skip_plugin").is_some()
    }
    
    async fn append_transaction(
        &self,
        _trs: &[Transaction],
        _old_state: &State,
        _new_state: &State,
    ) -> StateResult<Option<Transaction>> {
        // 可以在这里添加额外的事务
        Ok(None)
    }
}

#[derive(Debug)]
struct MyStateField;

#[async_trait]
impl StateField for MyStateField {
    async fn init(
        &self,
        _config: &StateConfig,
        _instance: Option<&State>,
    ) -> Arc<dyn Resource> {
        Arc::new(MyPluginState { counter: 0 })
    }
    
    async fn apply(
        &self,
        _tr: &Transaction,
        value: Arc<dyn Resource>,
        _old_state: &State,
        _new_state: &State,
    ) -> Arc<dyn Resource> {
        // 更新插件状态
        if let Some(state) = value.downcast_arc::<MyPluginState>() {
            Arc::new(MyPluginState {
                counter: state.counter + 1,
            })
        } else {
            value
        }
    }
}

// 创建插件
let plugin = Plugin::new(PluginSpec {
    key: ("my_plugin".to_string(), "v1".to_string()),
    tr: Some(Arc::new(MyPlugin)),
    state_field: Some(Arc::new(MyStateField)),
    priority: 10,
});

资源管理

use mf_state::{
    resource::Resource,
    resource_table::ResourceTable,
    gotham_state::GothamState,
    ops::GlobalResourceManager
};
use std::sync::Arc;

#[derive(Debug, Clone)]
struct MyResource {
    data: String,
}

impl Resource for MyResource {}

// 使用资源表
let resource_table = ResourceTable::default();
resource_table.add("my_resource".to_string(), MyResource {
    data: "Hello World".to_string(),
});

// 获取资源
if let Some(resource) = resource_table.get::<MyResource>("my_resource") {
    println!("资源数据: {}", resource.data);
}

// 使用 Gotham 状态
let gotham_state = GothamState::default();
gotham_state.put(MyResource {
    data: "Gotham Resource".to_string(),
});

if let Some(resource) = gotham_state.try_get::<MyResource>() {
    println!("Gotham 资源: {}", resource.data);
}

// 使用全局资源管理器
let mut manager = GlobalResourceManager::new();
manager.resource_table.add("global_resource".to_string(), MyResource {
    data: "Global Resource".to_string(),
});

🔧 配置选项

状态配置

use mf_state::StateConfig;
use mf_model::{schema::Schema, node_pool::NodePool, mark::Mark};
use std::sync::Arc;

let config = StateConfig {
    // 文档结构定义
    schema: Some(Arc::new(Schema::default())),
    
    // 初始文档内容
    doc: Some(Arc::new(NodePool::default())),
    
    // 存储的标记
    stored_marks: Some(vec![Mark::default()]),
    
    // 插件列表
    plugins: Some(vec![/* 插件列表 */]),
    
    // 资源管理器
    resource_manager: Some(Arc::new(GlobalResourceManager::new())),
};

日志配置

use mf_state::init_logging;

// 只输出到控制台
init_logging("debug", None)?;

// 同时输出到文件和控制台
init_logging("info", Some("logs/moduforge.log"))?;

// 不同日志级别
init_logging("trace", Some("logs/detail.log"))?;  // 最详细
init_logging("debug", Some("logs/debug.log"))?;   // 调试信息
init_logging("info", Some("logs/info.log"))?;     // 一般信息
init_logging("warn", Some("logs/warn.log"))?;     // 警告信息
init_logging("error", Some("logs/error.log"))?;   // 错误信息

📊 性能特性

不可变数据结构优化

• 结构共享: 利用 im-rs 的结构共享减少内存使用
• 延迟克隆: 只在必要时进行数据克隆
• 批量操作: 支持高效的批量状态变更

并发性能

• 无锁设计: 使用不可变数据结构避免锁竞争
• 原子操作: 基于原子操作的状态版本管理
• 并发安全: 线程安全的状态访问和修改

内存管理

• 智能缓存: 自动缓存频繁访问的状态
• 资源池: 高效的资源分配和回收
• 内存监控: 内置内存使用监控

🛠️ 错误处理

ModuForge-RS 状态管理包提供了完善的错误处理机制：

use mf_state::error::{StateResult, error};

// 自定义错误处理
fn handle_state_error(result: StateResult<State>) -> anyhow::Result<State> {
    match result {
        Ok(state) => Ok(state),
        Err(e) => {
            // 记录错误
            tracing::error!("状态操作失败: {}", e);
            
            // 根据错误类型进行不同处理
            if e.to_string().contains("schema") {
                return Err(error::schema_error("Schema 配置错误").into());
            }
            
            Err(e)
        }
    }
}

常见错误类型

• 插件错误: 插件初始化或执行失败
• 事务错误: 事务应用或验证失败
• 配置错误: 状态配置无效
• 序列化错误: 状态序列化或反序列化失败
• 资源错误: 资源操作失败

🧪 测试

单元测试

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;
    
    #[tokio::test]
    async fn test_state_creation() {
        let config = StateConfig::default();
        let state = State::create(config).await.unwrap();
        assert_eq!(state.version, 1);
    }
    
    #[tokio::test]
    async fn test_transaction_application() {
        let state = State::create(StateConfig::default()).await.unwrap();
        let mut transaction = Transaction::new(&state);
        
        // 添加测试步骤
        transaction.set_meta("test", "value");
        
        let result = state.apply(transaction).await.unwrap();
        assert_eq!(result.state.version, 2);
    }
}

集成测试

#[cfg(test)]
mod integration_tests {
    use super::*;
    
    #[tokio::test]
    async fn test_plugin_integration() {
        // 创建带插件的状态
        let plugin = create_test_plugin();
        let config = StateConfig {
            plugins: Some(vec![Arc::new(plugin)]),
            ..Default::default()
        };
        
        let state = State::create(config).await.unwrap();
        
        // 测试插件功能
        let mut transaction = Transaction::new(&state);
        transaction.set_meta("plugin_test", "value");
        
        let result = state.apply(transaction).await.unwrap();
        assert!(result.state.has_field("test_plugin"));
    }
}

🔍 监控和调试

性能监控

use mf_state::{State, Transaction};
use std::time::Instant;

async fn monitor_transaction_performance(state: &State, transaction: Transaction) {
    let start = Instant::now();
    
    let result = state.apply(transaction).await.unwrap();
    
    let duration = start.elapsed();
    tracing::info!(
        "事务处理完成 - 版本: {}, 耗时: {:?}",
        result.state.version,
        duration
    );
}

状态调试

use mf_state::State;

fn debug_state(state: &State) {
    tracing::debug!("状态信息:");
    tracing::debug!("  版本: {}", state.version);
    tracing::debug!("  字段数量: {}", state.fields_instances.len());
    tracing::debug!("  插件数量: {}", state.plugins().len());
    tracing::debug!("  文档节点数: {}", state.doc().len());
}

📚 API 参考

核心类型

• State: 主状态管理结构体
• StateConfig: 状态配置结构体
• Transaction: 事务处理结构体
• Plugin: 插件结构体
• Resource: 资源特征
• ResourceTable: 资源表结构体
• GothamState: Gotham 框架状态

主要方法

State

• create(config): 创建新状态
• apply(transaction): 应用事务
• get_field(name): 获取字段
• serialize(): 序列化状态
• deserialize(data, config): 反序列化状态

Transaction

• new(state): 创建新事务
• add_node(parent_id, nodes): 添加节点
• remove_node(parent_id, node_ids): 删除节点
• set_node_attribute(id, values): 设置节点属性
• add_mark(id, marks): 添加标记
• remove_mark(id, mark_types): 删除标记
• set_meta(key, value): 设置元数据
• get_meta(key): 获取元数据

Plugin

• new(spec): 创建新插件
• get_state(state): 获取插件状态
• apply_filter_transaction(tr, state): 应用事务过滤
• apply_append_transaction(trs, old_state, new_state): 应用事务追加

🤝 贡献指南

我们欢迎社区贡献！请查看以下指南：

1. 代码风格: 遵循 Rust 标准编码规范
2. 测试覆盖: 为新功能添加相应的测试
3. 文档更新: 更新相关文档和示例
4. 性能考虑: 考虑性能影响和优化

📄 许可证

本项目采用 MIT 许可证 - 查看 LICENSE 文件了解详情。

🔗 相关链接

• ModuForge-RS 主页
• API 文档
• 示例项目
• 问题反馈