如何在 Vue 应用中实现一个实时协作编辑器(如基于 ProseMirror 或 Quill),并处理并发编辑和数据同步?

嘿,各位观众老爷,今天咱来聊聊如何在 Vue 应用里整一个实时协作编辑器,就像 Google Docs 那种,大家一起写东西,你一句我一句,热闹得很。这玩意儿听起来玄乎,其实也没那么可怕,咱一步一步来,保证你能听明白。

一、选兵点将:编辑器框架的选择

首先,咱们得选个趁手的兵器。市面上编辑器框架不少,ProseMirror 和 Quill 是比较流行的俩选择。

  • ProseMirror: 就像个乐高积木,高度可定制,但上手难度稍微高一点。适合需要精细控制的场景。

  • Quill: 更像个瑞士军刀,功能丰富,API 友好,上手容易。适合快速搭建和通用场景。

今天咱选 Quill,因为它比较容易上手,适合咱们今天的目标:快速搭建一个能跑起来的 demo。

特性 ProseMirror Quill
定制性 高,模块化,可定制性强 中等,主题和模块可定制
学习曲线 陡峭,需要理解其文档模型 较平缓,API 简洁易懂
适用场景 需要高度定制,复杂文档结构的场景 通用场景,快速搭建,易于上手
插件生态 活跃,但相对 Quill 较小 庞大,社区活跃
文档模型 基于内容块的结构化文档模型 基于 Delta 的操作序列

二、搭建 Vue + Quill 基础框架

  1. 安装依赖:

    先建个 Vue 项目,然后安装 Quill 和 vue-quill-editor:

    npm install vue-quill-editor quill --save
    # 或者
    yarn add vue-quill-editor quill
  2. 创建 Quill 编辑器组件:

    components 目录下新建一个 QuillEditor.vue 文件:

    <template>
      <div class="quill-editor">
        <quill-editor
          ref="myQuillEditor"
          v-model="content"
          :options="editorOption"
          @blur="onEditorBlur($event)"
          @focus="onEditorFocus($event)"
          @ready="onEditorReady($event)"
          @change="onEditorChange($event)"
        />
      </div>
    </template>
    
    <script>
    import { quillEditor } from 'vue-quill-editor';
    import 'quill/dist/quill.core.css';
    import 'quill/dist/quill.snow.css';
    //import 'quill/dist/quill.bubble.css'; //根据需要引入
    
    export default {
      components: {
        quillEditor,
      },
      props: {
        initialContent: {
          type: String,
          default: ''
        }
      },
      data() {
        return {
          content: this.initialContent || '',
          editorOption: {
            modules: {
              toolbar: [
                ['bold', 'italic', 'underline', 'strike'],        // toggled buttons
                ['blockquote', 'code-block'],
    
                [{ 'header': 1 }, { 'header': 2 }],               // custom button values
                [{ 'list': 'ordered'}, { 'list': 'bullet' }],
                [{ 'script': 'sub'}, { 'script': 'super' }],      // superscript/subscript
                [{ 'indent': '-1'}, { 'indent': '+1' }],          // outdent/indent
                [{ 'direction': 'rtl' }],                         // text direction
    
                [{ 'size': ['small', false, 'large', 'huge'] }],  // custom dropdown
                [{ 'header': [1, 2, 3, 4, 5, 6, false] }],
    
                [{ 'color': [] }, { 'background': [] }],          // dropdown with defaults and custom values
                [{ 'font': [] }],
                [{ 'align': [] }],
    
                ['clean'],                                         // remove formatting button
    
                ['link', 'image', 'video']                         // link and image, video
              ]
            },
            theme: 'snow'
          }
        }
      },
      watch: {
        initialContent(newVal) {
          if (newVal !== this.content) {
            this.content = newVal;
          }
        }
      },
      methods: {
        onEditorBlur(editor) {
          //console.log('editor blur!', editor)
        },
        onEditorFocus(editor) {
          //console.log('editor focus!', editor)
        },
        onEditorReady(editor) {
          //console.log('editor ready!', editor)
        },
        onEditorChange({ editor, text, html }) {
          //console.log('editor change!', editor, text, html)
          this.$emit('content-change', html);
        }
      }
    }
    </script>
    
    <style scoped>
    .quill-editor {
      width: 80%;
      margin: 0 auto;
    }
    </style>
  3. 在父组件中使用:

    App.vue 或者其他你想用的地方引入并使用 QuillEditor 组件:

    <template>
      <div id="app">
        <h1>实时协作编辑器 Demo</h1>
        <QuillEditor :initialContent="editorContent" @content-change="updateContent" />
        <p>当前内容:</p>
        <div v-html="editorContent"></div>
      </div>
    </template>
    
    <script>
    import QuillEditor from './components/QuillEditor.vue';
    
    export default {
      components: {
        QuillEditor
      },
      data() {
        return {
          editorContent: ''
        }
      },
      methods: {
        updateContent(newContent) {
          this.editorContent = newContent;
        }
      }
    }
    </script>
    
    <style>
    #app {
      font-family: Avenir, Helvetica, Arial, sans-serif;
      -webkit-font-smoothing: antialiased;
      -moz-osx-font-smoothing: grayscale;
      text-align: center;
      color: #2c3e50;
      margin-top: 60px;
    }
    </style>

    现在,你运行项目,就能看到一个基本的 Quill 编辑器了。你可以输入文字,进行格式化,但这还是个单机版,离实时协作还远着呢。

三、数据同步的核心:WebSocket + Delta

要实现实时协作,核心在于数据同步。我们需要一个服务器来协调各个客户端之间的修改。这里我们用 WebSocket 作为通信协议,因为它能建立持久连接,方便服务器向客户端推送数据。同时我们需要使用 Quill 提供的 Delta 格式来传输编辑操作。

  1. 什么是 Delta?

    Delta 是 Quill 用来描述文档变化的格式。它是一个 JSON 对象,包含一系列操作(insert, delete, retain),每个操作都描述了对文档的一次修改。

    例如,插入 "hello" 这五个字母,Delta 可能是这样的:

    {
      "ops": [
        { "insert": "hello" }
      ]
    }

    删除 5 个字符,Delta 可能是这样的:

    {
      "ops": [
        { "delete": 5 }
      ]
    }

    保留 5 个字符,然后应用一个加粗的格式,Delta 可能是这样的:

    {
      "ops": [
        { "retain": 5, "attributes": { "bold": true } }
      ]
    }

    Delta 的好处在于它描述的是操作,而不是整个文档的内容。这样可以减少传输的数据量,提高效率。

  2. 服务器端 (Node.js + WebSocket)

    咱们用 Node.js 和 ws 模块来搭建一个简单的 WebSocket 服务器。

    npm install ws --save

    创建一个 server.js 文件:

    const WebSocket = require('ws');
    
    const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });
    
    let documentContent = { ops: [] }; // 初始化文档内容
    
    wss.on('connection', ws => {
      console.log('Client connected');
    
      // 发送当前文档内容给新连接的客户端
      ws.send(JSON.stringify({ type: 'doc', content: documentContent }));
    
      ws.on('message', message => {
        try {
          const data = JSON.parse(message);
    
          if (data.type === 'delta') {
            const delta = data.delta;
    
            // 将新的 Delta 应用到文档内容
            documentContent = applyDelta(documentContent, delta);
    
            // 广播 Delta 给所有其他客户端
            wss.clients.forEach(client => {
              if (client !== ws && client.readyState === WebSocket.OPEN) {
                client.send(JSON.stringify({ type: 'delta', delta: delta }));
              }
            });
          }
        } catch (error) {
          console.error('Error processing message:', error);
        }
      });
    
      ws.on('close', () => {
        console.log('Client disconnected');
      });
    });
    
    console.log('WebSocket server started on port 8080');
    
    // 应用 Delta 的函数 (简化版)
    function applyDelta(doc, delta) {
        let newDoc = JSON.parse(JSON.stringify(doc));  // 深拷贝,避免直接修改原对象
        delta.ops.forEach(op => {
            if (op.insert) {
                // 简单的插入操作:将文本插入到文档开头
                newDoc.ops.unshift({ insert: op.insert });
            } else if (op.delete) {
                // 简单的删除操作:忽略,因为我们简化了逻辑
                // 在真实的实现中,需要维护光标位置和删除范围
            } else if (op.retain) {
                // 简单的保留操作:忽略,因为我们简化了逻辑
                // 在真实的实现中,retain 通常用于应用格式
            }
        });
        return newDoc;
    }

    这个服务器做了这些事情:

    • 监听 8080 端口的 WebSocket 连接。
    • 当有客户端连接时,发送当前的文档内容给它。
    • 当收到客户端发来的 Delta 时,将 Delta 应用到本地的文档内容,并广播给所有其他客户端。
    • applyDelta 函数用于将 Delta 应用到当前的文档内容。 注意:这个 applyDelta 函数只是一个非常简化的版本,实际应用中需要更复杂的逻辑来处理光标位置、删除操作、格式化等等。

    运行服务器:

    node server.js
  3. 客户端 (Vue + Quill) 修改:

    修改 QuillEditor.vue 组件,连接 WebSocket 服务器,并发送和接收 Delta。

    <template>
      <div class="quill-editor">
        <quill-editor
          ref="myQuillEditor"
          v-model="content"
          :options="editorOption"
          @blur="onEditorBlur($event)"
          @focus="onEditorFocus($event)"
          @ready="onEditorReady($event)"
          @change="onEditorChange($event)"
        />
      </div>
    </template>
    
    <script>
    import { quillEditor } from 'vue-quill-editor';
    import 'quill/dist/quill.core.css';
    import 'quill/dist/quill.snow.css';
    
    export default {
      components: {
        quillEditor,
      },
      props: {
        initialContent: {
          type: String,
          default: ''
        }
      },
      data() {
        return {
          content: this.initialContent || '',
          editorOption: {
            modules: {
              toolbar: [
                ['bold', 'italic', 'underline', 'strike'],
                ['blockquote', 'code-block'],
                [{ 'header': 1 }, { 'header': 2 }],
                [{ 'list': 'ordered'}, { 'list': 'bullet' }],
                [{ 'script': 'sub'}, { 'script': 'super' }],
                [{ 'indent': '-1'}, { 'indent': '+1' }],
                [{ 'direction': 'rtl' }],
                [{ 'size': ['small', false, 'large', 'huge'] }],
                [{ 'header': [1, 2, 3, 4, 5, 6, false] }],
                [{ 'color': [] }, { 'background': [] }],
                [{ 'font': [] }],
                [{ 'align': [] }],
                ['clean'],
                ['link', 'image', 'video']
              ]
            },
            theme: 'snow'
          },
          socket: null,
          quill: null, // Quill 实例
        }
      },
      watch: {
        initialContent(newVal) {
          if (newVal !== this.content) {
            this.content = newVal;
          }
        }
      },
      mounted() {
        this.connectWebSocket();
      },
      beforeDestroy() {
        this.disconnectWebSocket();
      },
      methods: {
        connectWebSocket() {
          this.socket = new WebSocket('ws://localhost:8080');
    
          this.socket.onopen = () => {
            console.log('WebSocket connected');
          };
    
          this.socket.onmessage = event => {
            const data = JSON.parse(event.data);
    
            if (data.type === 'doc') {
              // 初始化编辑器内容
              this.content = this.opsToHtml(data.content.ops);  // 将 ops 转换为 HTML
              if (this.quill) {
                  this.quill.setContents(data.content);
              }
            } else if (data.type === 'delta') {
              // 应用 Delta
              if (this.quill) {
                this.quill.updateContents(data.delta);
              }
            }
          };
    
          this.socket.onclose = () => {
            console.log('WebSocket disconnected');
          };
    
          this.socket.onerror = error => {
            console.error('WebSocket error:', error);
          };
        },
        disconnectWebSocket() {
          if (this.socket) {
            this.socket.close();
          }
        },
        onEditorBlur(editor) {
          //console.log('editor blur!', editor)
        },
        onEditorFocus(editor) {
          //console.log('editor focus!', editor)
        },
        onEditorReady(editor) {
          //console.log('editor ready!', editor)
          this.quill = editor; // 保存 Quill 实例
        },
        onEditorChange({ editor, text, html, delta, oldDelta, source }) {
          //console.log('editor change!', editor, text, html, delta, oldDelta, source)
          //this.$emit('content-change', html);
          if (source === 'user' && this.socket && this.socket.readyState === WebSocket.OPEN) {
            this.socket.send(JSON.stringify({ type: 'delta', delta: delta }));
          }
        },
        opsToHtml(ops) {
            // 一个简单的将 ops 转换为 HTML 的函数
            let html = '';
            ops.forEach(op => {
                if (op.insert) {
                    html += op.insert;
                }
            });
            return html;
        }
      }
    }
    </script>
    
    <style scoped>
    .quill-editor {
      width: 80%;
      margin: 0 auto;
    }
    </style>

    在这个修改后的组件中:

    • connectWebSocket 方法用于连接 WebSocket 服务器,并处理接收到的消息。
    • onEditorReady 事件中保存了 Quill 实例,方便后续操作。
    • onEditorChange 事件中,当用户修改了内容时,将 Delta 发送到服务器。
    • opsToHtml 是一个非常简单的函数,用于将 Delta 的 ops 转换为 HTML。注意:这是一个非常简化的版本,实际应用中需要更复杂的逻辑来处理各种类型的操作和属性。

四、运行和测试

  1. 先启动服务器: node server.js
  2. 然后运行 Vue 项目: npm run serve

现在,你可以打开多个浏览器窗口,访问你的 Vue 应用。在其中一个窗口中修改内容,你会发现其他窗口也会同步更新。恭喜你,你已经实现了一个简单的实时协作编辑器!

五、进阶之路:处理并发编辑和数据冲突

虽然咱们的 demo 跑起来了,但它还很简陋。在真实的协作场景中,会遇到各种各样的问题,比如:

  • 并发编辑: 多个用户同时修改同一段文字,服务器如何处理这些冲突?
  • 网络延迟: 网络不稳定,客户端接收到的 Delta 可能会乱序,导致文档内容不一致。
  • 数据一致性: 如何保证所有客户端最终看到的是相同的内容?

要解决这些问题,需要更复杂的算法和数据结构。这里简单介绍几种常见的策略:

  1. Operational Transformation (OT)

    OT 是一种经典的并发控制算法,它通过转换操作来解决并发编辑冲突。每个客户端在发送操作之前,都会先将操作转换为适应当前文档状态的形式。这样可以保证操作的顺序和最终结果的正确性。ProseMirror 默认使用 OT 算法。

    OT 的原理比较复杂,实现起来也比较困难。但它是目前最成熟的并发控制算法之一。

  2. Conflict-free Replicated Data Type (CRDT)

    CRDT 是一种特殊的数据类型,它可以保证在任何顺序下合并多个副本,最终得到相同的结果。CRDT 可以避免并发冲突,简化开发难度。

    CRDT 的种类有很多,例如:

    • Grow-Only Counter (G-Counter): 只能增加的计数器。
    • Last Write Wins Register (LWW-Register): 总是选择最近写入的值。
    • Observed-Remove Set (OR-Set): 允许添加和删除元素,但删除操作会保留历史记录,避免误删。

    CRDT 的优点是简单易用,但缺点是可能会引入额外的存储开销。

  3. Centralized Locking

    最简单的策略是使用中心化的锁。当用户要修改文档时,先向服务器申请锁,拿到锁之后才能进行修改。修改完成后,释放锁。

    这种方法的优点是简单粗暴,但缺点是性能较差,容易出现单点故障。

六、总结与展望

今天咱们一起搭建了一个简单的 Vue + Quill 实时协作编辑器,并了解了数据同步的核心原理。虽然这个 demo 还很简陋,但它已经具备了实时协作的基本功能。

要实现一个真正稳定可靠的实时协作编辑器,还需要做很多工作,比如:

  • 完善并发控制算法: 选择合适的 OT 或 CRDT 算法,并进行优化。
  • 处理网络延迟: 实现断线重连、消息重传等机制,保证数据一致性。
  • 优化性能: 减少数据传输量,提高服务器处理能力。
  • 增加更多功能: 支持更多格式、多人光标、评论等等。

实时协作编辑器是一个复杂的项目,但它也是一个非常有价值的项目。希望今天的讲座能给你带来一些启发,让你在未来的开发中更加得心应手。

好了,今天的讲座就到这里,感谢大家的收看!下次再见!

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