如何实现可复用的控制台“艺术字”打印功能

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如何实现可复用的控制台“艺术字”打印功能

之前在使用一些开源项目时,经常会看到在控制台输出项目大大的 LOGO。例如:

  • hexo minos 主题启动时在控制台里会显示「MINOS」文案
  • fis3 启动时也会有显示「FIS」

添加这种大号「艺术字」可以达到「品牌露出」的效果,当然,也是程序员特有「情趣」的体现。 🙂

但它们的实现方式无外乎把编排好的 Logo 通过 console.log 输出。这种方式问题在于它几乎没有任何复用能力,而且一些需要转义的情况还会导致字符串的可维护性极差。因此,我花了一个周末的时候,实现了一个易用的、可复用的控制台「艺术字」lib。这样,下次有新的需求,只需要把正常的文本传给它,它就可以帮你 自动编排与打印

1. 目标

正如上节所说,目前一般项目的做法都是自定写一串特定的文本,例如 minos:

logger.info(`=======================================
███╗   ███╗ ██╗ ███╗   ██╗  ██████╗  ███████╗
████╗ ████║ ██║ ████╗  ██║ ██╔═══██╗ ██╔════╝
██╔████╔██║ ██║ ██╔██╗ ██║ ██║   ██║ ███████╗
██║╚██╔╝██║ ██║ ██║╚██╗██║ ██║   ██║ ╚════██║
██║ ╚═╝ ██║ ██║ ██║ ╚████║ ╚██████╔╝ ███████║
╚═╝     ╚═╝ ╚═╝ ╚═╝  ╚═══╝  ╚═════╝  ╚══════╝
=============================================`);
复制代码

还有 fis3 这种由于需要添加转义所以显得凌乱不好维护的

logo = [
'   /\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\  /\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\     /\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\   ',
'   \\/\\\\\\///////////  \\/////\\\\\\///    /\\\\\\/////////\\\\\\        ',
'    \\/\\\\\\                 \\/\\\\\\      \\//\\\\\\      \\///  ',
'     \\/\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\         \\/\\\\\\       \\////\\\\\\              ',
'      \\/\\\\\\///////          \\/\\\\\\          \\////\\\\\\          ',
'       \\/\\\\\\                 \\/\\\\\\             \\////\\\\\\      ',
'        \\/\\\\\\                 \\/\\\\\\      /\\\\\\      \\//\\\\\\  ',
'         \\/\\\\\\              /\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ \\///\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\/   ',
'          \\///              \\///////////    \\///////////     ',
''
].join('\n');
复制代码

这种些方式都是通过「硬编码」来实现的,如果有了新项目或需求变动还得重新编排调整。

因此,准备实现一种能够根据输入的字符串进行自动排版展示的控制台「艺术字」打印库,例如通过 yo('yoo-hoo') 就会输出:

/\\\    /\\\  /\\\\\\\\      /\\\\\\\\                /\\\    /\\\    /\\\\\\\\      /\\\\\\\\
\/\\\   /\\\ /\\\_____/\\\  /\\\_____/\\\             \/\\\   \/\\\  /\\\_____/\\\  /\\\_____/\\\
\/_\\\/\\\ \/\\\    \/\\\ \/\\\    \/\\\             \/\\\   \/\\\ \/\\\    \/\\\ \/\\\    \/\\\
\/_\\\\  \/\\\    \/\\\ \/\\\    \/\\\  /\\\\\\\\\ \/\\\\\\\\\\\ \/\\\    \/\\\ \/\\\    \/\\\
\/\\\  \/\\\    \/\\\ \/\\\    \/\\\ \/_______/  \/\\\____/\\\ \/\\\    \/\\\ \/\\\    \/\\\
\/\\\  \/\\\    \/\\\ \/\\\    \/\\\             \/\\\   \/\\\ \/\\\    \/\\\ \/\\\    \/\\\
\/\\\  \/_/\\\\\\\\\  \/_/\\\\\\\\\              \/\\\   \/\\\ \/_/\\\\\\\\\  \/_/\\\\\\\\\
\/_/     \/_______/     \/_______/               \/_/    \/_/    \/_______/     \/_______/
复制代码

下次如果文案改了,直接换下字符串参数就行 —— yo('new-one')

/\\\\\     /\\\  /\\\\\\\\\\  /\\\  \\\  \\\                /\\\\\\\\    /\\\\\     /\\\  /\\\\\\\\\\
\/\\\ \\\  \/\\\ \/\\\_____/  \/\\\  \\\  \\\              /\\\_____/\\\ \/\\\ \\\  \/\\\ \/\\\_____/
\/\\\ /\\\ \/\\\ \/\\\        \/\\\  \\\  \\\             \/\\\    \/\\\ \/\\\ /\\\ \/\\\ \/\\\
\/\\\  /\\\ /\\\ \/\\\\\\\\\\ \/\\\  \\\  \\\  /\\\\\\\\\ \/\\\    \/\\\ \/\\\  /\\\ /\\\ \/\\\\\\\\\\
\/\\\ \/\\\ /\\\ \/\\\_____/  \/\\\  \\\  \\\ \/_______/  \/\\\    \/\\\ \/\\\ \/\\\ /\\\ \/\\\_____/
\/\\\ \ /\\\ \\\ \/\\\        \/\\\ \\\\\ \\\             \/\\\    \/\\\ \/\\\ \ /\\\ \\\ \/\\\
\/\\\  \/_\\\\\\ \/\\\\\\\\\\ \/\\\\\__/\\\\\             \/_/\\\\\\\\\  \/\\\  \/_\\\\\\ \/\\\\\\\\\\
\/_/    \/____/  \/________/  \/_/      \/_/                \/_______/   \/_/    \/____/  \/________/
复制代码

总结来说,就是实现一个通用的、可复用的控制台「艺术字」打印功能。基于这个目标开发了 yoo-hoo 这个库。

下面来说说大致怎么实现。

2. 如何实现

和其他字体显示的需求类似,我们可以将功能抽象为三个部分:

  1. 字体库的生成
  2. 字体的排版
  3. 字体的渲染

这里我们先说一下字体的渲染。

2.1. 字体渲染

之所以先说这部分,是因为它会影响排版信息的输出格式。

其实字体渲染这部分并没有什么特别的,我们在控制台这个环境,受限于 API,基本就是使用 console.log 来将内容「渲染」到屏幕上。不过,正是这里的「渲染」形式的限制,会倒推我们的排版方式。

我们知道,控制台基本都是单行顺序渲染的,大致就是「Z」字型。同时,由于我们的「艺术字」会占据多行,所以最终的渲染不是按单个字顺序渲染的,需要先排好版,然后按行来逐步渲染到屏幕上。

这有点像是咱们常见的打印机。如果你要打印一个苹果,它会从上往下逐步打印出这个苹果,而不是直接像盖章那样直接印刷一个苹果。

下面我们会先介绍字体库的生成,而不是紧接挨着的字体排版。因为排版是一个承上启下的过程,当我们确定了上下游环节,这块的逻辑自然也就确定了。

2.2. 字体库生成

当我们想要实现可复用能力时,因此我们需要找到或者抽象出系统内逻辑上的最小可复用单元 —— 在这里显然就是字符。简单来说,对于输入字符串 JS 时,如果我们能找到对应的 J 和 S 的字符表示形式,辅以排版,理论上就有能力实现我们的目标。这有点像是咱们老祖宗的活字印刷术。

所以在字体库这里,我们会有一个字义与字型的映射。这个其实和咱们前端常见的字体文件内格式的思想一样,都需要有这么一个映射关系。

字型哪里来呢?好吧,我也是用了一个笨办法 —— 自己「手绘」:joy:。举个例子,下面就是我「手绘」的 1:

1
/\\\
/\\\\\\
\/__/\\\
\/\\\
\/\\\
\/\\\
/\\\\\\\
\/_____/
复制代码

绘制的过程是枯燥的,好再很多字型的局部是有一定复用的,简化了这项繁琐的工作。当然,这只是一次性的工作,一旦创建好一类「字体」,以后就不需要再重复这项工作了。

我把上面这个内容存在一个单独的文件中,目前直接以 .txt 为后缀,这就是我们的字体原始格式。之所以不放在 .js 中,是因为 JavaScript 中 \ 是想要转义的,这样文本的视觉和最后的呈现效果就不一致了,不利于调试和维护。

原始字体文件分为两部分:

  • 上面第一行是字义,支持一个多个字义对应一个图形。例如 ·* 我使用了同一个图形。多个字义间空格分割,不换行。
  • 除去第一行,剩下的内容就是字型。

理论上,我们可以以这个原始字体文件来作为字体库了,通过 NodeJS 中的 fs 模块读取并解析文件内容即可得到映射关系。

但我希望它也能在非 NodeJS 环境(例如浏览器)中使用,所以不能依赖 fs 模块。这里做了一个原始文件的解析脚本,生成对应的 JS 模块。由于我们并不直接维护这些生成的 JS 模块,所以它的可读性不重要,可以设计数据格式的时候可以完全面向后续的排版流程。

首先实现一个简单的解析器来解析第一行的字义。这也类似一个词法解析器,但由于语法规则极其弱智(简单),所以也就不用多说了,大致如下:

const parseDefinition = function (line: string) {
let token = '';
const defs: string[] = [];
for (const char of line) {
if (char === ' ' && token) {
defs.push(token);
token = '';
}
if (char !== ' ') {
token += char;
}
}
if (token) {
defs.push(token);
}
return defs;
}
复制代码

下面就是处理字型部分。之所以需要处理字型,是因为上面提到的转义问题。由于我们在原始格式中使用了 \ 来进行字型展示,而将其直接放入生成的 JS 文件中这个 \ 就变为了转义符,要想正常展示需要变为 \\ 。一种方式是正则匹配,将所有源文本中的 \ 替换为 \\ 再写入。但我选择了另一种方式。

将字符通过 .charCodeAt 方法转为 char code 存储,读取字体信息时再通过 String.fromCharCode 转回来。原来的字符串变成了数字类型的数组,这样就没有特殊字符的问题了。最后,通过拼接文本并生成 JS 文件来将原始的、利于人维护的字体文件,转成了编译 JS 工作的模块。

const arrayToString = <T>(arr: T[]) => '[' + arr.map(d => `'${d}'`).join(',') + ']';
const text = parsedFonts.reduce((t, f, idx) => {
return t + (
'\n/**\n'
+ f.content
+ '\n*/\n'
+ `fonts[${idx}] = {\n`
+ `  defs: ${arrayToString(f.defs)},\n`
+ `  codes: ${arrayToString(f.codes)}\n`
+ '};\n'
);
}, '');
const moduleText = (
'const fonts = [];\n'
+ text
+ 'module.exports.fonts = fonts;\n'
);
fs.writeFileSync(fontFilepath, moduleText, 'utf-8');
复制代码

其中 defs 就是这个字型对应的字义列表,codes 则是字型的 char code 数组,所有的字体都被放在一个 JS 文件中。

这里提一下,第 3 行的 parsedFonts 就是遍历所有原始字体文件解析到的内容,因此得到这部分也是需要通过 NodeJS 的 fs 模块来递归读取源文件目录下的字体文件的。算是基操,就不用展开了。

由于这部分是可以提前解析编译的,一旦生成了 JS 模块后就不会对 NodeJS 运行时有依赖,所以保证了其依然可以运行在浏览器中。

2.3. 字体的排版

我们的字体格式确定了,目标的渲染方式也确定了。最后就可以填充这部分的逻辑实现了。

具体排版上会遇到一些细节点,例如不等高字体的空行填充、最大行宽的换行判断(需要用户执行行宽),不过这些都是小点,处理也不太复杂。这里可能介绍一下稍有特殊的一块 —— 字间距调整。

我们知道,一些艺术字的倾斜程度可能很大,例如这个字符「1」:

/\\\
/\\\\\\
\/__/\\\
\/\\\
\/\\\
\/\\\
/\\\\\\\
\/_____/
复制代码

如果按简单的矩形型包围盒来分配空间,大概会是下面这样:

前后两个字体,即使设置为最小间距(0),仍然会距离很远,这样就破坏了一定的显示效果。例如上图中我两个包围盒间距其实只有 1,但看起来就很大。我们实际希望的可能是下面这样:

间距为 1 时,两个字符「1」调整为在最近的地方间距为 1。如果要更宽的效果可以设置更多间距。这个处理起来主要就是需要算出最大的「挤压空间」(即两个盒子最大支持的交叉空间)。最开始渲染的时候说了,我们是按 console 出的行来存储的与打印的,举个例子,这个「1」高度为 8 ,所以渲染的时候就是一个 8 个元素的字符串数组:

const lines = [
'  /\\\',
'/\\\\\\',
'\/__/\\\',
'    \/\\\',
'     \/\\\',
'      \/\\\',
'      /\\\\\\\',
'      \/_____/',
];
复制代码

渲染的时候直接 lines.forEach(l => console.log(l)) 即可。

:bomb: 注意,为了便于读者阅读,上面的 lines 数组内的字符串我没有加上转义,它是不合法的!只是为了展示起来更便于阅读理解,实际中不能这么写。

最大缩进(缩进这个词不准确,但希望大家能够理解那个意思)的计算只需要知道之前的每个 line 尾部对应有多少空格,同时需要再其后新添加字符每个 line 前面又分别有多少空格,综合两者,再遍历所有的 line 取一个最小值即可:

// calc the prefix space
const prefixSpace = function (str: string) {
const matched = /^\s+/gu.exec(str);
return matched ? matched[0].length : 0;
};
// calc the tail space
const tailSpace = function (str: string) {
const matched = /\s+$/gu.exec(str);
return matched ? matched[0].length : 0;
};
// calc how many spaces need for indent for layout
// overwise the gap between two characters will be different
const calcIndent = function (lines: string[], charLines: string[]): number {
// maximum indent that won't break the layout
let maxPossible = Infinity;
for (let i = 1; i < lines.length; i++) {
const formerTailNum = tailSpace(lines[i]);
const latterPrefixNum = prefixSpace(charLines[i]);
maxPossible = Math.min(maxPossible, formerTailNum + latterPrefixNum);
}
return maxPossible;
};
复制代码

最后 calcIndent 方法返回的就是新字符需要向前缩进(或者说缩紧)的值。最后渲染的时候根据这个值来调整每行连接时添加的空格数即可。

捎带一提,之前的字体格式 load 进来会被转换为类似字典的格式 —— 字义作为 key,字型等一系列属性作为 value:

const dictionary = {
'a': {
lines: [...],
width: ...,
height: ...,
},
'b': {
...
},
...
}
复制代码

这样遍于 split 完用户传入的字符串后,更简单的索引到对应的字型和字体信息。

2.4. 其他

当然,其他还会有一些工作,包括

  • 支持颜色
  • 支持返回排版完的 lines 让用户自己渲染
  • 支持用户自定义调整字间距

这些目前实现上遇到的问题不大,篇幅原因也就不说了。具体的代码可以在 Github 上看到。

3. 总结

实现可复用的控制台“艺术字”功能,总的来说并没有太多复杂的点,整体的流程模型就是

生成字体库 --> 字体排版 --> 渲染文本

这对于前端来说应该是非常好理解的。

做这个项目也确实是自己在工作中希望给一些库加上这种 logo 或者 banner 展示,但每次重复枯燥的工作确实令人反感。所以想了下可行性之后就搞了 yoo-hoo 这么个小玩意儿,如果大家也遇到类似的问题,希望能有所帮助。

npm i yoo-hoo
复制代码

4. 最后

目前 yoo-hoo@1.0.x 内置了一套 26 个字母(A-Z)、10 个数字(0-9)、 · * - | 这些字符的字体库。

考虑到单一的字型和有限的字体量肯定不能满足所有需求,所以开发时代码结构就留下了支持外部扩展的模式。

后续可以把 2.2 节中的字体源文件解析工具独立出来,支持用户「手绘」自己的字型,用工具生成对应格式后,将字体的 JS 模块传入 yo 方法中作为扩展字体加载。

字体源文件的「手绘」虽有成本,但所见即所得,编写难度不大 :dog: 同时也算是一劳永逸。

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