3.3 系统实现

3.3.1 开发环境与技术栈

在本项目的开发过程中，我采用了现代化、高效且广泛应用于企业级开发的技术栈组合，确保系统的稳定性、可扩展性和维护性。

后端技术栈

编程语言: Java 17
框架: Spring Boot 3.1.5
API文档: Springdoc OpenAPI (Swagger)
安全框架: Spring Security + JWT
构建工具: Maven 3.9
数据存储: 自定义JSON文件存储（模拟数据库）
异步处理: Spring Events
日志框架: SLF4J + Logback
单元测试: JUnit 5 + Mockito

前端技术栈

框架: Vue 3 (Composition API)
构建工具: Vite
UI组件库: Element Plus
状态管理: Pinia
路由: Vue Router
HTTP客户端: Axios
CSS预处理器: SCSS
图表库: ECharts

开发工具

IDE: IntelliJ IDEA / VS Code
版本控制: Git
API测试: Postman
代码质量: SonarLint
调试工具: Chrome DevTools

3.3.2 核心功能模块实现

在系统设计阶段，我们已经详细规划了各个功能模块。在实现阶段，我负责了多个核心模块的编码工作，下面将详细介绍这些模块的实现细节。

1. 泛型JSON存储服务

在本项目中，我设计并实现了一个创新的数据持久化解决方案，使用JSON文件代替传统数据库进行数据存储。这种方案简化了系统部署，同时提供了类似于JPA的操作接口，使得业务层代码无需关心底层存储细节。

关键代码展示:

@Service
public class JsonStorageService {

    private static final Path STORAGE_DIRECTORY = Paths.get("json-db");
    private final ObjectMapper objectMapper;

    public JsonStorageService(ObjectMapper objectMapper) {
        this.objectMapper = objectMapper;
        try {
            if (!Files.exists(STORAGE_DIRECTORY)) {
                Files.createDirectories(STORAGE_DIRECTORY);
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new UncheckedIOException("无法创建存储目录", e);
        }
    }

    // 同步写数据方法，保证线程安全
    public synchronized <T> void writeData(String fileName, List<T> data) {
        try {
            Path filePath = STORAGE_DIRECTORY.resolve(fileName);
            // 使用writeValueAsString先转为格式化的JSON字符串，再写入文件，提高可读性
            String jsonContent = objectMapper.writerWithDefaultPrettyPrinter().writeValueAsString(data);
            Files.write(filePath, jsonContent.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        } catch (IOException e) {
            throw new UncheckedIOException("写入数据到 " + fileName + " 时出错", e);
        }
    }

    // 读数据方法
    public <T> List<T> readData(String fileName, TypeReference<List<T>> typeReference) {
        Path filePath = STORAGE_DIRECTORY.resolve(fileName);
        if (!Files.exists(filePath)) {
            return new ArrayList<>(); // 文件不存在是正常情况，返回空列表
        }
        try {
            // 使用TypeReference来处理泛型擦除问题，确保JSON能被正确反序列化为List<T>
            return objectMapper.readValue(filePath.toFile(), typeReference);
        } catch (IOException e) {
            log.warn("无法读取或解析文件: {}. 返回空列表。", fileName, e);
            return new ArrayList<>();
        }
    }
}

实现要点分析:

泛型设计: 通过Java泛型和TypeReference，实现了类型安全的数据读写，支持任意模型类。
线程安全: 使用synchronized关键字确保写操作的线程安全，防止并发写入导致的数据损坏。
容错处理: 对文件不存在、IO异常等情况进行了妥善处理，增强了系统的健壮性。
格式化输出: 使用Jackson的prettyPrinter功能，使生成的JSON文件具有良好的可读性，便于调试。

程序流程图:

flowchart TD
    A[开始] --> B{文件存在?}
    B -->|是| C[读取文件内容]
    B -->|否| D[返回空列表]
    C --> E{解析JSON成功?}
    E -->|是| F[返回对象列表]
    E -->|否| G[记录警告日志]
    G --> D

2. A*寻路算法实现

在网格与地图模块中，我实现了A*寻路算法，为网格员提供从当前位置到任务地点的最优路径规划。该算法考虑了地图障碍物，能够高效地找到最短路径。