OCCT 预览显示与永久显示设计哲学: 非破坏性编辑 (Non-destructive Editing) 设计模式

在现代三维建模和计算机辅助设计（CAD）领域，用户的每一次操作都可能涉及复杂且耗时的计算。如何为用户提供一个既能实时响应、又能确保数据安全的操作环境，是软件架构设计的核心挑战之一。预览与永久应用分离的机制，正是非破坏性编辑 (Non-destructive Editing) 这一核心设计模式的经典体现。

非破坏性编辑，顾名思义，是指在编辑过程中，用户的任何尝试性操作都不会立即、永久地改变或破坏原始数据。系统会提供一个临时的、可视化的结果反馈，直到用户明确确认，才会将该操作的结果固化到核心数据结构中。这种模式的精髓在于将 “探索过程” 与 “最终决策” 彻底解耦。

一、 核心原则：计算与应用的解耦

这种设计模式的基础，是将一个完整的用户操作分解为两个独立但关联的阶段：

1. 计算核心 (The Computation Core): 这是操作的“本质”。它负责根据给定的输入（如两个几何体）和规则（如布尔运算法则：并集、交集、差集）来生成一个结果。在OCCT中，这对应于 BRepAlgoAPI_Union (CreateBooleanUnion)、BRepAlgoAPI_Cut 等算法类。这些类的职责是纯粹的、单一的：执行计算，返回结果。它们不关心这个结果将被如何使用。

2. 应用逻辑 (The Application Logic): 这是操作的“意图”。它决定了计算核心产生的结果将面临何种“命运”。这个阶段被进一步细分为两种截然不同的路径：

   • 预览 (Preview): 临时的、探索性的路径。
   • 应用 (Apply): 永久的、决策性的路径。

正是这种清晰的解耦，构成了非破坏性编辑的基石。

二、 实现的两大支柱：预览与应用

支柱一：预览 (previewBooleanOperation) —— 安全的“沙盒”

预览功能是用户与复杂操作交互的第一触点。它构建了一个零风险的探索环境，其关键特征如下：

• 瞬时性与临时性: 预览创建的视觉对象（在OCCT中通常是一个 AIS_Shape 实例，如 m_operationPreviewAIS）独立于主场景数据之外。它像一个幽灵，只存在于当前的交互会话中，不被场景的持久化数据（如 TDocStd_Document）所记录。
• 轻量级与高性能: 由于预览不涉及修改主场景图、不触发依赖更新、不记录撤销历史，它的创建和销毁成本极低。这保证了当用户快速切换操作类型或选择对象时，系统能够提供流畅、实时的视觉反馈。
• 视觉引导: 预览的唯一目的是“显示”。它可以被赋予特殊的颜色、透明度或线框模式，以在视觉上与场景中的“真实”对象区分开来，明确地告诉用户：“这只是一个可能的结果，尚未成为现实。”

设计隐喻: 预览就像建筑师在一张描图纸（Tracing Paper）上覆盖于原始蓝图之上进行草图设计。他可以随意涂改、尝试各种方案，而不会弄脏底层的蓝图。

支柱二：应用 (applyBooleanOperation) —— 郑重的“承诺”

当用户对预览结果感到满意并点击“应用”或“确认”时，系统将执行一个截然不同的工作流。这是一个经过深思熟虑的、对数据进行永久性修改的过程。

• 意图明确: “应用”操作是一个由用户主动发起的、不可逆的（在不使用撤销功能的前提下）决策点。
• 场景修改: 它是唯一会修改核心数据结构的环节。计算结果（可能直接复用预览时缓存的结果）被正式添加到主场景中 (AddShapeToScene)，成为一个“真实”的对象。
• 生命周期管理: 此阶段需要根据预设规则处理原始输入对象，例如“删除工具对象”、“保留所有原始对象”或“隐藏原始对象”。
• 集成事务与历史: 这是至关重要的一步。“应用”操作必须被封装在一个事务（Transaction）中，并被完整地记录到应用的撤销/重做 (Undo/Redo) 堆栈里。这确保了即便是永久性修改，也依然处在用户的掌控之中，可以被撤销。

设计隐喻: “应用”就像建筑师在对描图纸上的草图满意后，用墨水笔将最终设计正式描绘在原始蓝图上，并擦除掉之前的铅笔辅助线。这一笔是决定性的，但现代的“魔法橡皮”（撤销功能）让其依然有反悔的余地。

三、 共享的基石：统一的计算逻辑

预览和应用虽然在行为上天差地别，但它们共享同一个大脑——CreateBoolean... 等核心计算函数。这遵循了 “不要重复自己” (DRY - Don’t Repeat Yourself) 的黄金软件工程原则。

• 一致性保证: 预览看到的结果和最终应用的结果在几何上是完全一致的，因为它们源自同一个算法。这避免了“预览一个样，应用另一个样”的灾难性bug。
• 维护性超群: 如果未来需要优化布尔运算的性能或修复其算法缺陷，开发者只需要修改这一个共用的计算核心即可。预览和应用两个功能将自动受益，无需任何额外修改。

四、 为什么非破坏性编辑模式如此重要？

采用这种设计模式所带来的好处是全方位的：

1. 赋能用户，鼓励创造: 它极大地降低了用户的心理负担。用户可以大胆地尝试任何复杂的操作，而不必担心灾难性的后果，从而释放了创造力和探索精神。
2. 提升性能，优化体验: 将高频、探索性的预览操作与低频、高成本的场景修改操作分离开，确保了用户界面的流畅响应，这是“所见即所得” (WYSIWYG) 体验的关键。
3. 构建健壮、清晰的系统架构: 基于“关注点分离” (Separation of Concerns) 和“单一职责原则” (Single Responsibility Principle)，代码的模块化程度更高，逻辑更清晰，从而更易于测试、维护和扩展。

五、设计模式的核心：形状创建的复用与显示逻辑的分离

如果说“非破坏性编辑”是这项设计的哲学外衣，那么其技术内核可以精准地概括为：对“形状创建”这一核心计算的最大化复用，以及对“结果显示/应用”这一后续逻辑的彻底分离。

这不仅仅是一种好的实践，它是整个架构能够成立的根本。

1. 统一的“形状制造厂”——代码复用

设计的第一个关键点在于，无论是瞬时即逝的预览，还是永久固化的应用，它们生成最终几何体 (TopoDS_Shape) 的源头是完全相同的——都是对 CreateBooleanUnion、CreateBooleanIntersection 或 CreateBooleanDifference 这一族核心函数的调用。

• 保证一致性: 这种设计从根本上杜绝了“预览一个样，应用另一个样”的严重bug。用户在预览中所见，即为他最终所得，提供了坚实可靠的预期。
• 提升可维护性: 布尔运算是几何建模中最复杂、最易出错的部分之一。将其封装成一个独立的、可信赖的“形状制造厂”，意味着任何针对该算法的优化或修复（例如，提升计算速度、处理奇异边界情况），都能自动地、安全地应用到所有依赖它的功能上，而无需改动上层的预览或应用代码。开发者只需维护这一个核心计算模块。

2. 两条独立的“流水线”——显示/应用逻辑分离

设计的第二个、也是更精妙的关键点在于，由“形状制造厂”生产出的同一个几何形状，会被送往两条职责完全不同、互相隔离的“处理流水线”：

• 预览流水线 (previewBooleanOperation): 这条线的任务是 “快”和“轻”。它接收形状后，立即将其包装在一个临时的、低成本的可视化对象（m_operationPreviewAIS）中，并直接呈现在屏幕上。它不关心主场景数据、不记录历史、不触发复杂的依赖更新。它的唯一使命就是以最小的系统开销，提供即时、瞬态的视觉反馈。一旦用户意图改变，整条线上的临时产物会被瞬间清除，为下一次预览让路。

• 应用流水线 (applyBooleanOperation): 这条线的任务是 “稳”和“全”。它同样接收那个形状，但会执行一系列“重量级”的正式工序：将其正式注册到主场景的数据结构中 (AddShapeToScene)；根据规则处理输入对象的生命周期（保留或删除）；最重要的是，将这整个操作封装成一个事务，完整地记录到撤销/重做 (Undo/Redo) 堆栈中。它的每一步都意味着对程序核心数据的永久性（尽管是可撤销的永久性）修改。

结论：算法与交互的解耦

这种设计的精髓在于实现了 “纯粹算法”与“应用交互”的完美解耦。

• “创建形状” 是一个纯粹的算法问题，它只关心输入和输出，因此应该被统一和复用。
• “如何处理这个被创建出的形状” 则是一个应用交互和场景管理的问题，应该根据上下文（是临时看看？还是永久保存？）进行分离和特化。

这种清晰的界限划分，是构建出一个既能满足复杂几何计算需求，又能提供流畅、直观用户体验的专业图形软件的基石。
这并不仅仅是一种技术技巧，它是一种成熟的、以用户为中心的设计哲学——非破坏性编辑。它通过将计算、临时显示和永久应用这三个环节的巧妙分离与组合，成功地在用户体验的流畅性、系统性能的高效性和数据安全的稳健性之间找到了完美的平衡点。这一模式是所有专业级、交互式图形软件成功的基石，也是从“能用”到“好用”的必经之路。