10萬人的大場館如何“畫座位”？
阿里妹導讀：疫情之下，宅在家里就是對自己的保護。我們相信大家能夠共度難關，早日迎來與親友們現場看電影、看球賽的那天。今天，我們就來講講10萬人的大場館如何“畫座位”?懷念過去的歡聚，期待下一次的再見。
說到“畫座位”，最常見的場景莫過于影院的在線選座購票。這個場景下的需求，對開發者來說并不難，但你知道10萬座位的大場館該如何畫嗎?座位不固定，場景復雜等一系列挑戰該如何應對?接下來，阿里文娛技術專家莫那和阿里文娛高級工程師土嚎，為你揭秘。
一、背景
1、網絡售票，需要畫座：購票所見即所得
大麥主要業務是票務，包括演唱會、體育賽事、音樂節等，品類繁多。賣票就要畫場館、畫座位，大家都在網上買過電影票，這不難理解。雖然可以拿電影售票做類比，但底層難度差異很大。沒有10W座的電影院，卻有10W座的演唱會，而且演出/體育類場館變化多，挑戰相當大。 2、大麥繪座演進：從示意圖到實際場景圖
大麥以前的繪座系統，是安裝版的程序，畫座位只能一個看臺一個看臺地畫，看臺之間完全無關聯，畫出來幾乎每個看臺都長一個模樣，座位只有相對位置的示意圖，沒有角度、距離，更談不上精確定位。
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圖1：老版繪座頁面(已淘汰) 大麥網從2017年，開始設計新版繪座系統。這里沒有修補，沒有重構，新版繪座完全重來，連技術棧也由.NET換成了Java，由C/S換成了B/S。
新繪座以SVG矢量圖為核心，通過Canvas進行繪制，在演進的過程中攻克了大量的性能卡點和技術難點，最終打造成型，堪以重任。
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圖2：新繪座頁面
二、新繪座：Flash走了，Canvas來了
1、Flash已死，來到路口，別無選擇
新繪座已誕生2年多，現在回首，這條路似乎早已注定。
老版繪座和選座是基于Flash的，悲劇的是，Adobe宣稱Flash 2020年后，將不再維護，相關技術會在2020年底全部退役，大麥的繪座和選座系統，都被迫轉型。
Flash只是原因之一，看過競爭對手的產品，會發現SVG是條不錯的道路，即使沒有Flash這一出，大麥網也會朝這個方向邁進。
2、技術選型
1)任何過度使用DOM的應用，都不會快。
經過技術調研，發現國外一些場館座位繪制，選用的是SVG方案，每個座位都是一個獨立的SVG元素。但如果直接把SVG搬到瀏覽器，無法支持幾萬座位的場館，因為瀏覽器無法支持過多的DOM數量，并且，一旦DOM數量太多，操作一定是低效的，“任何過度使用DOM的應用，都不會太快”。
于是，技術同學想到了Canvas，Canvas是瀏覽器上的一個畫布，無論上面繪制多少元素，對于瀏覽器而言，都只是一個DOM元素。
對于不了解Canvas的同學，我們可以簡單做個說明，Canvas在瀏覽器上，就是下面一個標簽：
<canvasid="myCanvas" width="200" height="100"style="border:1px solid #000000;">
</canvas>
在Canvas上繪圖，就是使用JS獲取Canvas對象，使用封裝好的方法進行繪制。Canvas畫布上的圖形變化，完全通過擦除+重繪的方式展現。
那么新繪座的目標就變得很明確了，我們就是要在Canvas上繪制出想要的場館座位圖，然后以SVG的格式把圖形保存起來，用以選座、售票。 2)Canvas也不是銀彈：單個Canvas的大小是有限制的，超限之后也會卡頓。
選型初期，技術同學使用Canvas+SVG做了個Demo，模擬了10W座位的渲染，并實現了拖拽、縮放。但真正作為畫座組件開發的時候，發現座位達到2W就出現了卡頓，因為Canvas的寬高達到一定的數值，就會出現卡頓。于是，沿著化整為零的思路，技術同學將整個畫布，分成了多份Canvas，形成了一個Canvas矩陣，通過對每個Canvas的操作，完美解決了單個Canvas過大引起卡頓的問題。
關于Canvas繪圖組件，大家可以在網上搜到很多資料，這里不再贅述。
3、新版繪座上線初期：青蘋果
剛上線的新版繪座，就像個青澀的蘋果，雖然漂亮，卻沒那么好吃。
最突出的問題有2個：第1個是變形難用，由于算法比較初級，座位矩陣變形很難滿足用戶需求;第2個是接口速度慢，打開一個1W座的場館，好幾分鐘，超過5W，直接崩潰，根本無法支持。
為什么理想很豐滿，結果卻差強人意呢?根源在于第一版只重功能，忽略了算法效率。與服務端的接口調用，都是整個場館級別的，幾萬座位數據，加上關聯的看臺、票、以及狀態等，一個碩大的數據包在前后端丟來丟去，系統不堪重負，用戶受盡折磨。 4、艱苦改進之旅
新繪座上線后，立刻啟動了改進優化工程，主要攻克的難關有三點：1. 頁面響應時間;2. 座位自由組合變形;3. 打印順序計算。
1)交互+接口優化，進入秒開時代
首先要解決接口慢的問題，解決效率低的一大法寶：化整為零。
從一次load一個場館的數據，改成一次load幾個看臺的數據。服務端數據隨著前端視口(頁面可視范圍)的變化，逐漸加載，類似地圖常用的“拉框查詢”。前端交互也從全加載，改為按視口取數據。僅此一項優化，幾萬座大場館的系統響應速度，立刻由幾分鐘，降到了1~2s，小場館更是瞬時打開，系統好用了不少。
這里面最重要的一個技術點，就是視口計算，原理如下：
前端首先獲取到屏幕視口在Canvas畫布上的坐標，然后和看臺的外接矩形進行碰撞檢測，兩個矩形一旦相交，就說明該看臺已暴露在視口之內，于是就加載該看臺的數據。
從接口優化開始，新繪座逐漸走向成熟。
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圖3：按視口加載原理圖
2)合并座位矩陣，自由變形
座位自由變形包括傾斜、錯位、排距、座距、旋轉、弧度等多種操作。除了弧度變形，其它基本上是一些數學上的坐標計算，我們不贅述，這里重點說一下弧度變形。
新弧度變形，運用貝塞爾二階曲線原理，根據用戶的數據輸入，計算出相應的貝塞爾曲線，再把每排座位，均勻排列到曲線上。下面是貝塞爾二階公式：
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圖4：貝塞爾曲線示意圖
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注釋：P0、P2為一排座位的左右端點(一排的第一個座位和最后一個座位)。
看似套公式就可以搞定，非常簡單的樣子。但是這里有一個難點：從圖中可以看出，t為比例值，處在線段P0P2不同的比例，所在的弧度位置也是不一樣的。
如果所有的座位都在P0P2線段上，很好算，但是如果座位之前就是一條弧線呢?
中間所有的座位都不在P0P2線段上，要怎么算出中間座位的每個比例?
我們通過弧線上的每個座位，做一條P0P2線段的垂線，垂線與線段P0P2的交點，就是這些座位所在這一排的原始位置，計算出這些原始位置的坐標，根據這些原始位置，就可以算出中間所有座位的比例了。
這樣，弧度變形問題就通過貝塞爾二階曲線完美解決。
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圖5：弧形座位矩陣貝塞爾曲線變形原理圖
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圖6：弧度變形實際操作
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圖7：座位自由組合，隨意變形
3) 打印順序計算
“打印順序”是個什么鬼?
這得從大麥的業務特點說起，主辦有時候會批量出票并將票配發給相關人群，有時整個看臺一起打印。在配票的時候，需要按照座位的物理位置關系排序，避免座位沒挨著、“2個情侶”被“拆散”的情況發生。舉個例子：下圖中，主辦期望打印票的順序是“5-3-1-2-4-6”，而不是“1-2-3-4-5-6”，這樣他們就可以按打印順序配票，而不用擔心兩張票不挨著。那么，在繪座過程中，我們就要計算出座位的順序，看似簡單，實現起來有難度很大，原因只有一個，場館形狀各異，座位排列多樣。
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圖:8：北京奧體中心的某個看臺
如果說，上圖還能按照座位Y坐標對比進行排序，那么下面的幾個情形，就不那么好處理了：
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圖9：各種特殊的座位排列場景
打印問題，我們通過場景匯總，對場館進行分區，最終找到了排序的規律，得以解決。打印問題技術方案原理：
第1步：將場館分成8個象限，象限內的座位，已標識出該如何排序(標識出了應該對比X坐標還是Y坐標來進行排序);
第2步：每一組座位矩陣，取出首排，求首尾座位連線的斜率，然后根據斜率將座位矩陣劃分到對應象限;
第3步：按照對應象限的排序標識，對比座位的X坐標(或Y坐標)，進行座位排序。
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圖10：座位排序原理圖
4)小彩蛋之“沙發、角度”
效率、變形和打印3個主要問題根解之后，隨之出現了大量的產品優化需求，開始著眼于細微之處，小沙發和座位角度就是2個典型的功能。這兩個功能雖然難度不大，但卻在體驗上有了一大步的提升。
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圖11：圓點、沙發效果對比
5)小彩蛋之“撤回”
經過不斷優化和添磚加瓦，大麥的繪座系統，越來越像一款專業的繪圖工具。好的繪圖工具一定需要“前進&撤回”功能。
新繪座系統的撤回功能實現原理：設計一個“歷史數據”數組，數組里的每個元素，記錄一個操作步驟對應的被編輯座位數據以及座位位置信息，回退時，找到對應操作步驟的數組元素，重繪座位位置，這樣就回退了整個操作。因為無論座位相對位置如何變形，本質上，其實都是坐標數據的改變，通過記錄和重繪歷史坐標信息，就達到了撤回操作的目的。 三、 在正確的路上繼續前行
到目前為止，新繪座系統已能夠承接國內外任何大型場館的繪座工程，各種細節的優化也日臻完善，效率大幅提升。但產品和技術同學的努力，并沒有終止，而是在正確的道路上，繼續前行。
以下簡單列舉幾個很實用的功能，供大家參考：
1)區域編輯：自由繪制矩形、圓形、多邊形等各種形狀，并自由變形;
2)一鍵自動變形：全選看臺內的座位，點擊“一鍵變形按鈕”，座位瞬間適應看臺形狀，自動排列。
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圖12：一鍵變形效果圖
3)座位復制、鏡像：區用戶可以自由復制選中座位，并且支持鏡像、翻轉等多種復制模式，排號、座位號根據設置自動處理;
4)一鍵朝向舞臺：用戶選中一個看臺的數據，點擊“一鍵朝向舞臺”，系統會自動計算舞臺方向和座位角度，瞬間將整個看臺座位“擺正”。
