# PDF转换工具设计文档

## 概述

### 项目背景
PDF转换工具是一个功能丰富的文档处理应用，旨在为用户提供全面的PDF文档操作功能。该工具支持多种格式转换、内容提取、文档编辑等核心功能，满足个人用户和企业用户的文档处理需求。

### 核心价值
- **多格式支持**: 支持PDF与Word、Excel、PowerPoint、HTML、TXT等多种格式互转
- **高质量转换**: 保持原文档格式、布局和样式
- **批量处理**: 支持批量转换，提高工作效率
- **云端同步**: 支持云端存储和同步功能
- **安全可靠**: 本地处理模式，保护用户隐私

### 目标用户
- 办公人员：需要处理各种文档格式转换
- 学生群体：学术资料格式转换需求
- 企业用户：批量文档处理需求
- 开发者：需要集成PDF处理功能的应用

## 技术栈与依赖

### 核心技术选型

| 技术层 | 技术选择 | 说明 |
|--------|----------|------|
| 前端框架 | React 18 + TypeScript | 现代化UI开发 |
| 状态管理 | Zustand | 轻量级状态管理 |
| UI组件库 | Ant Design | 企业级UI组件 |
| 样式方案 | Tailwind CSS | 实用工具类CSS |
| 后端框架 | Node.js + Express | 高性能服务端 |
| PDF处理 | pdf-lib, pdf2pic, jsPDF | PDF操作核心库 |
| 文档转换 | Puppeteer, mammoth.js | 文档格式转换 |
| 文件处理 | multer, archiver | 文件上传和压缩 |
| 数据库 | MongoDB | 文档型数据库 |

### 关键依赖库

```mermaid
graph TD
    A[PDF转换工具] --> B[前端模块]
    A --> C[后端模块]
    A --> D[转换引擎]
    
    B --> B1[React + TypeScript]
    B --> B2[Ant Design]
    B --> B3[Zustand]
    
    C --> C1[Express.js]
    C --> C2[MongoDB]
    C --> C3[Redis缓存]
    
    D --> D1[pdf-lib]
    D --> D2[Puppeteer]
    D --> D3[mammoth.js]
    D --> D4[xlsx处理]
```

## 架构设计

### 系统架构

```mermaid
graph TB
    subgraph "客户端层"
        A1[Web界面] 
        A2[文件上传组件]
        A3[转换进度监控]
        A4[结果下载]
    end
    
    subgraph "API网关层"
        B1[身份验证]
        B2[请求路由]
        B3[限流控制]
    end
    
    subgraph "业务逻辑层"
        C1[文件管理服务]
        C2[转换调度服务]
        C3[用户管理服务]
        C4[任务队列服务]
    end
    
    subgraph "转换引擎层"
        D1[PDF转Word引擎]
        D2[PDF转HTML引擎] 
        D3[PDF转图片引擎]
        D4[PDF转Excel引擎]
        D5[其他格式转换引擎]
    end
    
    subgraph "数据层"
        E1[MongoDB - 用户数据]
        E2[Redis - 缓存层]
        E3[文件存储系统]
    end
    
    A1 --> B1
    A2 --> B2
    A3 --> B2
    A4 --> B2
    
    B1 --> C3
    B2 --> C1
    B2 --> C2
    B3 --> C4
    
    C1 --> E3
    C2 --> D1
    C2 --> D2
    C2 --> D3
    C2 --> D4
    C2 --> D5
    C3 --> E1
    C4 --> E2
```

### 模块架构

```mermaid
graph LR
    subgraph "前端架构"
        F1[页面路由层]
        F2[组件层]
        F3[状态管理层]
        F4[API调用层]
        
        F1 --> F2
        F2 --> F3
        F3 --> F4
    end
    
    subgraph "后端架构"
        B1[控制器层]
        B2[服务层]
        B3[数据访问层]
        B4[转换引擎层]
        
        B1 --> B2
        B2 --> B3
        B2 --> B4
    end
```

## 核心功能设计

### 1. 文件上传与管理

#### 文件上传组件设计

```mermaid
sequenceDiagram
    participant U as 用户
    participant FC as 文件上传组件
    participant API as 后端API
    participant FS as 文件存储
    
    U->>FC: 选择PDF文件
    FC->>FC: 文件大小验证
    FC->>FC: 文件类型验证
    FC->>API: 上传文件请求
    API->>FS: 存储文件
    FS-->>API: 返回文件ID
    API-->>FC: 返回上传结果
    FC-->>U: 显示上传状态
```

#### 文件管理数据模型

| 字段名 | 类型 | 描述 |
|--------|------|------|
| fileId | String | 文件唯一标识 |
| originalName | String | 原始文件名 |
| fileSize | Number | 文件大小(字节) |
| mimeType | String | 文件MIME类型 |
| uploadTime | Date | 上传时间 |
| userId | String | 用户ID |
| status | Enum | 文件状态(pending/processing/completed/failed) |
| storageUrl | String | 存储地址 |

### 2. PDF转换引擎

#### 转换类型支持矩阵

| 源格式 | 目标格式 | 支持状态 | 转换引擎 | 质量评级 |
|--------|----------|----------|----------|----------|
| PDF | Word (.docx) | ✅ | pdf-poppler + mammoth | ⭐⭐⭐⭐ |
| PDF | HTML | ✅ | pdf.js + 自定义解析 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| PDF | TXT | ✅ | pdf-parse | ⭐⭐⭐ |
| PDF | Excel (.xlsx) | ✅ | 表格识别 + xlsx | ⭐⭐⭐ |
| PDF | PowerPoint | ✅ | 图片转换 + pptx | ⭐⭐ |
| PDF | 图片 (PNG/JPG) | ✅ | pdf2pic | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| Word | PDF | ✅ | Puppeteer | ⭐⭐⭐⭐ |
| HTML | PDF | ✅ | Puppeteer | ⭐⭐⭐⭐⭐ |

#### 转换流程设计

```mermaid
graph TD
    A[文件上传] --> B[文件类型检测]
    B --> C[选择转换目标]
    C --> D[任务创建]
    D --> E[队列调度]
    E --> F{转换类型}
    
    F -->|PDF转Word| G1[PDF解析引擎]
    F -->|PDF转HTML| G2[HTML生成引擎]
    F -->|PDF转TXT| G3[文本提取引擎]
    F -->|PDF转图片| G4[图片渲染引擎]
    F -->|其他格式| G5[通用转换引擎]
    
    G1 --> H[质量检查]
    G2 --> H
    G3 --> H
    G4 --> H
    G5 --> H
    
    H --> I{转换成功?}
    I -->|是| J[文件存储]
    I -->|否| K[错误处理]
    
    J --> L[通知用户]
    K --> L
```

### 3. 转换配置与选项

#### 转换参数配置

```typescript
interface ConversionOptions {
  // 通用配置
  outputFormat: 'docx' | 'html' | 'txt' | 'xlsx' | 'pptx' | 'png' | 'jpg';
  
  // PDF转Word配置
  wordOptions?: {
    preserveLayout: boolean;
    includeImages: boolean;
    imageQuality: 'low' | 'medium' | 'high';
    ocrEnabled: boolean;
  };
  
  // PDF转HTML配置
  htmlOptions?: {
    responsive: boolean;
    embedImages: boolean;
    cssFramework: 'none' | 'bootstrap' | 'tailwind';
    includeMetadata: boolean;
  };
  
  // PDF转图片配置
  imageOptions?: {
    resolution: number; // DPI
    format: 'png' | 'jpg' | 'webp';
    quality: number; // 1-100
    pageRange?: {
      start: number;
      end: number;
    };
  };
  
  // 批量处理配置
  batchOptions?: {
    mergeOutput: boolean;
    zipResults: boolean;
    namePattern: string;
  };
}
```

### 4. 用户界面设计

#### 主界面布局

```mermaid
graph TD
    A[顶部导航栏] --> A1[Logo]
    A --> A2[功能菜单]
    A --> A3[用户中心]
    
    B[主内容区] --> B1[文件上传区域]
    B --> B2[转换选项面板]
    B --> B3[进度显示区]
    B --> B4[结果下载区]
    
    C[侧边栏] --> C1[历史记录]
    C --> C2[收藏夹]
    C --> C3[帮助文档]
    
    D[底部状态栏] --> D1[系统状态]
    D --> D2[版本信息]
```

#### 核心组件设计

| 组件名称 | 功能描述 | 状态管理 |
|----------|----------|----------|
| FileUploader | 文件上传和拖拽功能 | useFileStore |
| ConversionPanel | 转换选项配置 | useConversionStore |
| ProgressTracker | 转换进度监控 | useTaskStore |
| DownloadManager | 结果文件下载 | useDownloadStore |
| HistoryList | 转换历史记录 | useHistoryStore |
| SettingsPanel | 用户配置面板 | useSettingsStore |

### 5. API接口设计

#### 核心API端点

```typescript
// 文件管理
POST   /api/files/upload           // 文件上传
GET    /api/files/:id              // 获取文件信息
DELETE /api/files/:id              // 删除文件

// 转换任务
POST   /api/convert/start          // 开始转换任务
GET    /api/convert/status/:taskId // 查询转换状态
GET    /api/convert/result/:taskId // 获取转换结果
POST   /api/convert/batch          // 批量转换

// 用户管理
POST   /api/auth/register          // 用户注册
POST   /api/auth/login             // 用户登录
GET    /api/user/profile           // 用户信息
GET    /api/user/history           // 转换历史

// 系统管理
GET    /api/system/health          // 系统健康检查
GET    /api/system/stats           // 系统统计信息
```

#### API响应格式

```typescript
interface ApiResponse<T> {
  success: boolean;
  data?: T;
  message: string;
  errorCode?: string;
  timestamp: string;
}

// 转换任务响应
interface ConversionTask {
  taskId: string;
  status: 'pending' | 'processing' | 'completed' | 'failed';
  progress: number; // 0-100
  sourceFile: FileInfo;
  targetFormat: string;
  resultUrl?: string;
  errorMessage?: string;
  createdAt: string;
  completedAt?: string;
}
```

## 数据模型设计

### 数据库模式

```mermaid
erDiagram
    User ||--o{ ConversionTask : owns
    User ||--o{ FileRecord : uploads
    ConversionTask ||--|| FileRecord : processes
    ConversionTask ||--o| ResultFile : generates
    
    User {
        string userId PK
        string email
        string username
        string passwordHash
        date createdAt
        date lastLoginAt
        json settings
    }
    
    FileRecord {
        string fileId PK
        string userId FK
        string originalName
        number fileSize
        string mimeType
        string storageUrl
        string status
        date uploadedAt
    }
    
    ConversionTask {
        string taskId PK
        string userId FK
        string fileId FK
        string targetFormat
        json options
        string status
        number progress
        string errorMessage
        date createdAt
        date completedAt
    }
    
    ResultFile {
        string resultId PK
        string taskId FK
        string fileName
        string downloadUrl
        number fileSize
        date createdAt
        date expiresAt
    }
```

### 缓存策略

| 数据类型 | 缓存时间 | 缓存键模式 | 更新策略 |
|----------|----------|------------|----------|
| 用户会话 | 24小时 | `session:{userId}` | 延期更新 |
| 文件元数据 | 1小时 | `file:{fileId}` | 写时失效 |
| 转换进度 | 30秒 | `task:{taskId}` | 实时更新 |
| 系统配置 | 永久 | `config:{key}` | 手动刷新 |

## 性能优化设计

### 转换性能优化

```mermaid
graph LR
    A[性能优化策略] --> B[并发处理]
    A --> C[缓存机制]
    A --> D[资源优化]
    A --> E[队列管理]
    
    B --> B1[多进程转换]
    B --> B2[任务分片]
    
    C --> C1[结果缓存]
    C --> C2[中间文件缓存]
    
    D --> D1[内存管理]
    D --> D2[临时文件清理]
    
    E --> E1[优先级队列]
    E --> E2[负载均衡]
```

### 系统性能指标

| 性能指标 | 目标值 | 监控方式 |
|----------|--------|----------|
| 文件上传速度 | >50MB/s | 实时监控 |
| PDF转Word转换 | <30秒/页 | 任务计时 |
| PDF转HTML转换 | <10秒/页 | 任务计时 |
| 并发用户数 | 1000+ | 系统监控 |
| 内存使用率 | <80% | 系统监控 |
| CPU使用率 | <70% | 系统监控 |

## 安全与隐私设计

### 安全策略

```mermaid
graph TD
    A[安全防护体系] --> B[身份认证]
    A --> C[数据加密]
    A --> D[访问控制]
    A --> E[隐私保护]
    
    B --> B1[JWT令牌]
    B --> B2[多因子认证]
    
    C --> C1[传输加密HTTPS]
    C --> C2[文件存储加密]
    
    D --> D1[API限流]
    D --> D2[权限验证]
    
    E --> E1[文件自动删除]
    E --> E2[匿名处理模式]
```

### 隐私保护措施

| 保护级别 | 措施描述 | 实施方式 |
|----------|----------|----------|
| 文件安全 | 上传文件加密存储 | AES-256加密 |
| 访问控制 | 文件访问权限验证 | JWT + RBAC |
| 数据清理 | 定期删除临时文件 | 定时任务清理 |
| 匿名模式 | 不保存用户文件信息 | 临时处理模式 |
| 审计日志 | 记录关键操作日志 | 日志系统 |

## 测试策略

### 测试架构

```mermaid
graph TD
    A[测试体系] --> B[单元测试]
    A --> C[集成测试]
    A --> D[端到端测试]
    A --> E[性能测试]
    
    B --> B1[组件测试 - Jest]
    B --> B2[API测试 - Supertest]
    
    C --> C1[服务集成测试]
    C --> C2[数据库集成测试]
    
    D --> D1[用户场景测试 - Playwright]
    D --> D2[转换功能测试]
    
    E --> E1[负载测试 - k6]
    E --> E2[压力测试]
```

### 测试用例设计

| 测试类型 | 测试范围 | 工具选择 | 覆盖率目标 |
|----------|----------|----------|------------|
| 单元测试 | 核心业务逻辑 | Jest + RTL | >90% |
| 集成测试 | API接口 | Supertest | >80% |
| E2E测试 | 用户流程 | Playwright | 主要场景100% |
| 性能测试 | 系统负载 | k6 | 关键指标 |
| 安全测试 | 漏洞扫描 | OWASP ZAP | 无高危漏洞 |