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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
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
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
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
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 |
|---|---|---|---|---|
| Word (.docx) | ✅ | pdf-poppler + mammoth | ⭐⭐⭐⭐ | |
| HTML | ✅ | pdf.js + 自定义解析 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | |
| TXT | ✅ | pdf-parse | ⭐⭐⭐ | |
| Excel (.xlsx) | ✅ | 表格识别 + xlsx | ⭐⭐⭐ | |
| PowerPoint | ✅ | 图片转换 + pptx | ⭐⭐ | |
| 图片 (PNG/JPG) | ✅ | pdf2pic | ⭐⭐⭐⭐⭐ | |
| Word | ✅ | Puppeteer | ⭐⭐⭐⭐ | |
| HTML | ✅ | Puppeteer | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
转换流程设计
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
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
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
// 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
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
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
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
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
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 |