海康摄像头取流示例初始签入

2025-12-26 03:18:21 +08:00
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--- a/SHH.CameraSdk/Drivers/BaseVideoSource.cs
+++ b/SHH.CameraSdk/Drivers/BaseVideoSource.cs
@@ -0,0 +1,512 @@
+using System.Threading.Channels;
+
+namespace SHH.CameraSdk;
+
+/// <summary>
+/// [架构基类] 工业级视频源抽象核心 (V3.3.4 严格匹配版)
+/// 核心职责：提供线程安全的生命周期管理、状态分发、配置热更新及资源清理能力。
+/// 修复记录：
+/// 1. [Bug A] 死锁免疫：所有 await 增加 ConfigureAwait(false)，解除对 UI 线程同步上下文的依赖。
+/// 2. [Bug π] 管道安全：Dispose 时采用优雅关闭策略，确保最后的状态变更通知能发送出去。
+/// 3. [编译修复] 补全了 CloneConfig 中对于 Transport 和 VendorArguments 的属性复制。
+/// </summary>
+public abstract class BaseVideoSource : IVideoSource, IAsyncDisposable
+{
+    #region --- 核心配置与锁机制 (Core Config & Locks) ---
+
+    // [Fix Bug δ] 核心配置对象
+    // 去除 readonly 修饰符以支持热更新 (Hot Update)，允许在运行时替换配置实例
+    protected VideoSourceConfig _config;
+
+    /// <summary> 
+    /// 状态同步锁 
+    /// 作用：保护 _status 字段的读写原子性，防止多线程竞争导致的状态读取不一致
+    /// </summary>
+    private readonly object _stateSyncRoot = new();
+
+    /// <summary> 
+    /// 生命周期互斥锁 
+    /// 作用：确保 StartAsync/StopAsync/UpdateConfig 等操作串行执行，防止重入导致的状态机混乱
+    /// </summary>
+    private readonly SemaphoreSlim _lifecycleLock = new(1, 1);
+
+    #endregion
+
+    #region --- 内部状态与基础设施 (Internal States & Infrastructure) ---
+
+    // 内部状态标志位
+    private volatile bool _isOnline;
+    private VideoSourceStatus _status = VideoSourceStatus.Disconnected;
+
+    /// <summary> 
+    /// 状态通知队列 (有界)
+    /// 特性：采用 DropOldest 策略，当消费者处理不过来时丢弃旧状态，防止背压导致内存溢出 [Fix Bug β]
+    /// </summary>
+    private readonly Channel<StatusChangedEventArgs> _statusQueue;
+
+    // 状态分发器的取消令牌源
+    private CancellationTokenSource? _distributorCts;
+
+    // [新增修复 Bug π] 分发任务引用
+    // 作用：用于在 DisposeAsync 时执行 Task.WhenAny 等待，确保剩余消息被消费
+    private Task? _distributorTask;
+
+    // [Fix Bug V] 单调时钟
+    // 作用：记录最后一次收到帧的系统 Tick，用于心跳检测，不受系统时间修改影响
+    private long _lastFrameTick = 0;
+
+    /// <summary> 获取最后帧的时间戳 (线程安全读取) </summary>
+    public long LastFrameTick => Interlocked.Read(ref _lastFrameTick);
+
+    /// <summary> 视频帧回调事件 (热路径) </summary>
+    public event Action<object>? FrameReceived;
+
+    #endregion
+
+    #region --- 公开属性 (Public Properties) ---
+
+    public long Id => _config.Id;
+
+    public VideoSourceConfig Config => _config;
+
+    public VideoSourceStatus Status { get { lock (_stateSyncRoot) return _status; } }
+
+    public bool IsRunning { get; set; }
+
+    public bool IsOnline => _isOnline;
+
+    public DeviceMetadata Metadata { get; protected set; } = new();
+
+    public event EventHandler<StatusChangedEventArgs>? StatusChanged;
+
+    #endregion
+
+    #region --- 遥测统计属性 (Telemetry Properties) ---
+
+    // [新增] 遥测统计专用字段
+    private long _totalFramesReceived = 0; // 生命周期内总帧数
+    private int _tempFrameCounter = 0;     // 用于计算FPS的临时计数器
+    private long _lastFpsCalcTick = 0;     // 上次计算FPS的时间点
+    private double _currentFps = 0.0;      // 当前实时FPS
+
+    // [新增] 公开的遥测属性 (线程安全读取)
+    public double RealFps => _currentFps;
+
+    public long TotalFrames => Interlocked.Read(ref _totalFramesReceived);
+
+    #endregion
+
+    #region --- 构造函数 (Constructor) ---
+
+    /// <summary>
+    /// 构造函数：初始化基础设施
+    /// </summary>
+    /// <param name="config">视频源基础配置（含设备连接信息、通道号等）</param>
+    /// <exception cref="ArgumentNullException">配置为空时抛出</exception>
+    protected BaseVideoSource(VideoSourceConfig config)
+    {
+        if (config == null) throw new ArgumentNullException(nameof(config));
+
+        // [Fix Bug U] 初始配置深拷贝
+        // 防止外部引用修改导致内部状态不可控（配置防漂移）
+        _config = CloneConfig(config);
+
+        // [Fix Bug β] 初始化有界通道
+        // 容量 100，单读者多写者模式
+        _statusQueue = Channel.CreateBounded<StatusChangedEventArgs>(new BoundedChannelOptions(100)
+        {
+            FullMode = BoundedChannelFullMode.DropOldest,
+            SingleReader = true,
+            SingleWriter = false
+        });
+
+        _distributorCts = new CancellationTokenSource();
+
+        // [关键逻辑] 启动后台状态分发循环
+        // 明确持有 Task 引用，以便后续进行优雅关闭等待
+        _distributorTask = Task.Run(() => StatusDistributorLoopAsync(_distributorCts.Token));
+    }
+
+    #endregion
+
+    #region --- 配置管理 (Config Management) ---
+
+    /// <summary>
+    /// [修复 Bug δ] 更新配置实现
+    /// 允许在不销毁实例的情况下更新 IP、端口等参数，新配置下次连接生效
+    /// </summary>
+    /// <param name="newConfig">新的视频源配置</param>
+    public void UpdateConfig(VideoSourceConfig newConfig)
+    {
+        if (newConfig == null) return;
+
+        // 1. 获取生命周期锁
+        // 虽然只是内存操作，但为了防止与 Start/Stop 并发导致读取到脏配置，仍需加锁
+        _lifecycleLock.Wait();
+        try
+        {
+            // 2. 执行深拷贝
+            _config = CloneConfig(newConfig);
+            Debug.WriteLine($"[ConfigUpdated] 设备 {Id} 配置已更新 ({_config.IpAddress})，下次连接生效。");
+        }
+        finally { _lifecycleLock.Release(); }
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 配置深拷贝辅助方法
+    /// [编译修复] 严格匹配源文件中的属性复制逻辑，确保 Dictionary 等引用类型被重新创建
+    /// </summary>
+    /// <param name="source">源配置对象</param>
+    /// <returns>深拷贝后的配置实例</returns>
+    private VideoSourceConfig CloneConfig(VideoSourceConfig source)
+    {
+        return new VideoSourceConfig
+        {
+            Id = source.Id,
+            Brand = source.Brand,
+            IpAddress = source.IpAddress,
+            Port = source.Port,
+            Username = source.Username,
+            Password = source.Password,
+            ChannelIndex = source.ChannelIndex,
+            StreamType = source.StreamType,
+            Transport = source.Transport,
+            ConnectionTimeoutMs = source.ConnectionTimeoutMs,
+            // 必须深拷贝字典，防止外部修改影响内部
+            VendorArguments = source.VendorArguments != null
+                ? new Dictionary<string, string>(source.VendorArguments)
+                : new Dictionary<string, string>()
+        };
+    }
+
+    #endregion
+
+    #region --- 生命周期控制 (Lifecycle Control) ---
+
+    /// <summary>
+    /// 异步启动设备连接
+    /// 包含：状态校验、生命周期锁、非托管初始化、元数据刷新
+    /// </summary>
+    public async Task StartAsync()
+    {
+        // [修复 Bug A] 必须加 ConfigureAwait(false)
+        // 确保后续代码在线程池线程执行，防止 UI 线程死锁
+        await _lifecycleLock.WaitAsync().ConfigureAwait(false);
+        try
+        {
+            // 1. 强制等待上一个生命周期动作完全结束
+            // 防止快速点击 Start/Stop 导致的逻辑重叠
+            await _pendingLifecycleTask.ConfigureAwait(false);
+
+            // 2. 状态幂等性检查
+            if (_isOnline) return;
+
+            // 3. 更新状态为连接中
+            UpdateStatus(VideoSourceStatus.Connecting, $"正在启动 {_config.Brand}...");
+
+            // 4. 执行具体的驱动启动逻辑 (带超时控制)
+            using var cts = new CancellationTokenSource(TimeSpan.FromSeconds(15));
+            await OnStartAsync(cts.Token).ConfigureAwait(false);
+
+            // 5. 标记运行状态
+            _isOnline = true;
+            IsRunning = true;
+
+            // [Fix Bug D/J] 重置心跳
+            // 给予初始宽限期，防止刚启动就被判定为僵尸流
+            Interlocked.Exchange(ref _lastFrameTick, Environment.TickCount64 + 2000);
+
+            // 6. 更新状态为播放中并刷新元数据
+            UpdateStatus(VideoSourceStatus.Playing, "流传输运行中");
+            await RefreshMetadataAsync().ConfigureAwait(false);
+        }
+        catch (Exception ex)
+        {
+            // 7. 异常处理：回滚状态
+            _isOnline = false;
+            UpdateStatus(VideoSourceStatus.Disconnected, $"启动失败: {ex.Message}");
+            throw;
+        }
+        finally { _lifecycleLock.Release(); }
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 异步停止设备连接
+    /// 流程：标记离线→执行驱动停止逻辑→更新状态
+    /// </summary>
+    public async Task StopAsync()
+    {
+        // [修复 Bug A] ConfigureAwait(false) 护体
+        await _lifecycleLock.WaitAsync().ConfigureAwait(false);
+        try
+        {
+            // 1. 标记离线，阻断后续的数据处理
+            _isOnline = false;
+
+            // 2. 执行具体的驱动停止逻辑
+            await OnStopAsync().ConfigureAwait(false);
+        }
+        finally
+        {
+            // 3. 更新状态并释放锁
+            UpdateStatus(VideoSourceStatus.Disconnected, "连接已断开");
+            _lifecycleLock.Release();
+        }
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 刷新设备元数据（能力集）
+    /// 对比新旧元数据差异，更新设备支持的功能、通道信息等
+    /// </summary>
+    /// <returns>元数据差异描述符</returns>
+    public async Task<MetadataDiff> RefreshMetadataAsync()
+    {
+        if (!_isOnline) return MetadataDiff.None;
+
+        try
+        {
+            // 1. 调用驱动层获取最新元数据
+            var latestMetadata = await OnFetchMetadataAsync().ConfigureAwait(false);
+
+            // 2. 比对差异并更新
+            if (latestMetadata != null && latestMetadata.ChannelCount > 0)
+            {
+                var diff = Metadata.CompareWith(latestMetadata);
+                Metadata = latestMetadata;
+                Metadata.MarkSynced(); // 标记同步时间
+                return diff;
+            }
+        }
+        catch (Exception ex) { Console.WriteLine($"[MetadataWarning] {Id}: {ex.Message}"); }
+
+        return MetadataDiff.None;
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 应用动态参数（如码流切换、OSD设置）
+    /// 支持运行时调整画面分辨率、帧率、渲染句柄等
+    /// </summary>
+    /// <param name="options">动态配置项</param>
+    public void ApplyOptions(DynamicStreamOptions options)
+    {
+        if (options == null || !_isOnline) return;
+
+        try
+        {
+            // 1. 校验参数合法性
+            if (Metadata.ValidateOptions(options, out string error))
+            {
+                // 2. 调用驱动层应用参数
+                OnApplyOptions(options);
+                UpdateStatus(_status, "动态参数已应用");
+            }
+            else { Debug.WriteLine($"[OptionRejected] {error}"); }
+        }
+        catch (Exception ex) { Debug.WriteLine($"[ApplyOptionsError] {ex.Message}"); }
+    }
+
+    // 虚方法：供子类重写具体的参数应用逻辑
+    protected virtual void OnApplyOptions(DynamicStreamOptions options) { }
+
+    #endregion
+
+    #region --- 帧处理辅助 (Frame Processing Helpers) ---
+
+    /// <summary>
+    /// 检查是否有帧订阅者
+    /// 用于优化性能：无订阅时可跳过解码等耗时操作
+    /// </summary>
+    /// <returns>有订阅者返回 true，否则返回 false</returns>
+    protected bool HasFrameSubscribers() => FrameReceived != null;
+
+    /// <summary>
+    /// 上报驱动层异常
+    /// 将底层异常转换为 Reconnecting 状态，触发协调器介入自愈
+    /// </summary>
+    /// <param name="ex">相机统一异常对象</param>
+    protected void ReportError(CameraException ex)
+    {
+        if (!_isOnline) return;
+
+        _isOnline = false;
+        UpdateStatus(VideoSourceStatus.Reconnecting, $"SDK报错: {ex.Message}");
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 标记收到一帧数据（心跳保活 + FPS计算）
+    /// [修改] 增强了 FPS 计算逻辑，每1秒结算一次实时帧率
+    /// </summary>
+    protected void MarkFrameReceived()
+    {
+        long now = Environment.TickCount64;
+
+        // 1. 更新心跳时间 (原有逻辑)
+        Interlocked.Exchange(ref _lastFrameTick, now);
+
+        // 2. 增加总帧数 (原子操作)
+        Interlocked.Increment(ref _totalFramesReceived);
+
+        // 3. 计算实时帧率 (FPS)
+        // 注意：这里不需要加锁，因为通常回调是单线程串行的
+        // 即便有多线程微小竞争，对于FPS统计来说误差可忽略，优先保证性能
+        _tempFrameCounter++;
+        long timeDiff = now - _lastFpsCalcTick;
+
+        // 每 1000ms (1秒) 结算一次 FPS
+        if (timeDiff >= 1000)
+        {
+            if (_lastFpsCalcTick > 0) // 忽略第一次冷启动的数据
+            {
+                // 计算公式: 帧数 / (时间间隔秒)
+                _currentFps = Math.Round(_tempFrameCounter / (timeDiff / 1000.0), 1);
+            }
+
+            _lastFpsCalcTick = now;
+            _tempFrameCounter = 0;
+        }
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 触发帧回调事件
+    /// 向所有订阅者分发帧数据（热路径，尽量减少耗时操作）
+    /// </summary>
+    /// <param name="frameData">帧数据（通常为 OpenCvSharp.Mat 或 SmartFrame）</param>
+    protected void RaiseFrameReceived(object frameData) => FrameReceived?.Invoke(frameData);
+
+    #endregion
+
+    #region --- 状态分发 (Status Distribution) ---
+
+    /// <summary>
+    /// 后台状态分发循环
+    /// 负责将 Channel 中的状态变更事件调度到 StatusChanged 事件订阅者
+    /// </summary>
+    /// <param name="token">取消令牌，用于终止分发循环</param>
+    private async Task StatusDistributorLoopAsync(CancellationToken token)
+    {
+        try
+        {
+            // [修复 Bug π] 关键修复点
+            // 使用 CancellationToken.None 作为 WaitToReadAsync 的参数
+            // 含义：即使 token 被取消，只要 Channel 里还有数据，就继续读取，直到 Channel 被 Complete 且为空
+            while (await _statusQueue.Reader.WaitToReadAsync(CancellationToken.None).ConfigureAwait(false))
+            {
+                while (_statusQueue.Reader.TryRead(out var args))
+                {
+                    // [Fix Bug M] 玻璃心防护：捕获用户层回调的异常，防止崩溃
+                    try
+                    {
+                        StatusChanged?.Invoke(this, args);
+                    }
+                    catch (Exception ex)
+                    {
+                        Debug.WriteLine($"[UIEventError] {Id}: {ex.Message}");
+                    }
+
+                    // 退出条件：仅当明确取消 且 队列已空 时才退出
+                    if (token.IsCancellationRequested && _statusQueue.Reader.Count == 0) return;
+                }
+
+                // 双重检查退出条件
+                if (token.IsCancellationRequested && _statusQueue.Reader.Count == 0) return;
+            }
+        }
+        catch (Exception ex) { Debug.WriteLine($"[DistributorFatal] {Id}: {ex.Message}"); }
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 更新设备状态并写入通道
+    /// 线程安全，采用 DropOldest 策略防止状态队列溢出
+    /// </summary>
+    /// <param name="status">新状态</param>
+    /// <param name="msg">状态描述信息</param>
+    /// <param name="ex">可选：状态变更关联的异常</param>
+    protected void UpdateStatus(VideoSourceStatus status, string msg, CameraException? ex = null)
+    {
+        lock (_stateSyncRoot)
+        {
+            _status = status;
+            // 尝试写入有界通道，如果满了则丢弃旧数据（DropOldest策略在构造时指定）
+            _statusQueue.Writer.TryWrite(new StatusChangedEventArgs(status, msg, ex, ex?.RawErrorCode));
+        }
+    }
+
+    #endregion
+
+    #region --- 抽象方法 (Abstract Methods) ---
+
+    /// <summary>
+    /// 驱动层启动逻辑（必须由具体驱动实现）
+    /// 包含设备连接、登录、取流等底层操作
+    /// </summary>
+    /// <param name="token">取消令牌</param>
+    protected abstract Task OnStartAsync(CancellationToken token);
+
+    /// <summary>
+    /// 驱动层停止逻辑（必须由具体驱动实现）
+    /// 包含设备登出、连接断开、资源释放等底层操作
+    /// </summary>
+    protected abstract Task OnStopAsync();
+
+    /// <summary>
+    /// 驱动层元数据获取逻辑（必须由具体驱动实现）
+    /// 用于获取设备型号、通道能力、固件版本等信息
+    /// </summary>
+    /// <returns>设备元数据实例</returns>
+    protected abstract Task<DeviceMetadata> OnFetchMetadataAsync();
+
+    #endregion
+
+    #region --- 资源清理 (Disposal) ---
+
+    /// <summary>
+    /// [Fix Bug A: 死锁终结者] 同步销毁入口
+    /// 原理：强制启动一个新的后台 Task 执行 DisposeAsync，并同步阻塞等待其完成
+    /// 效果：彻底规避了在 UI 线程直接 wait 导致的死锁问题
+    /// </summary>
+    public void Dispose()
+    {
+        Task.Run(async () => await DisposeAsync().ConfigureAwait(false)).GetAwaiter().GetResult();
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 异步销毁资源
+    /// 包含：停止业务、关闭管道、断开事件引用、释放非托管资源
+    /// </summary>
+    public virtual async ValueTask DisposeAsync()
+    {
+        // 1. 停止业务逻辑
+        await StopAsync().ConfigureAwait(false);
+
+        // 2. [Fix Bug π] 优雅关闭状态管道
+        _statusQueue.Writer.TryComplete(); // 标记不再接受新数据
+        _distributorCts?.Cancel();         // 通知消费者准备退出
+
+        if (_distributorTask != null)
+        {
+            // 3. 等待分发器处理完剩余消息
+            // 给予 500ms 的宽限期，防止无限等待
+            await Task.WhenAny(_distributorTask, Task.Delay(500)).ConfigureAwait(false);
+        }
+
+        // 4. [Fix Bug ε] 强力切断事件引用
+        // 防止 UI 控件忘记取消订阅导致的内存泄漏
+        FrameReceived = null;
+        StatusChanged = null;
+
+        // 5. 释放基础资源
+        _lifecycleLock.Dispose();
+        _distributorCts?.Dispose();
+
+        GC.SuppressFinalize(this);
+    }
+
+    #endregion
+
+    #region --- 内部字段 (Internal Fields) ---
+
+    // 用于跟踪上一个未完成的生命周期任务
+    private Task _pendingLifecycleTask = Task.CompletedTask;
+
+    #endregion
+}