feat: EPUB阅读器搜索、注释、CFI模块及大书远距跳转优化

- 实现EPUB阅读器搜索功能及选中注释功能
- 优化CFI模块,修复代码审查发现的11个问题
- 实现大书远距目录跳转与后台补全优化方案
- 优化设置面板与章节运行时联动
- 重构及大量改进优化
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2026-06-22 20:26:34 +08:00
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# CFI 子系统文档
> 最后更新:2026-06-18
本文档详细描述 ReadViewSDK 中 EPUB CFICanonical Fragment Identifier)子系统的架构、数据模型、解析流程与容错机制。
---
## 1. CFI 规范简介
EPUB CFI 是 EPUB 3 规范定义的标准化片段标识符,用于精确定位 EPUB 内容中的任意位置。其语法形式为:
```
epubcfi(/6/4!ch01.xhtml/4/2/1:3)
├──────┘ ├────────┘ ├──────┘ └─┘
│ │ │ └─ 字符偏移(characterOffset
│ │ └─ 内容路径(contentPath):定位 DOM 节点
│ └─ 包路径(packagePath):定位 OPF manifest 中的资源
└─ epubcfi() 包装器
```
关键规则:
- **步进(step**:以 `/` 分隔,偶数索引表示元素节点,奇数索引表示文本节点
- **id 断言**`[id]` 形式,如 `/4[ch01.xhtml]`,用于增强定位鲁棒性
- **范围 CFI**`epubcfi(/parent,/start,/end)` 三段逗号分隔,表示起止范围
- **侧偏**`;s=b`before)或 `;s=a`after),指示锚点偏向
- **文本断言**`[prefix,exact,suffix]`,用于断言定位处的文本内容
---
## 2. 核心数据模型
### 2.1 RDEPUBCFI
顶层 CFI 模型,对应一个完整的 `epubcfi(...)` 字符串。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFI.swift`
```swift
public struct RDEPUBCFI: Codable, Equatable, Hashable {
public var rawValue: String // CFI
public var packagePath: RDEPUBCFIPath // XHTML
public var contentPath: RDEPUBCFIPath // DOM
public var characterOffset: Int? //
public var sideBias: RDEPUBCFISideBias? //
public var textAssertion: RDEPUBCFITextAssertion? //
}
```
**侧偏枚举**
```swift
public enum RDEPUBCFISideBias: String, Codable {
case before = "b" //
case after = "a" //
}
```
**示例**:解析 `epubcfi(/6/4[ch01.xhtml]!/4/2/1:100;s=b)` 后:
- `packagePath.steps` = `[Step(index: 6), Step(index: 4, idAssertion: "ch01.xhtml")]`
- `contentPath.steps` = `[Step(index: 4), Step(index: 2), Step(index: 1)]`
- `characterOffset` = 100
- `sideBias` = `.before`
### 2.2 RDEPUBCFIPath
路径模型,由一组 `RDEPUBCFIStep` 组成,描述从根节点到目标节点的遍历序列。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFIPath.swift`
```swift
public struct RDEPUBCFIPath: Codable, Equatable, Hashable {
public var steps: [RDEPUBCFIStep]
//
public func commonPrefix(with other: RDEPUBCFIPath) -> RDEPUBCFIPath
//
public func droppingPrefix(_ prefix: RDEPUBCFIPath) -> RDEPUBCFIPath
}
```
**RDEPUBCFIStep**
```swift
public struct RDEPUBCFIStep: Codable, Equatable, Hashable {
public var index: Int // ==
public var idAssertion: String? // id "ch01.xhtml"
}
```
`commonPrefix` 方法在范围 CFI 序列化时用于提取起止点的公共父路径;`droppingPrefix` 用于生成相对于父级的路径片段。
### 2.3 RDEPUBCFIRange
范围模型,表示文档中的一个连续区域,由父级 CFI 和起止 CFI 组成。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFIRange.swift`
```swift
public struct RDEPUBCFIRange: Codable, Equatable, Hashable {
public var rawValue: String // CFI
public var parent: RDEPUBCFI? //
public var start: RDEPUBCFI //
public var end: RDEPUBCFI //
}
```
序列化时输出格式:`epubcfi(/parent_path,/start_terminal,/end_terminal)`,其中起止路径相对于父级路径输出。
---
## 3. 解析与序列化
### 3.1 RDEPUBCFIParser
将 CFI 字符串解析为结构化模型。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFIParser.swift`
```swift
public enum RDEPUBCFIParser {
// CFI
public static func parse(_ rawValue: String?) throws -> RDEPUBCFI
// CFI
public static func parseRange(_ rawValue: String?) throws -> RDEPUBCFIRange
}
```
**解析流程**`parse` 方法):
1. **去包装**:剥离 `epubcfi(...)` 外层,提取 body
2. **拆分包路径与内容路径**:以第一个 `!` 为分隔符
3. **解析路径**:按 `/` 分割为 step,每个 step 可含 `[idAssertion]`
4. **解析偏移与限定符**:从内容路径中提取 `:offset``;s=b/a``[textAssertion]`
**关键细节**
- `firstIndexOutsideBrackets` 方法确保 `:` 分隔符在方括号外才被识别,避免与文本断言中的内容混淆
- `parseRange` 要求恰好 3 个逗号分隔部分(parent, start, end),否则抛出 `unsupportedRange` 错误
**使用示例**
```swift
let cfi = try RDEPUBCFIParser.parse(
"epubcfi(/6/4[ch01.xhtml]!/4/2/1:50;s=a[前缀,目标文本,后缀])"
)
print(cfi.characterOffset) // Optional(50)
print(cfi.sideBias) // Optional(.after)
print(cfi.textAssertion?.exact) // Optional("")
```
### 3.2 RDEPUBCFISerializer
将 CFI 模型序列化为标准字符串。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFISerializer.swift`
```swift
public enum RDEPUBCFISerializer {
// CFI
public static func serialize(_ cfi: RDEPUBCFI) -> String
// CFI
public static func serializeRange(_ range: RDEPUBCFIRange) -> String
// step
public static func serializePath(_ path: RDEPUBCFIPath) -> String
}
```
**序列化逻辑**
-`rawValue` 非空,直接返回(避免重复序列化)
- 范围序列化先通过 `canonicalRangeComponents` 提取或推导公共父级,再分别序列化起止终端路径(相对于父级)
- 终端路径使用 `droppingPrefix` 去除与父级共享的部分
**示例**
```swift
let cfi = RDEPUBCFIGenerator.makeOffsetCFI(
href: "chapter1.xhtml", fileIndex: 0, chapterOffset: 120
)
let serialized = RDEPUBCFISerializer.serialize(cfi)
// => "epubcfi(/6/2[chapter1.xhtml]!/4/2:120)"
```
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## 4. DOM 解析与生成
### 4.1 RDEPUBCFIResolver
将 CFI 解析为可直接用于资源定位的结果。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFIResolver.swift`
```swift
public struct RDEPUBCFIResolverResult: Equatable {
public var href: String? // XHTML idAssertion
public var fileIndex: Int? //
public var chapterOffset: Int? //
public var fragmentID: String? // ID #section1
}
public enum RDEPUBCFIResolver {
public static func resolve(_ cfi: RDEPUBCFI) -> RDEPUBCFIResolverResult
}
```
**解析规则**
- `href`:从 `packagePath` 中最后一个含 `idAssertion` 的 step 提取
- `fileIndex``packagePath` 中倒数第二个 step 的 `(index / 2) - 1`
- `fragmentID`:从 `contentPath` 中最后一个含 `idAssertion` 的 step 提取
- `chapterOffset`:直接取 `cfi.characterOffset`
**示例**
```swift
let cfi = try RDEPUBCFIParser.parse("epubcfi(/6/4[ch01.xhtml]!/4/2[chap1]:80)")
let result = RDEPUBCFIResolver.resolve(cfi)
print(result.href) // Optional("ch01.xhtml")
print(result.fileIndex) // Optional(0)
print(result.fragmentID) // Optional("chap1")
print(result.chapterOffset) // Optional(80)
```
### 4.2 RDEPUBCFIGenerator
从已知的章节信息生成 CFI。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFIGenerator.swift`
```swift
public enum RDEPUBCFIGenerator {
// CFI
public static func makeOffsetCFI(
href: String,
fileIndex: Int,
chapterOffset: Int,
fragmentID: String? = nil,
sideBias: RDEPUBCFISideBias? = nil,
textAssertion: RDEPUBCFITextAssertion? = nil
) -> RDEPUBCFI
// CFI
public static func makeCFI(
href: String,
fileIndex: Int,
contentPath: RDEPUBCFIPath,
characterOffset: Int,
sideBias: RDEPUBCFISideBias? = nil,
textAssertion: RDEPUBCFITextAssertion? = nil
) -> RDEPUBCFI
// CFI
public static func makeOffsetRangeCFI(
href: String,
fileIndex: Int,
startOffset: Int,
endOffset: Int,
fragmentID: String? = nil,
startTextAssertion: RDEPUBCFITextAssertion? = nil,
endTextAssertion: RDEPUBCFITextAssertion? = nil
) -> RDEPUBCFIRange
}
```
**路径构造规则**
- `packagePath` 固定为 `[Step(index: 6), Step(index: (fileIndex+1)*2, idAssertion: href)]`
- `contentPath` 默认为 `[Step(index: 4), Step(index: 2, idAssertion: fragmentID)]`
- 范围 CFI 的起始点自动附加 `sideBias: .before`,结束点附加 `sideBias: .after`
### 4.3 RDEPUBCFIDOMPathBuilder
从 HTML 源码中提取带有 `id` 属性的元素路径映射。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFIDOMPathBuilder.swift`
```swift
public enum RDEPUBCFIDOMPathBuilder {
// HTML fragmentID -> CFIPath
public static func fragmentPaths(in html: String) -> [String: RDEPUBCFIPath]
}
```
**实现细节**
- 使用正则表达式匹配 HTML 标签,维护一个模拟 DOM 栈
- 每遇到开标签,计算子节点索引(`childIndex * 2`),生成 `RDEPUBCFIStep`
- 从标签属性中提取 `id``xml:id` 作为 `idAssertion`
- 识别并跳过 void 元素(`br``img``input` 等)和可忽略标签(`!doctype`
- 闭标签时弹出栈顶,重置该深度的子节点计数
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## 5. 容错恢复引擎(RDEPUBCFIRecoveryEngine
当 CFI 精确定位失败时(如 DOM 结构变更),恢复引擎通过多级降级策略尝试找到最佳匹配位置。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFIRecoveryEngine.swift`
### 5.1 恢复置信度
```swift
public struct RDEPUBCFIRecoveryResult: Equatable {
public enum Confidence: Int, Codable {
case exactPath //
case assertionCalibrated // +
case siblingRecovered //
case tokenRecovered //
case fragmentFallback // ID
case offsetFallback //
}
public var chapterOffset: Int
public var confidence: Confidence
}
```
### 5.2 恢复策略(按优先级)
| 优先级 | 策略 | 说明 |
|--------|------|------|
| 1 | `exactPath` | 在 CFIMap 中查找精确匹配的 marker 或 pathRange |
| 2 | `assertionCalibrated` | 精确路径匹配后,使用文本断言在窗口内校准偏移 |
| 3 | `siblingRecovered` | 查找同父级的兄弟节点,通过 `siblingScore` 选择最近匹配 |
| 4 | `tokenRecovered` | 利用词元索引(token index)在章节文本中搜索匹配 |
| 5 | `fragmentFallback` | 回退到 fragment ID 对应的已知偏移量 |
| 6 | `offsetFallback` | 使用兜底偏移量 |
### 5.3 核心算法
**校准机制**`calibratedOffset`):
- 在给定偏移量附近 ±512 字符窗口内搜索 `textAssertion.exact` 文本
- 对每个候选位置计算 `assertionScore`:距离越近分数越低,prefix/suffix 匹配则大幅加分(不匹配 +10000)
- 选取得分最低的候选位置
**兄弟恢复**`siblingRecovered`):
- 查找与目标路径同父级、同深度的已知 marker
- 通过 `siblingSignature``parent_path#childIndex`)和索引距离计算相似度分数
**词元恢复**`tokenRecovered`):
- 在预构建的 token index 中查找包含 `textAssertion.exact` 的词元
- 对每个候选锚点执行校准,选择校准距离最小的结果
**调用入口**
```swift
let result = RDEPUBCFIRecoveryEngine.recover(
cfi: someCFI,
cfiMap: chapterCFIMap,
chapterText: "章节纯文本...",
fragmentOffsets: ["section1": 150, "section2": 800],
fallbackOffset: 0,
lastOffset: 5000
)
// result?.confidence
```
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## 6. 文本断言验证(RDEPUBCFITextAssertion
文本断言用于在 CFI 定位后验证所指位置的文本内容是否符合预期,增强定位鲁棒性。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFITextAssertion.swift`
```swift
public struct RDEPUBCFITextAssertion: Codable, Equatable, Hashable {
public var prefix: String? //
public var exact: String? //
public var suffix: String? //
}
```
**在 CFI 中的表示**`[prefix,exact,suffix]`,位于偏移量和侧偏之后。
**示例**
```swift
// CFI: epubcfi(/6/4[ch01.xhtml]!/4/2/1:100;s=a[,,])
let assertion = cfi.textAssertion
print(assertion?.prefix) // Optional("")
print(assertion?.exact) // Optional("")
print(assertion?.suffix) // Optional("")
```
**容错引擎中的应用**
- `exact` 用于在窗口内搜索实际文本位置
- `prefix``suffix` 用于对候选位置评分,优先选择上下文都匹配的位置
---
## 7. 兼容性处理(RDEPUBCFICompatibility
提供宽松解析接口,兼容非标准 CFI 格式。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFICompatibility.swift`
```swift
public enum RDEPUBCFICompatibility {
// CFI nil
public static func parseLossy(_ rawValue: String?) -> RDEPUBCFI?
// CFI
public static func parseRangeLossy(_ rawValue: String?) -> RDEPUBCFIRange?
}
```
**范围 CFI 兼容策略**
- 优先使用标准 `parseRange`(逗号三分段格式)
- 若失败,尝试以 `..``-` 作为分隔符拆分为两个独立 CFI 分别解析
- 支持 `epubcfi(...)-epubcfi(...)``epubcfi(...)..epubcfi(...)` 格式
**使用场景**:处理第三方生成器或旧版本导出的非标准范围标记。
---
## 8. CFI 映射(RDEPUBCFIMap
CFI 映射是章节级别的索引结构,将 CFI 路径映射到章节文本偏移量,是容错恢复引擎的核心数据源。
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFIMap.swift`
### 8.1 RDEPUBCFIMap
```swift
public struct RDEPUBCFIMap: Codable, Equatable {
public var href: String //
public var renderVersion: Int //
public var domVersion: Int // DOM
public var markers: [RDEPUBCFIMarker] // CFI
public var textAssertions: [String: RDEPUBCFITextAssertion] //
public var pathRanges: [RDEPUBCFIPathRange] //
public var recoveryMetadata: RDEPUBCFIRecoveryMetadata //
// marker
public func marker(matching path: RDEPUBCFIPath) -> RDEPUBCFIMarker?
}
```
### 8.2 RDEPUBCFIMarker
每个 marker 记录一个 CFI 路径对应的章节信息:
```swift
public struct RDEPUBCFIMarker: Codable, Equatable {
public var cfiPath: RDEPUBCFIPath // CFI
public var chapterOffset: Int? //
public var fragmentID: String? // ID
public var textNodeLength: Int? //
public var textNodeChecksum: UInt64? // FNV-1a 64
public var normalizedTextPreview: String? // 24
public var domSiblingSignature: String? // DOM
}
```
### 8.3 RDEPUBCFIPathRange
描述一个 CFI 路径对应的文本偏移范围:
```swift
public struct RDEPUBCFIPathRange: Codable, Equatable {
public var cfiPath: RDEPUBCFIPath // CFI
public var startOffset: Int //
public var endOffset: Int //
public var textNodeLength: Int //
}
```
### 8.4 RDEPUBCFIRecoveryMetadata
恢复元数据,为容错引擎提供多维度恢复依据:
```swift
public struct RDEPUBCFIRecoveryMetadata: Codable, Equatable {
public var domFingerprint: String // DOM SHA-256
public var normalizedTextChecksum: String //
public var tokenIndex: [RDEPUBCFITokenAnchor] //
public var fragmentPathMap: [String: RDEPUBCFIPath] // fragment ->
}
```
### 8.5 RDEPUBCFITokenAnchor
词元锚点,用于基于内容的恢复:
```swift
public struct RDEPUBCFITokenAnchor: Codable, Equatable {
public var token: String // 12 96 64
public var occurrence: Int //
public var chapterOffset: Int //
public var cfiPath: RDEPUBCFIPath // CFI
}
```
### 8.6 映射构建流程
`RDEPUBCFITextNodeMapBuilder.makeMap` 方法负责构建完整映射:
1. **归一化文本**:解码 HTML 实体、合并连续空白、统一空白字符
2. **提取 fragment 路径**:通过 `RDEPUBCFIDOMPathBuilder.fragmentPaths` 获取 id -> path 映射
3. **构建 markers**:逐标签遍历 HTML,维护 DOM 栈,为每个文本节点创建 marker
4. **构建 pathRanges**:将 markers 转换为偏移范围列表
5. **构建恢复元数据**:生成 DOM 指纹、文本校验和、词元锚点索引
---
## 9. 错误类型(RDEPUBCFIError
**文件**`Sources/RDReaderView/EPUBCore/CFI/RDEPUBCFIError.swift`
```swift
public enum RDEPUBCFIError: Error, Equatable {
case empty //
case invalidWrapper(String) // epubcfi()
case invalidPath(String) // /
case unsupportedRange(String) //
}
```
| 错误 | 触发条件 |
|------|----------|
| `empty` | 输入为 `nil`、空字符串或纯空白 |
| `invalidWrapper` | 未以 `epubcfi(` 开头或未以 `)` 结尾 |
| `invalidPath` | 路径部分非空且不以 `/` 开头 |
| `unsupportedRange` | 范围 CFI 的逗号分隔部分不等于 3 |
---
## 10. 使用场景与调用链
### 10.1 保存阅读位置
```
用户翻页
→ RDEPUBCFIGenerator.makeOffsetCFI(href, fileIndex, chapterOffset)
→ RDEPUBCFISerializer.serialize(cfi)
→ 存储 epubcfi(...) 字符串
```
### 10.2 恢复阅读位置
```
加载 epubcfi(...) 字符串
→ RDEPUBCFIParser.parse(rawValue)
→ RDEPUBCFIResolver.resolve(cfi)
→ 获取 href, fileIndex, chapterOffset
→ 若偏移量无效,进入恢复引擎
→ RDEPUBCFIRecoveryEngine.recover(cfi, cfiMap, chapterText, ...)
→ 依次尝试 exactPath → sibling → token → fragment → offset
```
### 10.3 高亮选中文本
```
用户选择文本范围
→ 获取 start/end DOM 位置
→ RDEPUBCFIGenerator.makeOffsetRangeCFI(href, fileIndex, startOffset, endOffset)
→ RDEPUBCFISerializer.serializeRange(range)
→ 存储范围 CFI
```
### 10.4 章节加载时构建索引
```
章节 HTML 加载完成
→ RDEPUBCFITextNodeMapBuilder.makeMap(href, rawHTML, chapterText, fragmentOffsets)
→ 生成 RDEPUBCFIMapmarkers + pathRanges + recoveryMetadata
→ 缓存供后续恢复使用
```
### 10.5 兼容性解析
```
外部导入非标准 CFI
→ RDEPUBCFICompatibility.parseLossy(rawValue) // 宽松解析
→ RDEPUBCFICompatibility.parseRangeLossy(rawValue) // 支持 .. / - 分隔符
```
---
## 文件清单
| 文件 | 职责 |
|------|------|
| `RDEPUBCFI.swift` | 顶层 CFI 模型与侧偏枚举 |
| `RDEPUBCFIPath.swift` | 路径模型与 step 定义 |
| `RDEPUBCFIRange.swift` | 范围模型 |
| `RDEPUBCFIParser.swift` | 字符串 → 模型解析 |
| `RDEPUBCFISerializer.swift` | 模型 → 字符串序列化 |
| `RDEPUBCFIResolver.swift` | CFI → 资源定位结果 |
| `RDEPUBCFIGenerator.swift` | 章节信息 → CFI 生成 |
| `RDEPUBCFIDOMPathBuilder.swift` | HTML → fragment 路径映射 + 文本节点映射构建 |
| `RDEPUBCFIRecoveryEngine.swift` | 多级容错恢复引擎 |
| `RDEPUBCFITextAssertion.swift` | 文本断言模型 |
| `RDEPUBCFICompatibility.swift` | 非标准格式兼容解析 |
| `RDEPUBCFIMap.swift` | CFI 映射、marker、恢复元数据 |
| `RDEPUBCFIError.swift` | 错误类型定义 |