繼在園子里寫的《Gephi可視化（一）——使用Gephi Toolkit創建Gephi應用》介紹了如何使用Gephi Toolkit工具集進行可視化編程后，本篇對Gephi Toolkit進行一個詳盡的介紹，了解其工作原理以及與Gephi應用程序之間的差異，Gephi Toolkit對於平台的要求使用方法，最后通過比較可視化工具集Prefuse，列舉兩種可視化工具之間的相似之處。
Gephi Toolkit是一個標准的java類庫，任何java工程都可以引入使用（包括eclipse、netbeans等），該類庫中包含了Gephi中必要的模塊，如Graph、Layout、Filters、IO等。
該工具包只有一個jar文件，可以在java應用中使用，其保留了Gephi的絕大部分特性。
官網主頁： http://gephi.github.io/toolkit/
GitHub主頁： https://github.com/gephi/gephi-toolkit-demos
工作原理：
Gephi是基於模塊化的思想設計的，其真正的體現了高內聚低耦合的思想。每個模塊負責不同的職責，比如有專門負責圖形結構的Graph，有專門用於布局的Layout。這里的Gephi Toolkit就是剝離了Gephi源碼中的user interfaces modules（用戶界面模塊），並能夠保證程序正常運行的工具集，這也正是該工具集存在的意義。通過下圖我們可以大致了解Gephi以及Gephi Toolkit之間的關系：
從圖中看出，也正是剝離了與Netbeans的依賴模塊，才使得Gephi Toolkit也可以在Eclipse或是MyEclipse中運行（Gephi是基於Netbeans平台開發的）。
Gephi Toolkit從0.8版本開始就添加了預覽功能，可以保證在編寫可視化需求代碼后通過PreviewController類進行可視化展現，並支持縮放。
下面我們還是通過走代碼的形式一探Gephi Toolkit
1.創建項目是必不可少的環節，值得一提的是，Gephi支持多工作空間，這個類似於Linux的多個工作區(即桌面)的機制（聽說Win10也支持這種多桌面的效果了）。Gephi中不同的Workspace的同時進行不同圖形的展示與操作。
代碼如下：
|
1
2
3
4
|
//Init a project - and therefore a workspace
ProjectController pc = Lookup.getDefault().lookup(ProjectController.
class
);
pc.newProject();
Workspace workspace = pc.getCurrentWorkspace();
|
2.通過Lookup全局類，得到各個對象的操作模型或控制器（個人感覺Lookup采用的是反射的原理獲得類的對象，沒有深究）
|
1
2
3
|
GraphModel graphModel = Lookup.getDefault().lookup(GraphController.
class
).getModel();
PreviewModel model = Lookup.getDefault().lookup(PreviewController.
class
).getModel();
PreviewController previewController = Lookup.getDefault().lookup(PreviewController.
class
);
|
GraphModel好比存放整個圖形元素的容器，包括節點、邊、標簽等信息；PreviewModel等於獲得了一個如何進行預覽展現的操作入口。
3.在工作空間中導入數據，不同於上篇中直接讀取數據文件，這里采用生成隨機圖形的方法，定義隨機生成節點個數500，邊與邊連線的概率為0.005，並用Container容器進行接收數據；使用導入接口控制器將Container加載到工作空間Workspace中。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
|
//Generate a new random graph into a container
Container container = Lookup.getDefault().lookup(ContainerFactory.
class
).newContainer();
RandomGraph randomGraph =
new
RandomGraph();
randomGraph.setNumberOfNodes(
500
);
randomGraph.setWiringProbability(
0.005
);
randomGraph.generate(container.getLoader());
//Append container to graph structure
ImportController importController = Lookup.getDefault().lookup(ImportController.
class
);
importController.process(container,
new
DefaultProcessor(), workspace);
|
4.通過自動化布局類AutoLayout向其中添加各種布局算法。這里先后分別加入了ForceAtlasLayout布局以及YifanHuLayout布局，設置執行時間為一分鍾。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
AutoLayout autoLayout =
new
AutoLayout(
1
, TimeUnit.MINUTES);
autoLayout.setGraphModel(graphModel);
YifanHuLayout firstLayout =
new
YifanHuLayout(
null
,
new
StepDisplacement(1f));
ForceAtlasLayout secondLayout =
new
ForceAtlasLayout(
null
);
AutoLayout.DynamicProperty adjustBySizeProperty = AutoLayout.createDynamicProperty(
"forceAtlas.adjustSizes.name"
, Boolean.TRUE,
0
.1f);
//True after 10% of layout time
AutoLayout.DynamicProperty repulsionProperty = AutoLayout.createDynamicProperty(
"forceAtlas.repulsionStrength.name"
,
new
Double(
500
.), 0f);
//500 for the complete period
autoLayout.addLayout(firstLayout,
0
.5f);
autoLayout.addLayout(secondLayout,
0
.5f,
new
AutoLayout.DynamicProperty[]{adjustBySizeProperty, repulsionProperty});
autoLayout.execute();
|
通過查看AutoLayout類的源碼，我們發現autoLayout.addLayout()方法中的autoLayout其實就是一個List集合。
5.說了這么多，我們做可視化的還是需要眼見為實，可以通過PreviewModel設置展示的參數，如是否顯示節點上的標簽、邊的顏色粗細等。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
|
model.getProperties().putValue(PreviewProperty.SHOW_NODE_LABELS, Boolean.TRUE);
model.getProperties().putValue(PreviewProperty.NODE_LABEL_COLOR,
new
DependantOriginalColor(Color.WHITE));
model.getProperties().putValue(PreviewProperty.EDGE_COLOR,
new
EdgeColor(Color.WHITE));
model.getProperties().putValue(PreviewProperty.EDGE_THICKNESS,
new
Float(
0
.1f)); model.getProperties().putValue(PreviewProperty.BACKGROUND_COLOR, Color.BLACK);
model.getProperties().putValue(PreviewProperty.NODE_LABEL_FONT, model.getProperties().getFontValue(PreviewProperty.NODE_LABEL_FONT).deriveFont(
8
));
previewController.refreshPreview();
//New Processing target, get the PApplet
ProcessingTarget target = (ProcessingTarget) previewController.getRenderTarget(RenderTarget.PROCESSING_TARGET); PApplet applet = target.getApplet();
applet.init();
//Refresh the preview and reset the zoom
previewController.render(target);
target.refresh();
target.resetZoom();
//Add the applet to a JFrame and display
JFrame frame =
new
JFrame(
"Test Preview"
);
frame.setLayout(
new
BorderLayout());
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.add(applet, BorderLayout.CENTER);
frame.pack();
frame.setVisible(
true
);
|
所有需要的參數配置好后，將其添加到JFrame進行界面化展示。
程序運行過程中的圖片：
從圖形可以看出分別執行了YifanHuLayout和ForceAtlasLayout布局。
看完Gephi Toolkit在構建圖形、添加布局效果、展現圖形的過程，還是忍不住拿來和Prefuse對比下，雖然有些類的名稱不同，但是在處理手法上都有異曲同工之妙，下面簡單列出幾點相似：
1.Workspace(Gephi)和Visualization(Prefuse)
Prefuse中的Visualization是一個數據中心，所以的數據最終要匯集到數據中心中，包括圖形的結構、如何渲染、布局的添加等等；Gephi的Workspace也是一個內部頂級容器，與Visualizaiton作用相似，通過代碼
| 1 | previewController.refreshPreview(); |
進入refreshPreview（）方法可以發現也是更新Workspace對象，也就是更新其中的數據。
2.GraphModel（Gephi）和VisualGraph（Prefuse）
Prefuse中的VisualGraph是指完成了從Graph到數據中心中的Graph的過程，其在原始的Graph圖形上添加了節點或邊以及其他元素如何最終繪制出來，包含了很多關於最終繪制的配置元素；Gephi的GraphModel也是獲得了對於Graph的操作對象，利用它可以對Graph進行想要的操作
3.AutoLayout（Gephi）和ActionList（Prefuse）
Prefuse中的ActionList是一個List集合，通過這個容器可以向其中添加許多的Action（即各種展示效果或約束）；Gephi中的AutoLayout也是類似的數據接口，通過查找方法autoLayout.addLayout（）的源碼，發現也是將想要的布局添加到一個List集合中。
當然，兩款工具集的相同點不僅限於於此，同時，兩者之間也還有很多的差異，具體細節歡迎加入公告欄左側群討論。
如覺有用，歡迎點贊，您的點贊與鼓勵是我不斷前行的動力！
本文鏈接：《Gephi可視化（二）——Gephi Toolkit叫板Prefuse》
友情贊助
如果你覺得博主的文章對你那么一點小幫助，恰巧你又有想打賞博主的小沖動，那么事不宜遲，趕緊掃一掃，小額地贊助下，攢個奶粉錢，也是讓博主有動力繼續努力，寫出更好的文章^^。
1. 支付寶 2. 微信
