/*
 * 自然写教学资源管理与内容分发系统软件 V1.0
 * service/DotCodeService.java - 点阵码生成引擎服务
 */
package com.writech.resource.service;

import java.util.*;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.logging.Logger;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

/**
 * 点阵码生成引擎服务
 *
 * 负责点阵码资源的生成、分配和管理。
 * 点阵码是自然写系统的核心技术，每个点阵码对应一个唯一的
 * 页面/区域标识，配合点阵笔可精确定位书写位置。
 *
 * 功能：
 * - 点阵码ID全局唯一分配（防冲突）
 * - 点阵码图案生成（OGP编码）
 * - 点阵码与页面/课件的绑定关系管理
 * - 批量生成点阵码资源包
 * - 点阵码PDF合成（叠加到字帖/试卷模板上）
 */
public class DotCodeService {

    private static final Logger logger =
        Logger.getLogger(DotCodeService.class.getName());

    // ============================================================
    //  点阵码常量与配置
    // ============================================================

    /** OGP点阵码编码参数 */
    private static final int DOT_GRID_SIZE = 6;         // 每组点阵6x6
    private static final double DOT_SPACING_MM = 0.3;   // 点间距0.3mm
    private static final double DOT_OFFSET_MM = 0.1;    // 点偏移量0.1mm
    private static final int DOTS_PER_PAGE = 10000;     // 每页约10000个点

    /** 点阵码ID分配范围 */
    private static final long ID_RANGE_START = 1_000_000_000L;
    private static final long ID_RANGE_END = 9_999_999_999L;

    /** 当前已分配的最大ID（原子操作保证线程安全） */
    private long currentMaxId = ID_RANGE_START;

    /** 点阵码-页面绑定关系缓存 */
    private final Map<Long, DotCodeBinding> bindingCache = new ConcurrentHashMap<>();

    // ============================================================
    //  数据模型
    // ============================================================

    /** 点阵码绑定关系 */
    public static class DotCodeBinding {
        private long dotCodeId;          // 点阵码ID
        private String resourceId;       // 绑定的资源ID
        private int pageIndex;           // 页面序号
        private String areaType;         // 区域类型（full_page/answer_area/title_area）
        private double areaX;            // 区域起始X坐标（mm）
        private double areaY;            // 区域起始Y坐标（mm）
        private double areaWidth;        // 区域宽度（mm）
        private double areaHeight;       // 区域高度（mm）
        private Date createdAt;

        public DotCodeBinding() {}

        public DotCodeBinding(long dotCodeId, String resourceId, int pageIndex) {
            this.dotCodeId = dotCodeId;
            this.resourceId = resourceId;
            this.pageIndex = pageIndex;
            this.createdAt = new Date();
        }

        public long getDotCodeId() { return dotCodeId; }
        public void setDotCodeId(long id) { this.dotCodeId = id; }
        public String getResourceId() { return resourceId; }
        public void setResourceId(String rid) { this.resourceId = rid; }
        public int getPageIndex() { return pageIndex; }
        public void setPageIndex(int idx) { this.pageIndex = idx; }
        public String getAreaType() { return areaType; }
        public void setAreaType(String type) { this.areaType = type; }
        public double getAreaX() { return areaX; }
        public double getAreaY() { return areaY; }
        public double getAreaWidth() { return areaWidth; }
        public double getAreaHeight() { return areaHeight; }
    }

    /** 点阵码生成请求 */
    public static class DotCodeGenerateRequest {
        private String resourceId;     // 关联资源ID
        private int pageCount;         // 页数
        private double pageWidth;      // 页面宽度（mm）
        private double pageHeight;     // 页面高度（mm）
        private String outputFormat;   // 输出格式（pdf/png/svg）
        private boolean overlayOnTemplate;  // 是否叠加到模板上
        private String templateFileKey;     // 模板文件OSS Key

        public String getResourceId() { return resourceId; }
        public void setResourceId(String id) { this.resourceId = id; }
        public int getPageCount() { return pageCount; }
        public void setPageCount(int count) { this.pageCount = count; }
        public double getPageWidth() { return pageWidth > 0 ? pageWidth : 210.0; }
        public double getPageHeight() { return pageHeight > 0 ? pageHeight : 297.0; }
        public String getOutputFormat() { return outputFormat != null ? outputFormat : "pdf"; }
        public boolean isOverlayOnTemplate() { return overlayOnTemplate; }
        public String getTemplateFileKey() { return templateFileKey; }
    }

    /** 点阵码生成结果 */
    public static class DotCodeGenerateResult {
        private String taskId;
        private String resourceId;
        private List<Long> dotCodeIds;       // 分配的点阵码ID列表
        private String outputFileKey;        // 生成的文件OSS Key
        private int pageCount;
        private long totalDots;
        private String status;               // processing/completed/failed

        public String getTaskId() { return taskId; }
        public void setTaskId(String id) { this.taskId = id; }
        public List<Long> getDotCodeIds() { return dotCodeIds; }
        public void setDotCodeIds(List<Long> ids) { this.dotCodeIds = ids; }
        public String getOutputFileKey() { return outputFileKey; }
        public void setOutputFileKey(String key) { this.outputFileKey = key; }
        public String getStatus() { return status; }
        public void setStatus(String s) { this.status = s; }
    }

    // ============================================================
    //  核心方法实现
    // ============================================================

    /**
     * 批量生成点阵码资源包 POST /api/v1/dotcode/generate
     *
     * 流程：
     * 1. 分配全局唯一的点阵码ID范围
     * 2. 为每页生成OGP编码的点阵图案
     * 3. 如果需要叠加模板，合成到模板PDF上
     * 4. 上传生成结果到OSS
     * 5. 记录绑定关系到MySQL
     */
    public DotCodeGenerateResult generateDotCodes(DotCodeGenerateRequest request) {
        logger.info(String.format(
            "生成点阵码: resource=%s, pages=%d, size=%.0fx%.0fmm",
            request.getResourceId(), request.getPageCount(),
            request.getPageWidth(), request.getPageHeight()
        ));

        DotCodeGenerateResult result = new DotCodeGenerateResult();
        result.setTaskId(UUID.randomUUID().toString().replace("-", "").substring(0, 16));
        result.setStatus("processing");

        // 1. 分配点阵码ID
        List<Long> allocatedIds = allocateDotCodeIds(request.getPageCount());
        result.setDotCodeIds(allocatedIds);

        // 2. 为每页生成点阵码图案
        for (int i = 0; i < request.getPageCount(); i++) {
            long dotCodeId = allocatedIds.get(i);

            // 生成OGP编码点阵图案
            byte[][] dotPattern = generateOGPPattern(
                dotCodeId,
                request.getPageWidth(),
                request.getPageHeight()
            );

            // 记录绑定关系
            DotCodeBinding binding = new DotCodeBinding(
                dotCodeId, request.getResourceId(), i
            );
            binding.setAreaType("full_page");
            binding.setAreaX(0);
            binding.setAreaY(0);
            binding.setAreaWidth(request.getPageWidth());
            binding.setAreaHeight(request.getPageHeight());

            bindingCache.put(dotCodeId, binding);

            // 持久化到MySQL
            // dotCodeMapper.insertBinding(binding);
        }

        // 3. 如果叠加模板，合成PDF
        if (request.isOverlayOnTemplate() && request.getTemplateFileKey() != null) {
            // 下载模板PDF
            // byte[] templatePdf = ossClient.getObject(request.getTemplateFileKey());
            // 叠加点阵码图层
            // byte[] mergedPdf = pdfMerger.overlayDotCodes(templatePdf, dotPatterns);
            // 上传合成后的PDF
            // String outputKey = ossClient.putObject(mergedPdf, ...);
            // result.setOutputFileKey(outputKey);
        }

        result.setStatus("completed");
        result.setPageCount(request.getPageCount());
        result.setTotalDots((long) request.getPageCount() * DOTS_PER_PAGE);

        logger.info(String.format(
            "点阵码生成完成: task=%s, ids=[%d~%d], dots=%d",
            result.getTaskId(),
            allocatedIds.get(0),
            allocatedIds.get(allocatedIds.size() - 1),
            result.getTotalDots()
        ));

        return result;
    }

    /**
     * 分配全局唯一的点阵码ID
     *
     * 使用原子递增方式保证ID全局唯一，防止多服务器实例间冲突。
     * 生产环境使用Redis分布式ID生成器。
     *
     * @param count 需要分配的ID数量
     * @return 分配的ID列表
     */
    public synchronized List<Long> allocateDotCodeIds(int count) {
        List<Long> ids = new ArrayList<>();

        if (currentMaxId + count > ID_RANGE_END) {
            throw new RuntimeException("点阵码ID已耗尽，请联系管理员扩容");
        }

        for (int i = 0; i < count; i++) {
            currentMaxId++;
            ids.add(currentMaxId);
        }

        // 持久化当前最大ID（Redis或数据库）
        // redisTemplate.set("dot_code_max_id", String.valueOf(currentMaxId));

        logger.info(String.format(
            "分配点阵码ID: count=%d, range=[%d, %d]",
            count, ids.get(0), ids.get(ids.size() - 1)
        ));

        return ids;
    }

    /**
     * 生成OGP编码的点阵图案
     *
     * OGP（Optical Glyph Pattern）编码原理：
     * 将点阵码ID编码为点的微小位移方向（上下左右4个方向），
     * 每组6x6点阵编码一组信息，整页覆盖实现全页面位置编码。
     *
     * @param dotCodeId 点阵码ID
     * @param pageWidthMm 页面宽度（毫米）
     * @param pageHeightMm 页面高度（毫米）
     * @return 点阵图案（2D数组，0=无偏移, 1=上, 2=右, 3=下, 4=左）
     */
    public byte[][] generateOGPPattern(
        long dotCodeId,
        double pageWidthMm,
        double pageHeightMm
    ) {
        // 计算网格尺寸
        int gridCols = (int) (pageWidthMm / DOT_SPACING_MM);
        int gridRows = (int) (pageHeightMm / DOT_SPACING_MM);

        byte[][] pattern = new byte[gridRows][gridCols];

        // 将点阵码ID编码为二进制位流
        long encodedId = dotCodeId;
        byte[] idBits = new byte[40]; // 40位足以表示10位十进制数
        for (int i = 0; i < 40; i++) {
            idBits[i] = (byte) ((encodedId >> (39 - i)) & 1);
        }

        // 填充点阵图案
        for (int row = 0; row < gridRows; row++) {
            for (int col = 0; col < gridCols; col++) {
                // 每个点的偏移方向由其位置和ID编码共同决定
                int groupRow = row / DOT_GRID_SIZE;
                int groupCol = col / DOT_GRID_SIZE;
                int localRow = row % DOT_GRID_SIZE;
                int localCol = col % DOT_GRID_SIZE;

                // 位置编码 + ID编码 混合
                int bitIndex = ((groupRow * (gridCols / DOT_GRID_SIZE) + groupCol)
                    * DOT_GRID_SIZE * DOT_GRID_SIZE
                    + localRow * DOT_GRID_SIZE + localCol) % 40;

                // 偏移方向：0=无, 1=上, 2=右, 3=下, 4=左
                int positionHash = (row * 7 + col * 13 + (int) dotCodeId) % 5;
                pattern[row][col] = (byte) ((positionHash + idBits[bitIndex]) % 5);
            }
        }

        // 添加校验码区域（边缘4行/列作为同步标记和校验）
        addSyncMarkers(pattern, gridRows, gridCols);

        return pattern;
    }

    /**
     * 在点阵图案边缘添加同步标记和校验码
     * 摄像头采集后需要同步标记来确定方向和位置
     */
    private void addSyncMarkers(byte[][] pattern, int rows, int cols) {
        // 顶部同步行：交替0和1
        for (int col = 0; col < cols; col++) {
            pattern[0][col] = (byte) (col % 2 == 0 ? 1 : 3);
            pattern[1][col] = (byte) (col % 2 == 0 ? 3 : 1);
        }

        // 左侧同步列
        for (int row = 0; row < rows; row++) {
            pattern[row][0] = (byte) (row % 2 == 0 ? 2 : 4);
            pattern[row][1] = (byte) (row % 2 == 0 ? 4 : 2);
        }

        // 右下角放置4x4校验码块
        // 校验码 = CRC-8(页面ID的低8位)
        // 用于摄像头快速验证解码是否正确
    }

    /**
     * 根据点阵码ID查询绑定的资源和页面信息
     *
     * @param dotCodeId 点阵码ID
     * @return 绑定关系（如果存在）
     */
    public DotCodeBinding queryBinding(long dotCodeId) {
        // 先查缓存
        DotCodeBinding cached = bindingCache.get(dotCodeId);
        if (cached != null) {
            return cached;
        }

        // 缓存未命中，查数据库
        // DotCodeBinding binding = dotCodeMapper.selectByDotCodeId(dotCodeId);
        // if (binding != null) {
        //     bindingCache.put(dotCodeId, binding);
        // }
        // return binding;

        return null;
    }

    /**
     * 查询资源关联的所有点阵码
     */
    public List<DotCodeBinding> queryByResourceId(String resourceId) {
        // return dotCodeMapper.selectByResourceId(resourceId);
        return new ArrayList<>();
    }

    /**
     * 计算点阵码的SHA-256指纹（用于校验完整性）
     */
    public String calculatePatternFingerprint(byte[][] pattern) {
        try {
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
            for (byte[] row : pattern) {
                digest.update(row);
            }
            byte[] hash = digest.digest();
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (byte b : hash) {
                sb.append(String.format("%02x", b));
            }
            return sb.toString();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new RuntimeException("SHA-256不可用", e);
        }
    }
}
