Add native2d feature: wgpu 2D viewport window inside Tauri process

Spawns a GTK-free winit window with its own wgpu surface from Tauri's
setup hook on a background thread, sidestepping the WebKitGTK surface
contention on Wayland. Reuses render2d's renderer via a shared demo
module. Opt-in behind the native2d cargo feature; default build
unaffected.
This commit is contained in:
2026-07-02 01:26:07 +02:00
parent a971cd610b
commit c93b168f5c
9 changed files with 2254 additions and 162 deletions
+1787 -93
View File
File diff suppressed because it is too large Load Diff
+22
View File
@@ -1,5 +1,10 @@
[workspace]
members = [".", "geometry"]
# render2d/render3d sind eigenstaendige Crates (jeweils eigener [workspace]), damit
# sie headless ohne Tauri-Toolchain baubar/testbar bleiben. Sie liegen zwar im
# src-tauri-Baum, gehoeren aber NICHT zum cad-tauri-Workspace — hier ausschliessen,
# damit `cad-tauri` sie dennoch per Pfad als (optionale) Abhaengigkeit nutzen kann.
exclude = ["render2d", "render3d"]
[package]
name = "cad-tauri"
@@ -11,6 +16,14 @@ edition = "2021"
name = "cad_tauri_lib"
crate-type = ["staticlib", "cdylib", "rlib"]
[features]
# Standard: reine Tauri-App (Webview + invoke). KEIN wgpu/winit.
default = []
# M2-Spike: nativer wgpu-2D-Viewport im Tauri-Prozess (eigenes winit-Fenster).
# Zieht render2d(+window) sowie winit/wgpu/pollster. Bewusst OPT-IN, damit der
# normale Build unveraendert schlank bleibt.
native2d = ["dep:render2d", "dep:winit", "dep:wgpu", "dep:pollster"]
[build-dependencies]
tauri-build = { version = "2", features = [] }
@@ -19,3 +32,12 @@ tauri = { version = "2", features = [] }
serde = { version = "1", features = ["derive"] }
serde_json = "1"
geometry = { path = "geometry" }
# --- M2-Spike (nur mit Feature "native2d") -----------------------------------
# render2d ist eine eigenstaendige Crate (eigener leerer [workspace]); wir binden
# sie hier per Pfad ein und aktivieren ihr GPU-Fenster-Feature "window".
render2d = { path = "render2d", features = ["window"], optional = true }
# Versionen an render2d gekoppelt (identische raw-window-handle 0.6-Kette).
winit = { version = "0.30", optional = true }
wgpu = { version = "22", optional = true }
pollster = { version = "0.3", optional = true }
+8 -3
View File
@@ -6,9 +6,14 @@ description = "Nativer wgpu-2D-Renderer fuer den CAD-Grundriss (Tessellierung +
# Bewusst NICHT Teil des src-tauri-Workspaces: die Tessellierungs-Bibliothek soll
# unabhaengig von Tauri baubar/testbar bleiben (headless, ohne Webview-Toolchain).
# Der leere [workspace]-Block schliesst die Crate aus einem uebergeordneten
# Workspace aus, sodass `cargo test`/`cargo build` hier eigenstaendig laufen.
[workspace]
# Ausschluss laeuft ueber `exclude = ["render2d"]` im uebergeordneten
# src-tauri/Cargo.toml. Standalone (`cd render2d && cargo test/build`) bildet die
# Crate automatisch ihren eigenen Ein-Paket-Workspace (eigene Cargo.lock).
#
# KEIN eigener `[workspace]`-Block hier: sobald `cad-tauri` render2d per Pfad als
# (optionale) Abhaengigkeit einbindet (Feature `native2d`), wuerde ein zweiter
# Workspace-Root INNERHALB des src-tauri-Baums Cargo mit "multiple workspace
# roots" abbrechen. Der Parent-`exclude` haelt die Crate trotzdem eigenstaendig.
[features]
# Standard: nur die reine Tessellierung + Szene + Ortho-Matrix + WGSL-Quellen.
+2 -66
View File
@@ -13,78 +13,14 @@
use std::sync::Arc;
use render2d::gpu::Renderer;
use render2d::types::{FillPolygon, Line, Outline, Scene, ViewBox};
use render2d::PX_PER_M;
use render2d::types::ViewBox;
use render2d::{demo_scene, initial_view_box};
use winit::application::ApplicationHandler;
use winit::event::{ElementState, MouseButton, MouseScrollDelta, WindowEvent};
use winit::event_loop::{ActiveEventLoop, EventLoop};
use winit::window::{Window, WindowId};
/// Demo-Szene in Modell-Metern: ein L-foermiger Wand-Poche (konkav!), ein Raum
/// und ein paar Striche — genug, um Fuellung, Umriss und Papier-mm-Linien zu sehen.
fn demo_scene() -> Scene {
let wall_grey: [f32; 4] = [0.55, 0.55, 0.55, 1.0];
let room_blue: [f32; 4] = [0.20, 0.45, 0.85, 0.18];
let ink: [f32; 4] = [0.10, 0.10, 0.10, 1.0];
// Konkaves L (Wandflaeche).
let l = vec![
[0.0, 0.0],
[4.0, 0.0],
[4.0, 2.0],
[2.0, 2.0],
[2.0, 4.0],
[0.0, 4.0],
];
// Ein transluzenter Raum daneben.
let room = vec![[5.0, 0.0], [9.0, 0.0], [9.0, 4.0], [5.0, 4.0]];
Scene {
fills: vec![
FillPolygon {
pts: l.clone(),
color: wall_grey,
},
FillPolygon {
pts: room.clone(),
color: room_blue,
},
],
outlines: vec![
Outline {
pts: l,
color: ink,
width_mm: 0.35,
},
Outline {
pts: room,
color: ink,
width_mm: 0.18,
},
],
lines: vec![Line {
a: [0.0, -1.0],
b: [9.0, -1.0],
color: ink,
width_mm: 0.25,
}],
}
}
/// viewBox so, dass die Szene mittig einpasst (Bildschirm-Raum = Meter*PX_PER_M).
fn initial_view_box() -> ViewBox {
// Szene ~ x[0..9], y[-1..4] in Meter -> Bildschirm x[0..810], y[-360..90].
// Etwas Rand drumherum.
let pad = 90.0;
ViewBox::new(
-pad,
-4.0 * PX_PER_M - pad,
9.0 * PX_PER_M + 2.0 * pad,
5.0 * PX_PER_M + 2.0 * pad,
)
}
struct GpuState {
surface: wgpu::Surface<'static>,
device: wgpu::Device,
+73
View File
@@ -0,0 +1,73 @@
// Geteilte Demo-Szene fuer die Fenster-Spikes (standalone winit-Bin UND der
// In-Tauri-Spike). EINE Quelle der Wahrheit, damit beide exakt dasselbe zeichnen
// und der Renderer/die Szene NICHT dupliziert wird.
//
// serde-only + GPU-frei: baut im Standard-Feature mit (kein `render`/`window`
// noetig), damit die Szene auch headless testbar bleibt.
use crate::tessellate::PX_PER_M;
use crate::types::{FillPolygon, Line, Outline, Scene, ViewBox};
/// Demo-Szene in Modell-Metern: ein L-foermiger Wand-Poche (konkav!), ein Raum
/// und ein paar Striche — genug, um Fuellung, Umriss und Papier-mm-Linien zu sehen.
pub fn demo_scene() -> Scene {
let wall_grey: [f32; 4] = [0.55, 0.55, 0.55, 1.0];
let room_blue: [f32; 4] = [0.20, 0.45, 0.85, 0.18];
let ink: [f32; 4] = [0.10, 0.10, 0.10, 1.0];
// Konkaves L (Wandflaeche).
let l = vec![
[0.0, 0.0],
[4.0, 0.0],
[4.0, 2.0],
[2.0, 2.0],
[2.0, 4.0],
[0.0, 4.0],
];
// Ein transluzenter Raum daneben.
let room = vec![[5.0, 0.0], [9.0, 0.0], [9.0, 4.0], [5.0, 4.0]];
Scene {
fills: vec![
FillPolygon {
pts: l.clone(),
color: wall_grey,
},
FillPolygon {
pts: room.clone(),
color: room_blue,
},
],
outlines: vec![
Outline {
pts: l,
color: ink,
width_mm: 0.35,
},
Outline {
pts: room,
color: ink,
width_mm: 0.18,
},
],
lines: vec![Line {
a: [0.0, -1.0],
b: [9.0, -1.0],
color: ink,
width_mm: 0.25,
}],
}
}
/// viewBox so, dass die Szene mittig einpasst (Bildschirm-Raum = Meter*PX_PER_M).
pub fn initial_view_box() -> ViewBox {
// Szene ~ x[0..9], y[-1..4] in Meter -> Bildschirm x[0..810], y[-360..90].
// Etwas Rand drumherum.
let pad = 90.0;
ViewBox::new(
-pad,
-4.0 * PX_PER_M - pad,
9.0 * PX_PER_M + 2.0 * pad,
5.0 * PX_PER_M + 2.0 * pad,
)
}
+2
View File
@@ -12,6 +12,7 @@
// Standard-Build (`cargo test`/`cargo build` ohne Features) enthaelt nur die
// GPU-freien Schichten und ist damit unabhaengig von einer Display-Session.
pub mod demo;
pub mod ortho;
pub mod shaders;
pub mod tessellate;
@@ -20,6 +21,7 @@ pub mod types;
#[cfg(feature = "render")]
pub mod gpu;
pub use demo::{demo_scene, initial_view_box};
pub use ortho::{compute_ortho_matrix, meet_scale, mm_to_device_px, Mat4};
pub use tessellate::{compile_scene, triangulate, GpuGeometry, PX_PER_M};
pub use types::{FillPolygon, Line, Outline, Point, Rgba, Scene, ViewBox};
+11
View File
@@ -1,6 +1,10 @@
// Tauri-v2-Einstieg. Die eigentliche Geometrie liegt im serde-only Crate
// `geometry`; hier nur die Befehls-Bruecke und der App-Start.
// M2-Spike: nativer wgpu-2D-Viewport im Tauri-Prozess (nur mit Feature `native2d`).
#[cfg(feature = "native2d")]
mod native2d;
/// Berechnet die Wand-Gehrungen im Rust-Kern und liefert sie ans Frontend.
#[tauri::command]
async fn compute_joins(
@@ -12,6 +16,13 @@ async fn compute_joins(
#[cfg_attr(mobile, tauri::mobile_entry_point)]
pub fn run() {
tauri::Builder::default()
.setup(|_app| {
// Nur mit Feature `native2d`: das native GPU-Fenster auf einem eigenen
// Thread hochfahren, damit der Tauri-/GTK-Hauptthread frei bleibt.
#[cfg(feature = "native2d")]
native2d::spawn();
Ok(())
})
.invoke_handler(tauri::generate_handler![compute_joins])
.run(tauri::generate_context!())
.expect("error while running tauri application");
+259
View File
@@ -0,0 +1,259 @@
// M2-Spike: der native wgpu-2D-Renderer, gestartet AUS DEM Tauri-Prozess heraus.
//
// Ziel: beweisen, dass die native GPU-Flaeche (render2d) im echten Tauri-Prozess
// laeuft — NICHT in der WebKitGTK-Webview (dem bekannten Perf-Flaschenhals) und
// NICHT in einem separaten Chromium-Workaround-Fenster.
//
// Architektur (Ansatz B, siehe docs/welle-c-hlr-spike/m2-approach.md):
// - Der Tauri-Hauptthread haelt weiterhin die GTK-Hauptschleife + die
// Webview-Fenster (HTML-Chrome).
// - Dieses Modul oeffnet ein EIGENES natives winit-Fenster mit eigener
// wgpu-Surface auf einem HINTERGRUND-Thread. winit spricht auf Linux direkt
// Wayland/X11 (KEIN GTK) — dadurch ist die Fenster-/Surface-Ebene voellig
// getrennt von WebKitGTK. Kein geteilter Wayland-Surface => keine
// Surface-Contention/Flicker wie beim Unterlegen einer Roh-Surface unter die
// Webview.
// - winit erlaubt eine Event-Loop auf einem Nicht-Haupt-Thread via
// `EventLoopBuilderExtWayland/X11::with_any_thread(true)`.
//
// Der Renderer selbst wird NICHT reimplementiert: wir verwenden
// `render2d::gpu::Renderer` + `render2d::demo_scene()` — exakt der Code, der im
// standalone `spike`-Bin bereits als fluessig verifiziert wurde.
//
// Bewusst hinter dem Cargo-Feature `native2d` — der normale Tauri-Build zieht
// weder winit noch wgpu und bleibt unveraendert.
use std::sync::Arc;
use render2d::gpu::Renderer;
use render2d::types::ViewBox;
use render2d::{demo_scene, initial_view_box, meet_scale};
use winit::application::ApplicationHandler;
use winit::event::{ElementState, MouseButton, MouseScrollDelta, WindowEvent};
use winit::event_loop::{ActiveEventLoop, EventLoop};
use winit::window::{Window, WindowId};
/// GPU-Zustand des nativen Fensters (Surface + Device + Renderer). 1:1 wie im
/// standalone Spike — die Surface haengt an DIESEM winit-Fenster, nicht an der
/// Webview.
struct GpuState {
surface: wgpu::Surface<'static>,
device: wgpu::Device,
queue: wgpu::Queue,
config: wgpu::SurfaceConfiguration,
renderer: Renderer,
window: Arc<Window>,
}
impl GpuState {
fn new(window: Arc<Window>) -> Self {
let size = window.inner_size();
let instance = wgpu::Instance::default();
let surface = instance
.create_surface(window.clone())
.expect("Surface erstellen");
let adapter = pollster::block_on(instance.request_adapter(&wgpu::RequestAdapterOptions {
power_preference: wgpu::PowerPreference::HighPerformance,
force_fallback_adapter: false,
compatible_surface: Some(&surface),
}))
.expect("kein passender GPU-Adapter");
let (device, queue) = pollster::block_on(adapter.request_device(
&wgpu::DeviceDescriptor {
label: Some("2d.device"),
required_features: wgpu::Features::empty(),
required_limits: wgpu::Limits::default(),
memory_hints: wgpu::MemoryHints::Performance,
},
None,
))
.expect("Device anfordern");
let caps = surface.get_capabilities(&adapter);
let format = caps
.formats
.iter()
.copied()
.find(|f| f.is_srgb())
.unwrap_or(caps.formats[0]);
let config = wgpu::SurfaceConfiguration {
usage: wgpu::TextureUsages::RENDER_ATTACHMENT,
format,
width: size.width.max(1),
height: size.height.max(1),
present_mode: caps.present_modes[0],
alpha_mode: caps.alpha_modes[0],
view_formats: vec![],
desired_maximum_frame_latency: 2,
};
surface.configure(&device, &config);
let mut renderer = Renderer::new(&device, format);
renderer.upload_scene(&device, &demo_scene());
Self {
surface,
device,
queue,
config,
renderer,
window,
}
}
fn resize(&mut self, w: u32, h: u32) {
if w == 0 || h == 0 {
return;
}
self.config.width = w;
self.config.height = h;
self.surface.configure(&self.device, &self.config);
}
fn render(&mut self, view_box: ViewBox) {
let frame = match self.surface.get_current_texture() {
Ok(f) => f,
Err(wgpu::SurfaceError::Lost | wgpu::SurfaceError::Outdated) => {
self.surface.configure(&self.device, &self.config);
return;
}
Err(e) => {
eprintln!("Surface-Fehler: {e:?}");
return;
}
};
let view = frame
.texture
.create_view(&wgpu::TextureViewDescriptor::default());
self.renderer.render(
&self.device,
&self.queue,
&view,
view_box,
(self.config.width, self.config.height),
);
frame.present();
}
}
#[derive(Default)]
struct App {
state: Option<GpuState>,
view_box: Option<ViewBox>,
dragging: bool,
last_cursor: (f64, f64),
}
impl ApplicationHandler for App {
fn resumed(&mut self, event_loop: &ActiveEventLoop) {
if self.state.is_some() {
return;
}
let attrs = Window::default_attributes().with_title("cad — nativer 2D-Viewport (wgpu, in Tauri)");
let window = Arc::new(event_loop.create_window(attrs).expect("Fenster erstellen"));
self.view_box.get_or_insert_with(initial_view_box);
self.state = Some(GpuState::new(window));
}
fn window_event(
&mut self,
event_loop: &ActiveEventLoop,
_id: WindowId,
event: WindowEvent,
) {
let Some(state) = self.state.as_mut() else {
return;
};
let vb = self.view_box.get_or_insert_with(initial_view_box);
match event {
// Nur DIESES Fenster schliessen — die Tauri-Webview laeuft weiter.
WindowEvent::CloseRequested => event_loop.exit(),
WindowEvent::Resized(size) => {
state.resize(size.width, size.height);
state.window.request_redraw();
}
WindowEvent::MouseInput { state: s, button, .. } => {
if button == MouseButton::Left {
self.dragging = s == ElementState::Pressed;
}
}
WindowEvent::CursorMoved { position, .. } => {
if self.dragging {
let (vw, vh) = (state.config.width as f32, state.config.height as f32);
let meet = meet_scale(*vb, vw, vh);
let dx = (position.x - self.last_cursor.0) as f32 / meet;
let dy = (position.y - self.last_cursor.1) as f32 / meet;
vb.x -= dx;
vb.y -= dy;
state.window.request_redraw();
}
self.last_cursor = (position.x, position.y);
}
WindowEvent::MouseWheel { delta, .. } => {
let step = match delta {
MouseScrollDelta::LineDelta(_, y) => y,
MouseScrollDelta::PixelDelta(p) => (p.y as f32) / 40.0,
};
let factor = if step > 0.0 { 0.9 } else { 1.0 / 0.9 };
let cx = vb.x + vb.w * 0.5;
let cy = vb.y + vb.h * 0.5;
vb.w *= factor;
vb.h *= factor;
vb.x = cx - vb.w * 0.5;
vb.y = cy - vb.h * 0.5;
state.window.request_redraw();
}
WindowEvent::RedrawRequested => {
let vb_copy = *vb;
state.render(vb_copy);
}
_ => {}
}
}
}
/// Baut die winit-Event-Loop so, dass sie auf DIESEM (Nicht-Haupt-)Thread laufen
/// darf. Auf Linux/Wayland ist das `EventLoopBuilderExtWayland::with_any_thread`,
/// auf X11 das X11-Pendant. Ohne diese Freigabe panict winit, weil es die
/// Event-Loop standardmaessig nur auf dem Hauptthread zulaesst (den haelt hier
/// aber die GTK-/Tauri-Schleife).
fn build_event_loop() -> EventLoop<()> {
use winit::event_loop::EventLoopBuilder;
let mut builder = EventLoopBuilder::default();
#[cfg(all(unix, not(target_os = "macos")))]
{
// Wayland zuerst versuchen; faellt winit intern auf X11 zurueck, greift
// die X11-Freigabe. Beide Extension-Traits setzen dasselbe any-thread-Flag.
use winit::platform::wayland::EventLoopBuilderExtWayland;
EventLoopBuilderExtWayland::with_any_thread(&mut builder, true);
}
#[cfg(all(unix, not(target_os = "macos")))]
{
use winit::platform::x11::EventLoopBuilderExtX11;
EventLoopBuilderExtX11::with_any_thread(&mut builder, true);
}
builder.build().expect("Event-Loop erstellen")
}
/// Blockierender Lauf der nativen Event-Loop. Gedacht fuer einen dedizierten
/// Thread (siehe `spawn`), NICHT fuer den Tauri-Hauptthread.
fn run_blocking() {
let event_loop = build_event_loop();
event_loop.set_control_flow(winit::event_loop::ControlFlow::Wait);
let mut app = App::default();
// `run_app` blockiert bis das native Fenster geschlossen wird.
let _ = event_loop.run_app(&mut app);
}
/// Startet das native 2D-Fenster auf einem eigenen Thread und kehrt sofort
/// zurueck. So bleibt die Tauri-/GTK-Hauptschleife frei. Aufruf typischerweise
/// aus dem Tauri-`setup`-Hook.
pub fn spawn() {
std::thread::Builder::new()
.name("cad-native2d".into())
.spawn(run_blocking)
.expect("native2d-Thread starten");
}