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# VideoConcat 架构说明文档
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## 架构概述
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VideoConcat 采用经典的 MVVM（Model-View-ViewModel）架构模式，结合服务层和工具层，实现清晰的职责分离。
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## 架构层次
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┌─────────────────────────────────────┐
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│ View Layer │ (Views/)
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│ (XAML + Code-Behind) │
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└──────────────┬──────────────────────┘
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│ Data Binding
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┌──────────────▼──────────────────────┐
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│ ViewModel Layer │ (ViewModels/)
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│ (业务逻辑 + 命令处理) │
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└──────────────┬──────────────────────┘
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│
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┌──────────────▼──────────────────────┐
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│ Model Layer │ (Models/)
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│ (数据模型 + 业务状态) │
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└──────────────┬──────────────────────┘
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│
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┌──────────────▼──────────────────────┐
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│ Service Layer │ (Services/)
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│ (核心业务逻辑处理) │
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└──────────────┬──────────────────────┘
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│
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┌──────────────▼──────────────────────┐
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│ Tools Layer │ (Common/Tools/)
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│ (工具类 + 辅助功能) │
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└─────────────────────────────────────┘
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```
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## 各层详细说明
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### 1. View Layer（视图层）
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**位置**: `Views/`
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**职责**:
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- 定义用户界面（XAML）
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- 处理 UI 交互事件
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- 数据绑定到 ViewModel
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**主要文件**:
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#### MainWindow.xaml / MainWindow.xaml.cs
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- 主窗口，包含导航功能
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- 通过 RadioButton 切换不同功能视图
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- 动态加载 VideoWindow 或 ExtractWindow
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**关键代码**:
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```csharp
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private void RadioButton_Checked(object sender, RoutedEventArgs e)
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{
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if (radioButton.Name == "extract")
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{
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var existingView = new ExtractWindow();
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AddViewToColumn(mainGrid, existingView);
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}
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if (radioButton.Name == "video")
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{
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var existingView = new VideoWindow();
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AddViewToColumn(mainGrid, existingView);
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}
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}
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```
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#### VideoWindow.xaml / VideoWindow.xaml.cs
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- 视频拼接功能界面
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- 显示文件夹列表、视频列表、拼接结果
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#### ExtractWindow.xaml / ExtractWindow.xaml.cs
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- 视频抽帧和元数据修改功能界面
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- 显示视频文件列表和处理结果
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#### LoginWindow.xaml / LoginWindow.xaml.cs
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- 用户登录界面
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### 2. ViewModel Layer（视图模型层）
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**位置**: `ViewModels/`
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**职责**:
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- 处理用户交互逻辑
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- 协调 Model 和 Service
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- 实现命令模式
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- 管理 UI 状态
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**主要文件**:
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#### VideoViewModel.cs
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- 视频拼接功能的视图模型
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- 实现文件夹选择、视频组合生成、拼接执行等逻辑
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**核心流程**:
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1. 用户选择文件夹 → `ListFolder()` 扫描视频文件
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2. 生成视频组合 → `GenerateCombinations()` 或顺序组合
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3. 转换视频格式 → 并发转换为 TS 格式
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4. 拼接视频 → 使用 FFmpeg concat
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5. 添加水印（可选）→ 图片叠加
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**关键特性**:
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- 使用 `SemaphoreSlim` 控制并发数量（10个线程）
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- 使用 `Task.Run` 进行异步处理
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- 通过 `Dispatcher.Invoke` 更新 UI 线程
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#### ExtractWindowViewModel.cs
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- 视频抽帧和元数据修改的视图模型
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- 实现批量处理逻辑
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#### MainWindowViewModel.cs
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- 主窗口视图模型（当前较简单）
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### 3. Model Layer（模型层）
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**位置**: `Models/`
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**职责**:
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- 定义数据模型
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- 实现 INotifyPropertyChanged 接口
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- 管理业务状态
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**主要文件**:
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#### VideoModel.cs
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- 视频拼接功能的数据模型
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- 包含文件夹信息、视频列表、拼接结果等
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**关键属性**:
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- `FolderInfos`: 文件夹信息集合
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- `ConcatVideos`: 拼接结果集合
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- `IsJoinType1Selected` / `IsJoinType2Selected`: 拼接模式
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- `CanStart`: 是否可以开始（基于数量和状态）
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**状态管理**:
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```csharp
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public void SetCanStart()
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{
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if (Num > 0 && Num <= MaxNum && IsStart == false)
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{
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CanStart = true;
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}
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else
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{
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CanStart = false;
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}
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IsCanOperate = !IsStart;
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}
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```
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#### ExtractWindowModel.cs
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- 抽帧功能的数据模型
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- 包含视频文件列表和处理状态
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#### MainWindowModel.cs
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- 主窗口数据模型
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### 4. Service Layer（服务层）
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**位置**: `Services/`
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**职责**:
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- 实现核心业务逻辑
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- 封装视频处理操作
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- 与 FFmpeg 交互
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**主要文件**:
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#### VideoService.cs
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- 视频服务，提供视频转换和拼接功能
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**核心方法**:
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1. **ConvertVideos**: 视频格式转换
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```csharp
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public static string ConvertVideos(string videoPath)
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{
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// 1. 分析视频信息
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var video = FFProbe.Analyse(videoPath);
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// 2. 生成 MD5 缓存文件名
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string _tempMd5Name = GetLargeFileMD5(videoPath);
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var destinationPath = Path.Combine(Path.GetTempPath(), $"{_tempMd5Name}{FileExtension.Ts}");
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// 3. 检查缓存
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if (File.Exists(destinationPath))
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return destinationPath;
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// 4. 转换视频
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FFMpeg.Convert(videoPath, destinationPath, VideoType.Ts);
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return destinationPath;
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}
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```
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2. **JoinVideos**: 视频拼接
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- 使用 `FFMpegArguments.FromConcatInput()` 进行拼接
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- 支持音频重新编码
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- 可选添加图片水印
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3. **GetLargeFileMD5**: 大文件 MD5 计算
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- 使用流式读取，避免内存溢出
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- 8KB 缓冲区优化
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#### VideoProcess.cs
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- 视频处理服务，提供抽帧、裁剪、元数据修改等功能
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**核心方法**:
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1. **RemoveFrameRandomeAsync**: 异步删除随机帧
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- 处理 HEVC 编码（自动转换）
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- 分割视频并重新合并
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2. **ModifyByMetadata**: 修改元数据
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- 添加唯一注释改变 MD5
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- 使用流复制，不重新编码
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3. **SubVideo / SubAudio**: 视频/音频裁剪
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#### BaseService.cs
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- 基础服务类（当前为空，可扩展）
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### 5. Tools Layer（工具层）
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**位置**: `Common/Tools/`
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**职责**:
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- 提供通用工具方法
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- 封装第三方库调用
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- 辅助功能实现
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**主要文件**:
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#### VideoCombine.cs
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- 视频组合工具
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- 提供组合生成和格式转换功能
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**核心方法**:
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```csharp
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public static void GenerateCombinations(
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List<List<string>> videoLists,
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int index,
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List<string> currentCombination,
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List<List<string>> result)
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{
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// 递归生成所有可能的视频组合（笛卡尔积）
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if (index == videoLists.Count)
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{
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result.Add([.. currentCombination]);
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return;
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}
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foreach (string video in videoLists[index])
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{
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currentCombination.Add(video);
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GenerateCombinations(videoLists, index + 1, currentCombination, result);
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currentCombination.RemoveAt(currentCombination.Count - 1);
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}
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}
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```
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#### LogUtils.cs
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- 日志工具类
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- 基于 log4net 封装
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- 提供 Info、Debug、Error、Warn、Fatal 等方法
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#### HttpUtils.cs
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- HTTP 请求工具
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- 封装 HttpClient
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- 提供 GetAsync 和 PostAsync 方法
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#### Config.cs
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- 配置管理工具
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- 读取和更新 App.config 配置
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### 6. API Layer（API层）
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**位置**: `Common/Api/`
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**职责**:
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- 定义 API 接口
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- 封装 HTTP 请求
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**主要文件**:
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#### SystemApi.cs
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- 系统 API
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- 提供登录接口
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## 数据流
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### 视频拼接流程
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用户操作
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↓
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VideoWindow (View)
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↓ (命令绑定)
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VideoViewModel
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↓
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1. ListFolder() → 扫描文件夹
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↓
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2. GenerateCombinations() → 生成组合
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↓
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3. ConvertVideos() → 转换格式 (并发)
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↓
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4. JoinVideos() → 拼接视频 (并发)
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↓
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5. 更新 VideoModel.ConcatVideos
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↓
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UI 自动更新 (数据绑定)
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```
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### 视频抽帧流程
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```
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用户操作
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↓
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ExtractWindow (View)
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↓ (命令绑定)
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ExtractWindowViewModel
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↓
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1. ListFolder() → 扫描视频文件
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↓
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2. RemoveFrameRandomeAsync() → 抽帧处理 (并发)
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↓
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3. VideoProcess.RemoveFrameRandomeAsync()
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↓
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4. 输出到 out 文件夹
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↓
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UI 更新状态
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```
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## 设计模式
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### 1. MVVM 模式
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- **Model**: 数据模型和业务状态
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- **View**: XAML 界面
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- **ViewModel**: 连接 View 和 Model
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### 2. 命令模式
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- 自定义 `Command` 类实现 `ICommand` 接口
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- 将 UI 操作封装为命令
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### 3. 观察者模式
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- 使用 `INotifyPropertyChanged` 实现属性变更通知
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- 使用 `ObservableCollection` 实现集合变更通知
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### 4. 单例模式
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- `LogUtils` 使用静态方法，类似单例
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## 并发处理
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### SemaphoreSlim 控制并发
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```csharp
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SemaphoreSlim semaphore = new(10); // 限制10个并发
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foreach (var item in items)
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{
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await semaphore.WaitAsync();
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var task = Task.Run(() =>
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{
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try
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{
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// 处理逻辑
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}
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finally
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{
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semaphore.Release();
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}
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});
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tasks.Add(task);
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||
}
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await Task.WhenAll(tasks);
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```
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### 异步处理
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- 使用 `async/await` 进行异步操作
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- 使用 `Task.Run` 在后台线程执行耗时操作
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- 使用 `Dispatcher.Invoke` 更新 UI 线程
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## 缓存机制
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### 视频转换缓存
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基于 MD5 的文件名缓存：
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```csharp
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string _tempMd5Name = GetLargeFileMD5(videoPath);
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var destinationPath = Path.Combine(Path.GetTempPath(), $"{_tempMd5Name}{FileExtension.Ts}");
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||
if (File.Exists(destinationPath))
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{
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return destinationPath; // 直接返回缓存文件
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}
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```
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**优势**:
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- 避免重复转换相同文件
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- 提高处理速度
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- 减少 CPU 和磁盘 I/O
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## 错误处理
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### 异常捕获
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```csharp
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try
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{
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// 主要处理逻辑
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FFMpeg.Convert(videoPath, destinationPath, VideoType.Ts);
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||
}
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||
catch (Exception ex)
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{
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// 备用方案
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LogUtils.Info("视频转换失败！尝试另外一种转换");
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try
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{
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FFMpegArguments
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.FromFileInput(videoPath)
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.OutputToFile(destinationPath, true, o => o
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.WithVideoCodec("libx264")
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||
// ... 其他参数
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||
)
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||
.ProcessSynchronously(true);
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||
}
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catch (Exception e)
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{
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LogUtils.Error($"{videoPath} 转换失败", ex);
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||
LogUtils.Error($"{videoPath} 转换再次失败", e);
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}
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}
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```
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### 日志记录
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- 所有错误都记录到日志文件
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- 使用 log4net 进行日志管理
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- 日志文件按日期命名
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## 资源管理
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### 临时文件清理
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```csharp
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public static void Cleanup(List<string> pathList)
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{
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foreach (var path in pathList)
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{
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if (File.Exists(path))
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||
{
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||
File.Delete(path);
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}
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}
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||
}
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```
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### 文件流管理
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使用 `using` 语句确保资源释放：
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```csharp
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using var md5 = MD5.Create();
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using var stream = File.OpenRead(filePath);
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// ... 处理逻辑
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```
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## 扩展性设计
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### 1. 服务层扩展
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- 可以添加新的 Service 类
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- 继承 BaseService（如需要）
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### 2. 工具类扩展
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- 在 `Common/Tools/` 中添加新工具类
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- 保持工具类的静态方法设计
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### 3. API 扩展
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- 在 `Common/Api/` 中添加新的 API 类
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- 使用 HttpUtils 进行请求
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### 4. 功能扩展
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- 添加新的 View 和 ViewModel
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- 在主窗口中添加导航入口
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## 性能优化建议
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1. **并发控制**: 已使用 SemaphoreSlim 限制并发
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2. **缓存机制**: 已实现基于 MD5 的转换缓存
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3. **异步处理**: 已使用 async/await 避免阻塞
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4. **流式处理**: 大文件使用流式读取
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**可进一步优化**:
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- 添加进度报告机制
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- 优化大文件 MD5 计算（可考虑分块并行）
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- 添加视频预览功能（减少不必要的处理）
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- 实现断点续传（大文件处理）
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## 测试建议
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1. **单元测试**: 为 Service 和 Tools 层添加单元测试
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2. **集成测试**: 测试完整的视频处理流程
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3. **性能测试**: 测试并发处理和大量文件处理
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4. **异常测试**: 测试各种异常情况（文件不存在、格式不支持等）
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