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Step 4: TUI 交互层

OpenAI Codex CLI — TUI 交互层深度分析

分析范围:codex-rs/tui crate
生成日期:2026-04-21


1. TUI 入口与初始化

1.1 程序入口 (main.rs)

main.rs 是极简入口:

  • 定义 TopCli(组合 Cli + CliConfigOverrides),通过 clap::Parser 解析命令行。
  • 调用 run_main(cli, arg0_paths, LoaderOverrides::default(), None, None) 启动异步主逻辑。
  • 退出时根据 AppExitInfo.exit_reason 区分 Fatal(message) 与 UserRequested,并输出 token 用量摘要和 resume 命令提示。

1.2 CLI 参数 (cli.rs)

Cli 结构体承载所有 TUI 专属参数:

字段 用途
prompt: Option<String> 初始用户提示
resume_picker / resume_last / resume_session_id 会话恢复子命令参数
fork_picker / fork_last / fork_session_id 会话分支子命令参数
shared: TuiSharedCliOptions 委托给 SharedCliOptions(model、images 等)
approval_policy 审批策略
web_search 启用网络搜索
no_alt_screen 禁用交替屏幕模式

TuiSharedCliOptions 是 SharedCliOptions 的 newtype wrapper,重写了 augment_args 以添加 --dangerously-bypass-approvals-and-sandbox 与 --ask-for-approval 的互斥约束。

1.3 库入口与启动流程 (lib.rs)

run_main() 是 TUI 的核心编排函数,执行以下步骤:

  1. 配置加载:解析 CLI config overrides → 加载 config.toml → 构建 Config 对象。
  2. App Server 连接:根据 AppServerTarget(Embedded 或 Remote)启动嵌入式 in-process app-server 或连接远程 WebSocket。
  3. Onboarding:根据 should_show_onboarding() 判断是否需要登录/信任屏幕。
  4. 会话选择:解析 --resume/--fork 参数,通过 resume_picker UI 选择历史会话。
  5. 配置重载:CWD 变更后重载 config。
  6. App::run():启动主事件循环。

关键数据结构 AppServerTarget:

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enum AppServerTarget {
    Embedded,
    Remote { websocket_url: String, auth_token: Option<String> },
}

1.4 Tui 核心结构 (tui.rs)

Tui struct 封装终端状态,是渲染和事件的基础设施:

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pub struct Tui {
    frame_requester: FrameRequester,
    draw_tx: broadcast::Sender<()>,
    event_broker: Arc<EventBroker>,
    pub terminal: Terminal,
    pending_history_lines: Vec<Line<'static>>,
    alt_saved_viewport: Option<Rect>,
    alt_screen_active: Arc<AtomicBool>,
    terminal_focused: Arc<AtomicBool>,
    enhanced_keys_supported: bool,
    notification_backend: Option<DesktopNotificationBackend>,
    is_zellij: bool,
    alt_screen_enabled: bool,
}

终端初始化/恢复:

  • init() → set_modes() 启用 raw mode + bracketed paste + keyboard enhancement + focus change 事件。
  • restore() 关闭上述模式,恢复终端。
  • set_panic_hook() 确保 panic 时恢复终端状态。
  • with_restored() 用于运行外部交互程序(编辑器等),暂停事件流、离开 alt screen、恢复终端、执行外部程序、重新初始化。

Alt Screen 管理:

  • enter_alt_screen() / leave_alt_screen() 切换交替屏幕,保存/恢复 viewport。
  • --no-alt-screen 选项禁用 alt screen(Zellij 兼容)。

绘制流程:draw() 方法在 sync_update 闭包内处理 viewport 调整、历史行插入、最终 terminal.draw()。

1.5 事件流 (event_stream.rs)

核心架构:EventBroker + TuiEventStream

  • EventBroker<S: EventSource> 持有 Mutex<EventBrokerState<S>>(Paused / Start / Running(S))和 watch::Sender 用于 resume 通知。
  • TuiEventStream 组合 EventBroker、BroadcastStream<()>(draw_tx)、WatchStream<()>(resume_tx) 以及 terminal_focused 和 suspend_context。
  • TuiEvent 枚举:Key(KeyEvent)、Paste(String)、Draw。

事件轮询:Stream::poll_next 实现公平轮询 — 交替优先检查 draw 事件和 crossterm 事件,确保不会饥饿。暂停状态时轮询 resume watch channel。

Pause/Resume:pause_events() 将 broker 状态设为 Paused(丢弃底层 EventStream),resume_events() 设为 Start 并发送 watch 通知唤醒。

1.6 帧率限制 (frame_rate_limiter.rs)

  • MIN_FRAME_INTERVAL = ~8.33ms(120 FPS)。
  • FrameRateLimiter::clamp_deadline() 确保两次 draw 通知之间至少间隔 MIN_FRAME_INTERVAL。

1.7 帧请求 (frame_requester.rs)

Actor 模式:FrameRequester(handle)→ mpsc::UnboundedSender<Instant> → FrameScheduler(task)

  • schedule_frame() — 立即绘制请求。
  • schedule_frame_in(duration) — 延迟绘制请求。
  • FrameScheduler 合并请求(取最早 deadline),到达 deadline 时通过 draw_tx.send(()) 通知主循环。
  • 帧率限制器确保不超过 120 FPS。

1.8 任务控制 (job_control.rs)

Unix 专属 SuspendContext 处理 Ctrl+Z (SIGTSTP):

  • suspend() 保存 resume 策略(RealignInline 或 RestoreAlt)、移动光标到当前行、调用 suspend_process()(恢复终端 → libc::kill(0, SIGTSTP) → 重新设置终端模式)。
  • prepare_resume_action() 在恢复后计算 viewport 调整。

2. App 状态机

2.1 App 核心 (app.rs)

App 是顶层状态容器(约 70+ 字段),关键领域:

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pub(crate) struct App {
    chat_widget: ChatWidget,
    config: Config,
    overlay: Option<Overlay>,
    transcript_cells: Vec<Arc<dyn HistoryCell>>,
    commit_anim_running: Arc<AtomicBool>,
    thread_event_channels: HashMap<ThreadId, ThreadEventChannel>,
    side_threads: HashMap<ThreadId, SideThreadState>,
    active_thread_id: Option<ThreadId>,
    primary_thread_id: Option<ThreadId>,
    file_search: FileSearchManager,
    pending_app_server_requests: PendingAppServerRequests,
    // ... 更多
}

App::run() 是主事件循环:

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loop {
    tokio::select! {
        event = event_stream.next() => { ... }  // 键盘/绘制事件
        event = app_event_rx.recv() => { ... }  // AppEvent
        buffered = active_thread_rx.recv() => { ... }  // 线程事件
    }
    app.draw(tui, height)?;
}

AppRunControl 控制循环退出:

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enum AppRunControl { Continue, Exit(ExitReason) }

2.2 AppEvent (app_event.rs)

AppEvent 是 TUI 内部消息总线,约 100+ 变体:

分类 典型事件 说明
会话管理 NewSession, ClearUi, ForkCurrentSession, Exit(ExitMode) 会话创建/切换/退出
流式控制 CodexOp(Op), SubmitThreadOp 向 agent 发送操作
文件搜索 StartFileSearch, FileSearchResult 异步文件搜索
速率限制 RefreshRateLimits, RateLimitsLoaded 后台刷新速率限制
线程路由 SelectAgentThread, OpenAgentPicker, StartSide 多 agent 导航
插件 FetchPluginsList, PluginInstallLoaded 等 插件市场 CRUD
MCP FetchMcpInventory, McpInventoryLoaded MCP 服务器清单
配置持久化 PersistModelSelection, PersistPersonalitySelection 写入 config.toml
UI 弹窗 OpenReasoningPopup, OpenApprovalsPopup 弹窗触发
实时音频 RealtimeWebrtcOfferCreated, RealtimeWebrtcEvent 语音模式
动画 StartCommitAnimation, CommitTick, StopCommitAnimation 流式逐行动画

ExitMode:ShutdownFirst(优雅关机)vs Immediate(跳过 shutdown)。

2.3 AppCommand (app_command.rs)

AppCommand 是对 Op 的类型安全包装,提供 view() 方法返回 AppCommandView 枚举用于模式匹配:

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enum AppCommandView<'a> {
    Interrupt, CleanBackgroundTerminals,
    UserTurn { items, cwd, approval_policy, ... },
    ExecApproval { id, decision, ... },
    PatchApproval { id, decision },
    // ...
}

2.4 事件分发 (event_dispatch.rs)

handle_event() 是一个超大型 match event 分发器(1000+ 行),将每个 AppEvent 路由到对应的处理逻辑:

  • 会话事件 → start_fresh_session / resume_target_session / fork
  • UI 事件 → chat_widget.open_* / chat_widget.on_*
  • 持久化事件 → ConfigEditsBuilder 异步写配置
  • 异步结果事件 → 更新 chat_widget 状态

2.5 线程路由 (thread_routing.rs)

多 agent 线程管理:

  • ThreadEventChannel = 每个 ThreadId 对应一个 mpsc::Receiver<ThreadBufferedEvent>
  • side_threads 跟踪侧对话线程
  • agent_navigation 维护线程列表用于 agent picker

2.6 输入处理 (input.rs)

handle_key_event() 处理全局快捷键:

  • Alt+Left/Right(空输入时)→ 切换 agent 线程
  • Ctrl+L → 清屏
  • Escape → 中断 / 关闭 popup
  • 其他 → 委托给 chat_widget.handle_key_event()

2.7 配置持久化 (config_persistence.rs)

使用 ConfigEditsBuilder 构建 TOML 编辑,通过 apply() 异步写入磁盘:

  • model / reasoning effort / personality / service tier / approvals / sandbox / memory / features 等。

3. ChatWidget 渲染

3.1 核心组件 (chatwidget.rs)

ChatWidget 是主聊天区域(11,000+ 行),是 TUI 最核心的渲染组件。关键职责:

  • 流式消息渲染:管理 active_cell(Option<Box<dyn HistoryCell>>),流式接收 delta 并增量渲染。
  • 历史记录管理:transcript_cells 是已提交的 Arc<dyn HistoryCell> 列表。
  • 事件接收:通过 ThreadEventChannel 接收 app-server 推送的通知。
  • Bottom Pane 控制:持有 BottomPane 实例来管理输入区域、状态栏和各种弹窗。

流式渲染模型:

  • 接收 AgentMessageDeltaEvent → 追加到 StreamController → 换行时提交到队列
  • CommitTick 事件触发逐行动画(smooth mode 1行/帧,catch-up mode 全部排空)
  • 流结束后 finalize → 生成 HistoryCell

3.2 Plan 实现 (plan_implementation.rs)

Plan 模式 UI:管理 PlanStreamController,处理计划步骤的创建/更新/删除事件,渲染计划步骤列表和状态指示器。

3.3 插件 (plugins.rs)

插件市场 UI:加载/安装/卸载插件的弹窗和状态管理。

3.4 实时语音 (realtime.rs)

WebRTC 实时语音模式:

  • VoiceCapture — 麦克风采集
  • RealtimeWebrtcSessionHandle — Peer connection 管理
  • RecordingMeterState — 录音电平可视化(⠤⠤⠤⠤ ASCII meter)
  • 设备选择器弹窗

3.5 侧边栏 (side.rs)

SideThreadState / SideParentStatus 管理分支对话的 UI 路由。

3.6 技能 (skills.rs)

技能列表和启用/禁用管理。

3.7 Slash 命令 (slash_dispatch.rs)

/slash 命令的注册与分发。定义可用命令列表,解析用户输入并路由到对应处理逻辑。

3.8 会话头部 (session_header.rs)

会话信息显示(线程名、模型、token 用量等)。

3.9 状态显示 (status_surfaces.rs)

状态栏/状态行渲染:模型、reasoning effort、token 用量、速率限制等。

3.10 中断处理 (interrupts.rs)

用户中断(Ctrl+C)和超时的 UI 处理。


4. BottomPane 组件系统

4.1 模块结构 (bottom_pane/mod.rs)

BottomPane 管理底部交互区域的视图堆叠:

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pub(crate) struct BottomPane {
    chat_composer: ChatComposer,
    view_stack: Vec<Box<dyn BottomPaneView>>,
    // ...
}

核心概念:

  • ChatComposer:始终存在的文本输入区
  • BottomPaneView:临时视图接口(弹窗),堆叠在 composer 之上
  • 输入路由:BottomPane::handle_key_event() 先给最顶层 view,然后给 composer

4.2 ChatComposer (chat_composer.rs)

8800+ 行的庞大状态机,是最复杂的组件:

核心职责:

  • 文本编辑(TextArea)+ 附件管理(本地/远程图片)
  • Slash 命令检测与弹窗联动
  • @ 提及(文件搜索、插件、技能)
  • Enter 提交 vs Shift+Enter 换行
  • Tab 排队(任务运行时排队,空闲时直提交)
  • 粘贴处理(bracketed paste + 平台回退)
  • 历史导航(↑/↓,Ctrl+R 搜索)

Paste Burst 状态机:

  • 检测快速连续 paste 事件 → 合并为批量粘贴
  • 防止终端 paste 被误判为多次独立输入

底部状态栏,显示:

  • 模型名称 + reasoning effort
  • Token 用量
  • 速率限制指示器
  • 快捷键提示
  • Collaboration mode 指示器

4.4 审批覆盖层 (approval_overlay.rs)

ApprovalOverlay 处理命令执行和文件变更的审批流程(approve/deny/for-session)。

4.5 其他弹窗

组件 文件 职责
Slash 命令 slash_commands.rs / 命令选择弹窗
技能选择 skill_popup.rs 技能启用/禁用
命令弹窗 command_popup.rs 通用选择列表
文件搜索 file_search_popup.rs @ 文件搜索
MCP 请求 mcp_server_elicitation.rs MCP 服务器表单请求
Memory 设置 memories_settings_view.rs Memory 开关
文本编辑 textarea.rs 自定义 TextArea(基于 ratatui textarea)
滚动状态 scroll_state.rs 弹窗滚动偏移管理

4.6 视图容器 (bottom_pane_view.rs)

BottomPaneView trait 定义弹窗视图接口:

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trait BottomPaneView {
    fn handle_key_event(&mut self, ...) -> Option<ViewCompletion>;
    fn render(&mut self, area: Rect, buf: &mut Buffer);
    fn desired_height(&self, width: u16) -> u16;
}

5. Streaming 与渲染管线

5.1 流式模块架构 (streaming/)

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streaming/
├── mod.rs          — StreamState 核心数据结构
├── controller.rs   — StreamController / PlanStreamController
├── chunking.rs     — AdaptiveChunkingPolicy 两档策略
└── commit_tick.rs  — run_commit_tick() 桥接

5.2 StreamState (streaming/mod.rs)

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struct StreamState {
    collector: MarkdownStreamCollector,
    queued_lines: VecDeque<QueuedLine>,  // 按 enqueue 时间排序
    has_seen_delta: bool,
}
  • collector 管理 Markdown 流式解析
  • queued_lines 是 FIFO 队列,每行附带 enqueued_at: Instant 时间戳
  • step() → 弹出 1 行
  • drain_n(max) → 弹出 N 行(用于 catch-up)
  • drain_all() → 弹出全部
  • oldest_queued_age() → 调度策略的输入

5.3 StreamController (streaming/controller.rs)

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struct StreamController {
    state: StreamState,
    finishing_after_drain: bool,
    header_emitted: bool,
}
  • push(delta) → 增量文本,遇到 \n 时提交完成行到队列
  • finalize() → 结束流,生成 HistoryCell
  • on_commit_tick() → 弹出 1 行,返回 (Option<HistoryCell>, is_idle)
  • on_commit_tick_batch(max) → 弹出 N 行,用于 catch-up

5.4 两档分块策略 (streaming/chunking.rs)

AdaptiveChunkingPolicy 实现滞后切换:

模式 行为 进入条件 退出条件
Smooth 每帧 1 行 默认 队列深度 ≥ 8 或最老行 ≥ 120ms
CatchUp 每帧排空全部 队列压力高 队列深度 ≤ 2 且最老行 ≤ 40ms

滞后参数:

  • EXIT_HOLD = 80ms:退出 catch-up 后保持一段时间
  • REENTER_CATCH_UP_HOLD = 200ms:抑制立即重入
  • SEVERE_QUEUE_DEPTH_LINES = 100:严重积压时立即重入

5.5 Commit Tick 桥接 (streaming/commit_tick.rs)

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fn run_commit_tick(
    policy, stream_controller, plan_stream_controller, scope, now
) -> CommitTickOutput
  1. 收集 QueueSnapshot(总深度 + 最老行年龄)
  2. 调用 resolve_chunking_plan() 获取 ChunkingDecision
  3. 根据 DrainPlan 应用到 controller
  4. 返回 CommitTickOutput { cells, has_controller, all_idle }

CommitTickScope::CatchUpOnly 允许在 plan 流中仅 catch-up 模式才 commit。

5.6 Markdown 流式处理 (markdown_stream.rs)

MarkdownStreamCollector:

  • 增量维护 buffer: String
  • push_delta(delta) → 追加到 buffer
  • commit_complete_lines() → 渲染到最新 \n,返回新增的已完成行
  • finalize_and_drain() → 渲染全部,返回尾部行

关键设计:只在新行 (\n) 时提交渲染,避免中间状态闪烁。

5.7 Diff 渲染 (diff_render.rs)

2480+ 行的 diff 渲染器:

  • 支持统一 diff 格式,显示行号、沟槽符号(+/-/空格)
  • 语法高亮(使用 syntect)
  • 主题感知:深色/浅色终端使用不同背景色
  • 256 色和 16 色终端的降级调色板
  • 行级别的硬换行

5.8 执行单元格 (exec_cell/)

ExecCell 模型:

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struct ExecCell {
    calls: Vec<ExecCall>,
    animations_enabled: bool,
}
struct ExecCall {
    call_id: String,
    command: Vec<String>,
    parsed: Vec<ParsedCommand>,
    output: Option<CommandOutput>,
    start_time: Option<Instant>,
    duration: Option<Duration>,
}
  • 支持 “exploring” 模式:多个读操作命令合并为一个 ExecCell
  • complete_call() 标记某个 call 完成并返回是否匹配
  • should_flush() 检查是否所有 call 都已完成

exec_cell/render.rs 提供命令行渲染、spinner 动画、输出行限制等功能。

5.9 实时包装 (live_wrap.rs)

RowBuilder 是增量文本行包装工具:

  • 按 target_width 分割行为可视行
  • 跟踪 explicit_break(硬换行 vs 软换行)
  • 支持 set_width() 重包装

5.10 HistoryCell (history_cell.rs)

4868 行的转录单元渲染器。HistoryCell trait:

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trait HistoryCell: Send + Sync {
    fn display_lines(&self, width: u16) -> Vec<Line<'static>>;
    fn is_stream_continuation(&self) -> bool;
    // ...
}

多种 cell 类型:用户消息、agent 消息、exec 调用、patch 审批、MCP 调用、会话配置等。每个 cell 根据 width 自适应渲染。


6. 样式系统与其他

6.1 样式规范 (styles.md)

项目遵循严格的样式指南:

类别 规则
标题 bold
主要文本 默认前景色
次要文本 dim
用户输入/选择/状态 ANSI cyan
成功/添加 ANSI green
错误/删除 ANSI red
Codex 品牌 ANSI magenta
避免 自定义颜色、black/white 前景色、blue/yellow

代码约定:

  • 使用 "text".into() 和 "text".red() Stylize trait
  • 避免 Span::styled 和 Style 直接构造
  • 不使用 .white(),使用默认前景色

6.2 颜色系统 (color.rs)

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fn is_light(bg: (u8, u8, u8)) -> bool  // 亮度 > 128 → 浅色
fn blend(fg, bg, alpha) -> (u8, u8, u8)  // Alpha 混合
fn perceptual_distance(a, b) -> f32  // CIE76 Lab 空间距离

6.3 终端调色板 (terminal_palette.rs)

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enum StdoutColorLevel { TrueColor, Ansi256, Ansi16, Unknown }
fn best_color(target) -> Color  // 根据终端能力选最佳颜色
fn default_colors() -> Option<DefaultColors>  // 查询终端前景/背景色
fn requery_default_colors()  // FocusGained 时重查
  • 查询 OSC 转义序列获取终端默认前景/背景色(真色终端)
  • best_color() 根据终端颜色级别选择最佳表示(真色直接用 / 256 色就近匹配 / 16 色回退默认)

6.4 应用样式 (style.rs)

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fn user_message_style() -> Style     // 用户消息背景色(浅终端=4%黑,深终端=12%白)
fn proposed_plan_style() -> Style     // 计划模式背景色(同用户消息)

6.5 文本换行 (wrapping.rs)

1407 行的 URL 感知换行系统:

  • 标准换行:word_wrap_line / word_wrap_lines — 纯文本,委托给 textwrap
  • 自适应换行:adaptive_wrap_line / adaptive_wrap_lines — 检测 URL 后切换为 AsciiSpace 分词 + URL 感知 WordSplitter
  • text_contains_url_like() — 启发式 URL 检测

6.6 渲染模块 (render/mod.rs)

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struct Insets { left, top, right, bottom: u16 }
trait RectExt { fn inset(&self, insets: Insets) -> Rect; }

6.7 Renderable Trait (render/renderable.rs)

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trait Renderable {
    fn render(&self, area: Rect, buf: &mut Buffer);
    fn desired_height(&self, width: u16) -> u16;
    fn cursor_pos(&self, area: Rect) -> Option<(u16, u16)>;
}

提供 RenderableItem<'a> 枚举(Owned / Borrowed)用于混合动态和静态渲染对象。实现了 &str、String、Line、Paragraph 等的 Renderable。

6.8 状态模块 (status/mod.rs)

格式化协议级快照为状态栏显示:

  • RateLimitSnapshotDisplay — 速率限制用量
  • StatusHistoryHandle — /status 命令的卡片式输出
  • compose_agents_summary() — 多 agent 状态摘要

6.9 新手引导 (onboarding/)

首次运行引导流程:

  • 登录认证(ChatGPT 账号)
  • 目录信任确认
  • Windows 沙箱设置
  • 在独立的 TUI 屏幕中运行(run_onboarding_app)

6.10 行工具 (render/line_utils.rs)

prefix_lines() — 给多行文本添加前缀(首行/后续行可不同) push_owned_lines() — 高效构建 Vec<Line<'static>>


架构总结

数据流

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用户按键 → TuiEventStream → App::run() 主循环
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  AppEvent ←─ mpsc ── AppEventSender ←─ 后台任务/线程事件
     ↓
  App::handle_event() → ChatWidget → BottomPane → ChatComposer
     ↓
  AppCommand ──→ AppServerSession ──→ App-Server Protocol
     ↓
  ServerNotification → ThreadEventChannel → App 事件循环

关键设计模式

  1. Actor 模式:FrameRequester/FrameScheduler 使用 mpsc channel 实现帧调度 actor
  2. 双缓冲流式渲染:StreamState + StreamController + MarkdownStreamCollector 三级管线
  3. 滞后切换策略:AdaptiveChunkingPolicy Smooth/CatchUp 两档自动切换
  4. Event Broker:EventBroker 允许暂停/恢复 crossterm 事件流,安全交接 stdin 给外部进程
  5. HistoryCell trait:统一渲染接口,支持流式(is_stream_continuation)和已提交两种模式
  6. BottomPaneView trait:弹窗视图的堆叠式组合,composer 始终存在于底层
  7. 终端自适应:颜色级别检测、alt screen 管理、Zellij 兼容、键盘增强检测

模块依赖图(简化)

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main.rs → lib.rs::run_main() → App::run()
    ↓                           ↓
    Tui (终端抽象)          App (状态机)
    ↓                       ↓     ↓
    EventBroker         ChatWidget  BottomPane
    FrameRequester      ↓           ↓
                       Streaming   ChatComposer
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