Projekt_SS25/Project_Periodensystem.Persistence/DataManager.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Text.Json;
using Project_Periodensystem.Model;

namespace Project_Periodensystem.Persistence
{
    /// <summary>
    /// Zentrale Persistenz-Schicht für JSON-basierte Datenspeicherung
    /// 
    /// ZWECK UND ARCHITEKTUR:
    /// - Abstrahiert Datei-I/O von der Geschäftslogik (Separation of Concerns)
    /// - Implementiert Repository Pattern für Element- und Settings-Daten
    /// - Bietet Fallback-Mechanismus für robuste Datenversorgung
    /// - Demonstriert moderne .NET JSON-Serialisierung
    /// 
    /// DESIGN PATTERNS:
    /// - Repository Pattern: Zentrale Datenquelle mit einheitlicher API
    /// - Static Class: Globaler Zugriff ohne Instanziierung
    /// - Fallback Strategy: Graceful Degradation bei fehlenden Dateien
    /// - Factory Pattern: Erstellt Default-Objekte wenn nötig
    /// 
    /// C# KONZEPTE:
    /// - System.Text.Json: Modernes JSON-Framework (.NET Core/5+)
    /// - JsonSerializerOptions: Konfiguration der JSON-Ausgabe
    /// - Generic Methods: Wiederverwendbare Serialisierung für verschiedene Typen
    /// - Exception Handling: Robuste Fehlerbehandlung bei I/O-Operationen
    /// - Null-Coalescing (??): Fallback-Werte bei null-Objekten
    /// 
    /// DATENSPEICHERUNG:
    /// - LocalApplicationData: Benutzer-spezifische, nicht-roaming Daten
    /// - JSON Format: Menschenlesbar, plattformunabhängig, einfach zu debuggen
    /// - Strukturierte Verzeichnisse: Organisierte Dateiablage
    /// </summary>
    public static class DataManager
    {
        // ===== PFAD-KONFIGURATION =====
        
        /// <summary>
        /// Basis-Verzeichnis für alle Anwendungsdaten
        /// 
        /// PFAD-STRATEGIEN:
        /// - LocalApplicationData: Benutzer-spezifisch, lokal (nicht synchronisiert)
        /// - Windows: C:\Users\[Username]\AppData\Local\Periodensystem\
        /// - Cross-Platform: Funktioniert auf Windows, Linux, macOS
        /// 
        /// VORTEILE:
        /// - Keine Admin-Rechte erforderlich
        /// - Benutzer-spezifische Isolation
        /// - Standard-Konformität mit OS-Richtlinien
        /// </summary>
        private static readonly string DataDirectory = Path.Combine(
            Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.LocalApplicationData),
            "Periodensystem");
        
        /// <summary>
        /// Vollständiger Pfad zur Element-Datenbasis (JSON)
        /// Speichert alle chemischen Elemente mit ihren Eigenschaften
        /// </summary>
        private static readonly string ElementsFile = Path.Combine(DataDirectory, "elements.json");
        
        /// <summary>
        /// Vollständiger Pfad zu Benutzereinstellungen (JSON)
        /// Speichert Präferenzen wie Theme, Sprache, letzte Nutzung
        /// </summary>
        private static readonly string SettingsFile = Path.Combine(DataDirectory, "settings.json");

        // ===== ELEMENT-DATEN PERSISTENZ =====

        /// <summary>
        /// Speichert eine Element-Liste als JSON-Datei
        /// 
        /// ZWECK:
        /// - Persistierung von benutzerdefinierten oder bearbeiteten Elementen
        /// - Backup von Element-Daten für Wiederherstellung
        /// - Export-Funktionalität für Datenübertragung
        /// 
        /// C# KONZEPTE:
        /// - JsonSerializer.Serialize(): Moderne .NET JSON-Serialisierung
        /// - JsonSerializerOptions: Konfiguration der JSON-Ausgabe
        /// - WriteIndented: Menschenlesbare Formatierung (Pretty-Print)
        /// - Directory.CreateDirectory(): Erstellt Verzeichnis-Hierarchie falls nötig
        /// - File.WriteAllText(): Atomare Datei-Schreiboperation
        /// 
        /// FEHLERBEHANDLUNG:
        /// - Try-Catch um gesamte Operation
        /// - Logging aller Erfolgs- und Fehlerfälle
        /// - Graceful Degradation: Anwendung funktioniert ohne Persistenz
        /// 
        /// JSON-AUSGABE:
        /// - Eingerückt und formatiert für manuelle Bearbeitung
        /// - UTF-8 Encoding für internationale Zeichen
        /// - Standard JSON-Format für Interoperabilität
        /// </summary>
        /// <param name="elements">Liste der zu speichernden Elemente</param>
        public static void SaveElements(List<Element> elements)
        {
            try
            {
                // Verzeichnis erstellen falls nicht vorhanden
                Directory.CreateDirectory(DataDirectory);
                
                // JSON-Serialisierung mit lesbarer Formatierung
                var json = JsonSerializer.Serialize(elements, new JsonSerializerOptions { WriteIndented = true });
                
                // Atomare Datei-Operation (ersetzt bestehende Datei)
                File.WriteAllText(ElementsFile, json);
                
                Logger.Log($"Elemente erfolgreich gespeichert: {elements.Count} Einträge in {ElementsFile}");
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Logger.LogException(ex, "SaveElements");
                // Keine Weiterleitung der Exception - Speichern ist optional
            }
        }

        /// <summary>
        /// Lädt Elemente aus JSON-Datei mit Fallback zu eingebauten Daten
        /// 
        /// ZWECK:
        /// - Primäre Datenquelle für alle Element-Informationen
        /// - Robuste Datenversorgung durch Fallback-Mechanismus
        /// - Unterstützung für persistierte Benutzeränderungen
        /// 
        /// FALLBACK-STRATEGIE:
        /// 1. Versuche JSON-Datei zu laden (benutzerdefinierte Daten)
        /// 2. Bei Fehlern: Fallback zu PeriodicTableData.Elements (eingebaute Daten)
        /// 3. Garantiert immer eine funktionsfähige Element-Liste
        /// 
        /// C# KONZEPTE:
        /// - JsonSerializer.Deserialize&lt;T&gt;(): Generische Deserialisierung
        /// - File.Exists(): Existenz-Prüfung vor Dateizugriff
        /// - Null-Conditional Check: elements != null && elements.Count > 0
        /// - Multiple Return Points: Verschiedene Ausstiegspunkte je nach Szenario
        /// 
        /// FEHLERBEHANDLUNG:
        /// - Alle I/O-Operationen in try-catch
        /// - Validierung der deserialisierten Daten
        /// - Logging aller Ladeschritte für Debugging
        /// - Graceful Fallback ohne Exception-Weiterleitung
        /// </summary>
        /// <returns>Liste aller verfügbaren chemischen Elemente</returns>
        public static List<Element> LoadElements()
        {
            try
            {
                // Prüfung ob benutzerdefinierte Daten existieren
                if (File.Exists(ElementsFile))
                {
                    var json = File.ReadAllText(ElementsFile);
                    var elements = JsonSerializer.Deserialize<List<Element>>(json);
                    
                    // Validierung der deserialisierten Daten
                    if (elements != null && elements.Count > 0)
                    {
                        Logger.Log($"Elemente aus benutzerdefinierter Datei geladen: {elements.Count} Einträge");
                        return elements;
                    }
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Logger.LogException(ex, "LoadElements - JSON Loading");
                // Kein Re-throw - Fallback folgt
            }

            // Fallback zu eingebauten, statischen Daten
            Logger.Log("Fallback zu eingebauten Element-Daten (PeriodicTableData)");
            return PeriodicTableData.Elements;
        }

        // ===== BENUTZEREINSTELLUNGEN PERSISTENZ =====

        /// <summary>
        /// Speichert Benutzereinstellungen als JSON-Datei
        /// 
        /// ZWECK:
        /// - Persistierung von Benutzer-Präferenzen zwischen App-Sessions
        /// - Theme-Einstellungen, Sprach-Präferenzen, etc. speichern
        /// - Personalisierte Benutzererfahrung ermöglichen
        /// 
        /// C# KONZEPTE:
        /// - Gleiche JSON-Serialisierung wie bei Elementen
        /// - Konsistente Fehlerbehandlung und Logging
        /// - Atomare Datei-Operationen für Datenintegrität
        /// 
        /// SETTINGS-BEISPIELE:
        /// - UI Theme (Light/Dark)
        /// - Bevorzugte Sprache
        /// - Letzte Nutzung (für Statistiken)
        /// - Personalisierte Element-Ansichten
        /// </summary>
        /// <param name="settings">AppSettings-Objekt mit Benutzer-Präferenzen</param>
        public static void SaveSettings(AppSettings settings)
        {
            try
            {
                // Verzeichnis sicherstellen (gleich wie bei Elementen)
                Directory.CreateDirectory(DataDirectory);
                
                // JSON-Serialisierung mit Pretty-Print
                var json = JsonSerializer.Serialize(settings, new JsonSerializerOptions { WriteIndented = true });
                
                // Atomare Speicherung
                File.WriteAllText(SettingsFile, json);
                
                Logger.Log($"Benutzereinstellungen gespeichert: Theme={settings.LastTheme}, Sprache={settings.PreferredLanguage}");
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Logger.LogException(ex, "SaveSettings");
                // Keine Exception-Weiterleitung - Settings sind optional
            }
        }

        /// <summary>
        /// Lädt Benutzereinstellungen aus JSON-Datei
        /// 
        /// ZWECK:
        /// - Wiederherstellung der Benutzer-Präferenzen beim App-Start
        /// - Fallback zu Default-Settings bei fehlender oder korrupter Datei
        /// - Konsistente Benutzererfahrung über Sessions hinweg
        /// 
        /// FALLBACK-VERHALTEN:
        /// - Bei fehlender Datei: Neue AppSettings() mit Defaults
        /// - Bei JSON-Fehlern: Neue AppSettings() mit Defaults
        /// - Garantiert immer gültige Settings-Objekt
        /// 
        /// C# KONZEPTE:
        /// - Null-Coalescing Operator (??): settings ?? new AppSettings()
        /// - Constructor mit Default-Werten in AppSettings
        /// - Robuste Deserialisierung mit Fallback
        /// </summary>
        /// <returns>AppSettings-Objekt (entweder geladen oder mit Defaults)</returns>
        public static AppSettings LoadSettings()
        {
            try
            {
                if (File.Exists(SettingsFile))
                {
                    var json = File.ReadAllText(SettingsFile);
                    var settings = JsonSerializer.Deserialize<AppSettings>(json);
                    
                    // Null-Coalescing für sichere Rückgabe
                    var result = settings ?? new AppSettings();
                    Logger.Log($"Benutzereinstellungen geladen: Theme={result.LastTheme}");
                    return result;
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Logger.LogException(ex, "LoadSettings");
                // Kein Re-throw - Fallback zu Defaults
            }

            // Fallback zu Default-Settings
            Logger.Log("Fallback zu Standard-Benutzereinstellungen");
            return new AppSettings();
        }
    }

    /// <summary>
    /// Datenmodell für persistierte Benutzereinstellungen
    /// 
    /// ZWECK UND STRUKTUR:
    /// - Kapselt alle persistierbaren Benutzer-Präferenzen
    /// - Einfache Erweiterung um neue Settings möglich
    /// - JSON-serialisierbar durch Auto-Properties
    /// - Default-Werte für robuste Initialisierung
    /// 
    /// DESIGN PRINCIPLES:
    /// - Data Transfer Object (DTO): Reine Datenklasse
    /// - Default Values: Sinnvolle Startwerte für neue Installationen
    /// - Extensibility: Einfache Erweiterung um neue Properties
    /// - Immutable nach Konstruktion: Properties könnten readonly sein
    /// 
    /// C# KONZEPTE:
    /// - Auto-Properties mit Default-Initialisierung
    /// - DateTime für Zeitstempel
    /// - String-Properties für einfache Serialisierung
    /// - Parameterloser Constructor (implizit für JSON-Deserialisierung)
    /// 
    /// JSON-SERIALISIERUNG:
    /// - Alle Properties werden automatisch serialisiert
    /// - Property-Namen werden als JSON-Keys verwendet
    /// - Default-Werte sorgen für robuste Deserialisierung
    /// </summary>
    public class AppSettings
    {
        /// <summary>
        /// Zuletzt verwendetes UI-Theme
        /// 
        /// WERTE:
        /// - "Light": Helles Theme für Tag-Nutzung
        /// - "Dark": Dunkles Theme für augen-schonende Nutzung
        /// - "Auto": System-Theme folgen (Windows/macOS)
        /// 
        /// DEFAULT: "Dark" - Moderner Standard für Entwicklungs-Tools
        /// </summary>
        public string LastTheme { get; set; } = "Dark";
        
        /// <summary>
        /// Zeitstempel der letzten Anwendungsnutzung
        /// 
        /// ZWECK:
        /// - Nutzungsstatistiken
        /// - "Willkommen zurück"-Funktionen
        /// - Data Analytics für Verbesserungen
        /// 
        /// DEFAULT: DateTime.Now - Aktueller Zeitpunkt bei Erstellung
        /// </summary>
        public DateTime LastUsed { get; set; } = DateTime.Now;
        
        /// <summary>
        /// Bevorzugte Sprache der Benutzeroberfläche
        /// 
        /// WERTE:
        /// - "German": Deutsche Lokalisierung
        /// - "English": Englische Lokalisierung
        /// - "French": Französische Lokalisierung (wenn implementiert)
        /// 
        /// DEFAULT: "German" - Da es ein deutsches Lernprojekt ist
        /// </summary>
        public string PreferredLanguage { get; set; } = "German";
    }
}