客户端软件GUI开发技术漫谈：原生与跨平台解决方案分析

原生开发应用开发

Microsoft阵营的

Winform

WinForm是·Net开发平台中对Windows Form的一种称谓。

如果你想深入的美化UI，需要耗费很大的力气，对于目前主流的CSS样式表来讲，美化Winform的界面以及自定义控件是需要耗费更多的时间的。

WPF

基于XML+C#+CSS的呈现方式让它在UI上有了更加灵活的设计宽度

WPF和WinForms是两种完全不一样的UI技术，WPF也并不能完全取代WinForms。

WPF不能运行在其他操作系统，并且在XAML中编写样式表，通用性还是不如HTML强，从学习应用的范围来讲，还是HTML更好一些。

UWP

微软为了针对移动端市场开放的开发框架，如果你的APP只需要运行在Windows下，我认为WPF或者UWP是最好的选择，毕竟在调用系统原生API上微软的亲儿子们有着巨大的优势。

windows上各种各样的技术开发的IDE和其他程序

性能上：Java最差 -> Electron -> WindowsForms -> 原生 -> WPF
占内存：Java最多 -> Electron -> WPF -> WindowsForms -> 原生

Java阵营

Swing

零几年学Java的老头子们几乎都是从Swing开始学起的，Swing谜一般的默认UI审美观让我直接放弃了继续学习下去的动力。

JavaFx

优点在于可以跨平台，缺点在于整个生态环境非常不好，与Winforms一样，自定义一些控件相对比较困难。

Adobe阵营

Air

Flex程序，它的优点在于可以跨平台，可以基于Flash做出很多超级炫酷的动画特效，但是缺点主要就是效率实在是太低下了，并且在调用操作系统原生API的时候也非常不方便。随着Flash在浏览器上的节节败退，Air也悄无声息的消失在了大众的视野当中。

Apple

Objective-C（或现在的Swift），跟Winforms一样，可以非常方便的调用操作系统底层API，劣势也一样，不跨平台、自定义控件比较复杂，可用资源太少。现在大多数程序员都是基于C#、Java进行开发，如果不是Apple死忠，根部不会花大力气研究

跨平台软件应用开发

直接元素开发肯定是最好的——这样的性能肯定最有保证，但是跨平台的主要优势在于代码逻辑的复用，减少各平台同一逻辑，因人而异的开发成本。对于企业而言，一套业务逻辑可以在多处使用是最理想也是最保险的。

Electron

Electron是由Github开发，用HTML，CSS和JavaScript来构建跨平台桌面应用程序的一个开源库。 Electron通过将Chromium和Node.js合并到同一个运行时环境中，并将其打包为Mac，Windows和Linux系统下的应用来实现这一目的。通过Node它提供了通常浏览器所不能提供的能力。

electron的特点就是可以复用前端的各种轮子。所以它开发快，招人方便。

可以方便的通过Node.JS调用系统API、可以使用SQLite做本地字典项的缓存处理，可以将复杂的计算逻辑放在客户端进行，从而减轻服务器端的压力等等。

electron都成千上万个成熟项目在桌面里用了，什么flutter，javafx，swiftui，目前还是无法比

electron和node-webkit（现在叫nw.js）的区别：

。从概念上，Electron与nw.js很相似，但是他们有很重要的区别：一个主要的不同点是Electron 通过 Googles Chromium Content Module 来使用 Chromium 的功能，nw.js 则直接使用了 Chromium本身。

electron建立在 Chromium 和 NodeJS 之上的，一个负责界面，一个负责背后的逻辑

Electron的运行原理

Cordova，PhoneGap

Cordova[ˈkɔːdəbə]是 hybride 类框架，基于HTML，CSS和JavaScript的，创建移动跨平台移动应用程序的快速开发平台

2011年10月4日Adobe公司收购了PhoneGap和PhoneGap Build的新创公司Nitobi Software，随后将Phonegap的核心代码剥离并捐给了Apache公司，并改名为了Cordova。

核心的东西就是H5与Native的交互原理、Bridge、定义的解析规则（Engine）

Cordova架构设计

Cordova Application是Cordova框架独立于不同手机操作系统的一个封装层。具体包括

Web App层是开发人员编写代码的主要地方，应用程序以网页的形式呈现，在一个index.html的本地页面文件中引用所需要的各种Web资源，如CSS、JavaScript、图像、影音文件等。应用程序的配置保存在config.xml文件中。
对于使用cordova cli初始化的web app 在主目录下会存在一个config.xml，其中包含了整个app的一些基本信息：比如appName、app入口文件、白名单、webview初始化的一些配置、plugin信息、图标资源信息
WebView层用来呈现用户界面，即web页面的展现。例如，在Android平台是通过WebView控件实现web页面的呈现。
Plugins主要用于在JavaScript代码中调用各平台native的功能。Cordova项目已经包含一些核心的plugin，如电池、摄像头、通讯录等。开发人员也可以开发自定义的plugin，来实现所需要的功能。

Mobile OS就是具体的手机操作系统层

Cordova预先帮我们预先封装了各种mobile os上最常用的本地api调用，然后以统一的JavaScript api形式提供给webapp开发者调用。

对于webapp的开发者来说，无需关注系统底层调用实现细节，也就实现了所谓的“跨平台”。实际上，各平台涉及到本地能力的调用，以插件形式被封装了。（每个插件的实现实际上还是Native模式）。

JS和Native是如何实现互调的，这里先研究安卓的

Cordova-Android是通过addJavascriptInterface（Android Webview的API）和JS Prompt这两种方式来实现JS对于Native API的调用。

我们先来看一个Cordova-Android框架中的一个关键类： CordovaActivity.java。

该类继承了Android Activty类，实际上是Cordova-Android的Launcher Activity，也就是启动入口activity。

应用启动后，核心干了两件事：读取config.xml和loadUrl。这个loadUrl实际上就是加载webapp的启动页（默认是index.html）。

IOS具体参看《Cordova 工作原理(IOS篇)》，这里关于原理这是简介。

Xamarin

Xamarin ['zæmərɪn]是一个开放源代码平台，用于通过 .NET 构建适用于 iOS、Android 和 Windows 的新式高性能应用程序。

Xamarin主要有这么几项技术，Xamarin.Android、Xamarin.iOS和Xamarin.Forms，此外还有Xamarin.UWP、Xamarin.Windows、Xamarin.WinPhone等。本质都是对原生API做了一层C#的封装，因此在使用上与原生API会十分相似。这种封装会结合一些C#的语法特性，让开发者可以享受C#的语法糖。Xamarin.iOS是直接编译成ARM的二进制代码，因此执行效率肯定是非常高的。

Xamarin.Android被编译成中间语言，Xamarin在APK安装包中会包含一个mono（跨平台的.NET运行环境），代码是在mono运行时和安卓本地的运行时上完成工作的。

Mono [ˈmɒnəʊ] 虚拟机包含一个实时编译引擎，该引擎可用于如下处理器：x86，SPARC，PowerPC，ARM，S390（32位模式和64位模式），x86-64，IA64 和64位模式的 SPARC。该虚拟机可以将代码实时编译或者预先编译到原生代码。对于那些没有列出来的系统，则使用的是代码解释器。

Xamarin 是一个抽象层，可管理共享代码与基础平台代码的通信。 Xamarin 在提供便利（如内存分配和垃圾回收）的托管环境中运行。

Xamarin始创于2011年，旨在使移动开发变得难以置信地迅捷和简单。

Xamarin 适用于具有以下目标的开发人员：

跨平台共享代码、测试和业务逻辑。
使用 Visual Studio 在 C# 中编写跨平台应用程序。

Xamarin 允许在每个平台上创建本机 UI，并在 C# 中编写跨平台共享的业务逻辑。在大多数情况下，80% 的应用程序代码可使用 Xamarin 进行共享。

Xamarin最为关键的技术Xamarin.Forms，把IOS、android、UWP等平台的GUI进行了一统地抽象，开发者只需要写一套代码，编译器会在编译时将界面映射到原先控件上，从而获得原生平台的外观和性能。

Xamarin 体系结构示意图

Xamarin 在 .NET 的基础之上进行构建，它自动处理诸如内存分配、垃圾回收以及与基础平台的互操作性等任务。

Xamarin之前是收费的，而且据说收费不菲，所以使用的人数比较少，在国内几乎无人问津。后来Xamarin被微软收购，现已免费开放，但是从白学.net开始，就对微软的东西不感冒了。微软的东西虽好，但是叫好不叫座。

Flutter

flutter 其实就是一套谷歌开源的跨平台 UI 开发框架，支持 Android 和 iOS ，并且目前开始支持 Web 和 MacOS，未来还会继续支持 Win和 Linux 平台的一套 UI 框架。

Dart UI是一个 C++实现的 dart:ui库的 Native Binding，并且 UI Lib也是 Dart GUI程序的应用主要入口。

Dart UI向上层提供了 window、text、canvas、geometry等通用的绘图能力， Runtime在调用 Dart UI时，Dart UI根据传递的 main entrypoint 来执行并且向 window渲染图像。

react-native 、weex 和 flutter 都只是 UI 框架，它解决的其实是跨平台上的 UI 实现，让界面布局或者实现的业务逻辑可以在多端统一。但是它也仅仅只是 UI 框架，比如 react-native 本身就是依赖于原生控件，而 flutter 的 webview 、mapview 也都需要依赖原生开发来支撑。

Flutter的原理 Flutter是如何设计

Dart这门语言最初就是一帮Java程序员为了方便写UI搞出来的。如果你们团队Java/Swift程序员比较多，那Flutter从上手方面来说更快。

为什么选择Dart

Dart 的性能更好。Dart在 JIT模式下，速度与 JavaScript基本持平。但是 Dart支持 AOT，当以 AOT模式运行时，JavaScript便远远追不上了。
Native Binding。在 Android上，v8的 Native Binding可以很好地实现，但是 iOS上的 JavaScriptCore不可以，所以如果使用 JavaScript，Flutter 基础框架的代码模式就很难统一了。而 Dart的 Native Binding可以很好地通过 Dart Lib实现。
Fuchsia [ˈfjuːʃə] OS内置的应用浏览器就是使用 Dart语言作为 App的开发语言。而且实际上，Flutter是 Fuchisa OS的应用框架概念上的一个子集。
Dart是类型安全的语言，拥有完善的包管理和诸多特性。Google召集了如此多个编程语言界的设计专家开发出这样一门语言，旨在取代 JavaScript，所以 Fuchsia OS内置了 Dart。Dart可以作为 embedded lib嵌入应用，而不用只能随着系统升级才能获得更新，这也是优势之一。

Skia是什么？

Skia是一个 2D的绘图引擎库，其前身是一个向量绘图软件，Chrome和 Android均采用 Skia作为绘图引擎。Skia提供了非常友好的 API，并且在图形转换、文字渲染、位图渲染方面都提供了友好、高效的表现。Skia是跨平台的，所以可以被嵌入到 Flutter的 iOS SDK中，而不用去研究 iOS闭源的 Core Graphics / Core Animation。因为Android自带了 Skia，所以 Flutter Android SDK要比 iOS SDK小很多。