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桌面版应用程序的前世今生

2019 年 11 月 04 日

桌面版应用程序的前世今生

互联网出现之前,C/S 架构是软件产品的主流,后面渐渐地被 B/S 架构所取代(因为不需要配置客户端),但由于浏览器有刷新机制,服务器的负载等因素,C/S 架构的响应速度和流畅性是好于 B/S 架构的,所以现在软件开发的趋势是两者的融合,一般是 B/S 架构开发的产品可以非常方便地转移到 C/S 架构下。客户端(client)是 C/S 架构软件产品中重要的一部分,除了和用户交互、本地处理数据的强大功能,顺畅的体验和美观的样式也是客户端技术追求的目标。这里和大家介绍桌面版应用程序的一些历史和现在比较流行的 electron 技术。


桌面版应用程序历史


桌面应用程序,又称为 GUI 程序。可以分为以下几个阶段:


  • VB,上古程序员的开发工具,曾经全球第一的开发语言,拖拽式的图形化开发让它成为极佳的桌面开发工具。微软依靠其操作系统的优势,一直压制同时期的竞争对手 delphi。微策略早期应用该技术,开发了管理智能商务平台的大杀器 developer。

  • C++、win32API 的 MFC 方案是基于窗口中组合控件和消息传递机制。这也是 20 多年前的技术,所以 API 设计的不是很友好。几年前微软已经停止维护,简单来说它已经过时了。

  • Winform 微策略几年前基于该技术研发第一代的 Desktop 版本,但是从开发体验角度来说自定义、美化控件会比较麻烦。

  • C# .net framework,代表就是 WPF,它的原生特性是其他类库无法比拟的:High DPI、Split Screen 以及对 DirectX 的天然优势。但是并不开源,需要依赖.net 框架,还有就是启动会比较慢。Workstation Windows 的新客户端就是基于该技术研发。

  • Java swing/javaFx,这是一类比较大的阵营,优势是跨平台和流行开发语言 Java 的天然结合,但开发出来的界面作者个人认为并不美观。

  • C++ Qt,这是很多客户端跨平台的首选,因为开源、UI 库和各种功能的类库非常丰富,但是学习成本比较高。

  • C++ duilib,这是 windows 下开源的 directUI(微软提出的分离 UI 和逻辑的思想)库,它是迎合互联网桌面软件小而美的趋势发展起来的,可能大家对它的关注度比较少。但是用它开发出的产品大名鼎鼎,比如 QQ、微信、爱奇艺等很多知名度高的软件。

  • Objective-c/swift cocoa,这是 mac 平台下的方案。可以方便调用底层的 API,缺点是不跨平台,文档不友好,UI 库并不丰富。现在这种方式开发的越来越少了。


基于 Web 技术的桌面应用开发


从 B/S 和 C/S 架构逐渐融合的角度来说,基于 Web 技术进行桌面程序的开发渐渐变成了主流。因为对界面的代码部分可以做到复用。


这类技术早期的方案是用 vb 内嵌 webBrowser 控件,基于 IE 内核,正好很多网页开发也有用 activeX 的需求,但这种方式具有明显的缺陷——非常依赖于用户的环境,会因为组件缺失导致程序各种崩溃。第二类是嵌入式网页框架,这类技术主要是基于浏览器引擎实现 UI 渲染。比较典型的就是 appkit 上面 UIWebView 和 CEF(chro-mium embeded framework)。这种方法可以使用网页 HTML5+CSS 实现各种酷炫的效果,但是缺点也比较明显,就是桌面程序里面嵌入了一个类似 Chrome 的浏览器,内存的开销会比较大。


后面出现了 nwjs 和 electron,electron 相比 CEF 有了单独执行 js 的 v8 引擎,可以运行 NodeJS 来完成服务器端功能,通过和内部浏览器的 v8 引擎交互可以实现一个独立的客户端,这不同于 CEF 需要寄宿在其他程序内部。


Electron



用 Electron 来做桌面程序开发的优势明显,相当于是完全的网页编程,有 Web 开发经验的前端开发上手非常容易。Web 开发生态广泛,开发成本低,可扩展性强,一些流行的前端框架例如 React、Angular、Vue 都可以和 electron 结合进行开发。另外它也具备和 Qt 一样跨平台的优良特性。对性能要求不高的桌面版程序来说,一份代码同时得到网页版和各个平台的桌面版,开发的效率是其他方案无法比的。可以说,这是大部分人看好的趋势。


和 Web 开发的区别


前端开发的一个痛点就是经常需要考虑多种浏览器之间的兼容,但是使用 electron 开发则不存在这样的问题,它只需要考虑 electron 中对应 Chrome 的版本。另一个使用 electron 解决的痛点是跨域,它可以绕过客户端直接通过 NodeJS 里的 request 通信模块发出请求,这样就无需被跨域所困扰。


扩展能力


node-ffi 可以在 NodeJS 环境中调用动态链接库接口。通过这种方式,我们可以把 JavaScript 方法映射到动态链接库接口,从而实现 C++ 类库的接入。


Electron 运行原理



Electron 的运行机制可以从两种进程说起:主进程和渲染进程。运行 package.json 的称为主进程,它可以负责创建渲染进程(多个)。下图是一段主进程代码,主进程负责创建一个浏览器实例来加载网页。每个创建的浏览器实例都在它自己的渲染进程内返回一个 Web 页面。当 BrowserWindow 实例销毁时,相应的渲染进程也会终止。主进程负责掌管所有的 Web 页面和它们相应的渲染进程。每个渲染进程都是相互独立的,它们只关心自己所运行的 Web 页面。


const electron = require('electron');const app = electron.app;const BrowserWindow = electron.BrowserWindow;
var window = null;
app.on('ready', function() { window = new BrowserWindow({width: 800, height: 600}); window.loadURL('https://microstrategy.com');});
复制代码


主进程还负责应用程序的生命周期(app 打开退出)和一些 app 事件的监听,同时负责系统底层 API 的调用。创建的渲染进程用来展示 HTML + CSS 技术编写的 Web 页面, 同时可以运行 JavaScript 实现交互,可以把渲染进程简单理解为 Chrome 上打开的一个浏览器进程。


<html>  <body>  <script>    const remote = require('electron').remote;    console.log(remote.app.getVersion());  </script>  </body></html>
复制代码


在渲染进程中是不允许调用原生 GUI 相关的 API,那是因为在网页中掌管原生 GUI 很危险,易造成内存泄露。如果你想在网页中进行 GUI 的操作,渲染进程必须向主进程传达请求,然后在主进程中完成操作。


Electron 封装了一系列自己的 API 可供主进程和渲染进程调用。可以通过如下方式获取:


const {app, BrowserWindow, ipcMain, ... } = require('electron'); // 仅主进程可用const {ipcRender, remote, ... } = require('electron'); // 仅渲染进程可用
复制代码


主进程和渲染进程均可直接调用 NodeJS 的 API:


node1.addEventListener('click', () => {   console.log(os.path.basename('xxxx');})
复制代码


进程通信


渲染进程如何向主进程发送消息


通信本质上基于 nodeJS 的事件基础类 Event-Emitter,ipcMain 和 ipcRender 都是该类的实例,通过事件模型需要的接口方法,采用了发布 / 订阅的方式来发送和监听消息。


异步方式:


import { ipcRender } from 'electron'; // 在渲染进程引入 ipcRender,它是 EventEmitter 的一个实例ipcRender.send('async', 'I am from webview'); // 可以异步发送
复制代码


同步方式:


import { ipcRender } from 'electron'; // 在渲染进程引入 ipcRenderipcRender.sendSync('sync', 'I am sync sent from webview'); // 同步方式
复制代码


通过同步方式发送会 block 整个渲染进程,直到主进程响应。


主进程会加载 ipcMain 来进行监听。


import { ipcMain } from 'electron'; // 在主进程引入 ipcMainipcMain.on('async', (event, info) {    console.log(info);});
复制代码


除此以外, electron 还提供了一种简单的方案(remote 模块)来实现渲染进程和主进程的通信。这样就可以不必显示地发送消息。


import { remote } from 'electron'; // 在渲染进程引入 remoteremote.mainProcessObject.invokeMethod(); // 调用主进程才有的方法});
复制代码


主进程如何向渲染进程发送消息


主进程通过找到渲染进程对应的 browserWindow 就可以发送消息。


constant window = BrowserWindow.fromId(global.id); // 通过 id 来进行对应window.webContents.send('msg', 'hello world');
复制代码


渲染进程监听:


ipcRender.on('msg', (event, info) => {    console.log(info)});
复制代码


渲染进程之间共享数据


一种可行的方案是在主进程实现消息的转发。还有比较简单的方案是通过浏览器实现的 HTML API,比如 localStorage, sessionStorage 或者 IndexedDB,或者通过主进程创建全局变量 sharedObject 来实现渲染进程的数据共享。


以上是一些 electron 技术的初步介绍,有兴趣的读者可以继续阅读详细的官方文档来深入学习。目前来看 electron 不能算一个年轻的开源项目, 还有不少新的桌面替代技术在涌现(比如 miniblink)。


作者介绍:


徐瑞青,高级软件工程师,毕业于鲁汶大学电子工程系。2014 年加入微策略,目前在数据 gateway 部门参与数据建模、清洗的开发工作,也参与过 Workstation 数据导入的早期开发。


本文转载自微信公众号:微策略 商业智能


2019 年 11 月 04 日 19:192488

评论 2 条评论

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管理智能商务平台的大杀器 developer是什么东西?Java的话,RCP更流行吧?
2019 年 11 月 04 日 20:08
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