Java GUI的發(fā)展和演化簡史
當(dāng)Java在1995年的春天***次發(fā)布的時候，它包含了一個叫AWT(Abstract Windowing Toolkit)的庫，用來構(gòu)建圖形用戶界面應(yīng)用程序。Java很有雄心的宣言－－"write once, run anywhere"許諾：一個具有下拉菜單，命令按鈕，滾動條以及其他常見的GUI控件的應(yīng)用程序?qū)⒛軌蛟诟鞣N操作系統(tǒng)上運行而不必重新編譯成針對某一平臺的二進(jìn)制代碼，包括Microsoft Windows, Sun’s own Solaris, Apple’s Mac OS以及Linux。
雖然最初Java是支持操作系統(tǒng)獨立的應(yīng)用程序開發(fā)，在Java提出"write once, run anywhere"宣言那段時間的革命導(dǎo)致了Java applet和主導(dǎo)桌面應(yīng)用程序計劃的產(chǎn)生。
盡管從那以后大部分構(gòu)建桌面應(yīng)用程序的成就都慢慢衰退，Java構(gòu)建圖形用戶界面的能力反倒增強了。跟蹤Java GUI的發(fā)展和演化，我們將發(fā)現(xiàn)3個主要的構(gòu)建窗口程序庫:AWT,Swing和SWT(Standard Widget Toolkit)。在這一章里我們將查看和分析這3個庫中的每一個庫，并且我們將一起來看一看第4個庫－－JFace。其實JFace不算一個真正的構(gòu)建窗口程序庫，而是在基于SWT之上的一個抽象層。
AWT
很多圍繞著介紹Java技術(shù)的令人激動的地方都基于applets－－一個可以讓程序通過Internet發(fā)布并在瀏覽器內(nèi)執(zhí)行的新技術(shù)。用戶和開發(fā)人員都熱衷于斯，因為applets許諾將簡化跨平臺應(yīng)用程序的開發(fā)，維護(hù)和發(fā)布，而這是商業(yè)軟件開發(fā)中幾個最富挑戰(zhàn)性的話題。
為了方便用Java構(gòu)建圖形用戶界面，Sun最初提供了一個在所有平臺下具有的獨特Java外觀的圖形界面庫。Sun在applet技術(shù)策略方面的首要伙伴Netscape提出applets應(yīng)該維持和運行時平臺一樣的外觀。他們希望applets在某一平臺下在顯示和行為上能夠像其他應(yīng)用程序一樣。
為了實現(xiàn)Netscape的"本地外觀"的目標(biāo)，在JDK的***個發(fā)布版中包含了AWT這個庫。AWT的缺省實現(xiàn)使用了"對等"機制，即每一個Java GUI窗口部件都在底層的窗口系統(tǒng)中有一個對應(yīng)的組件。
例如，每一個java.awt.Button對象將在底層窗口系統(tǒng)中創(chuàng)建一個唯一對應(yīng)的button。當(dāng)用戶點擊那個按鈕的時候，事件將從本地實現(xiàn)庫傳送到Java虛擬機里，并且最終傳送到與java.awt.Button對象相關(guān)聯(lián)的邏輯。對等系統(tǒng)的實現(xiàn)以及Java組件與對等組件之間的交流的實現(xiàn)都隱藏在底層JVM實現(xiàn)中，Java語言級的代碼仍然跨平臺。
盡管如此，為了保持"write once, run anywhere"的許諾，Java不得不妥協(xié)和折衷。特別的，Java采用了"最小公分母"的方法，即AWT僅僅提供所有本地窗口系統(tǒng)都提供的特性。這就需要開發(fā)人員為更多高級特性開發(fā)他們自己的高級窗口部件，然后提供給用戶不同的使用體驗。
其他的問題也減緩了人們對applets的接受和承認(rèn)。Applets運行在一個安全的"沙箱"里面并且能夠阻止惡意的applets對文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)連接等資源的濫用。盡管沙箱提供了安全性，但它"閹割"了應(yīng)用程序。畢竟一個應(yīng)用程序不能運用一個網(wǎng)絡(luò)連接來保存一個文件是不好的。Java GUI應(yīng)用程序也不能像本地程序一樣響應(yīng)靈敏。這是在當(dāng)前硬件平臺和Java的解釋性天性下預(yù)期結(jié)果。
所以，用AWT開發(fā)的應(yīng)用程序既缺少流行GUI程序的許多特性，又不能達(dá)到在顯示和行為上像用本地窗口構(gòu)建庫開發(fā)的程序一樣的目標(biāo)。應(yīng)該有一個更好的庫來讓Java GUI取得成功。
Swing
于1997年JavaOne大會上提出并在1998年5月發(fā)布的JFC(Java Foundation Classes)包含了一個新的使用Java窗口開發(fā)包。這個新的GUI組件叫做Swing，感覺到它是對AWT的升級，并且看起來對Java占據(jù)計算機世界很有幫助。對Java來說已經(jīng)萬事具備了:可下載的applets將是未來的軟件，人們將從其他操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)向JavaOS，從傳統(tǒng)的計算機轉(zhuǎn)向叫做JavaStation的瘦客戶端網(wǎng)絡(luò)計算機，Microsoft將最終因為不能在桌面程序領(lǐng)域與之想抗衡而被廢黜。雖然這些景象從來沒有實現(xiàn)，Swing作為Java applets和applications的GUI庫倒確實十分繁榮。
Swing架構(gòu)
盡管"Swing"僅僅是這個新組件的指代名稱，它一直持續(xù)使用到今天?？赡苁且驗檫@個名稱太貼切了，Swing嘗試著以以下幾種方式改變公認(rèn)的觀點:
AWT依賴對等架構(gòu)，用Java代碼包裝本地窗口部件，Swing卻根本不使用本地代碼和本地窗口部件
AWT把繪制屏幕交給本地窗口部件，Swing自己的組件繪制自己
因為Swing不依賴本地窗口部件，它可以拋棄AWT的最小公分母的方法并在每個平臺下實現(xiàn)每個窗口部件，從而創(chuàng)建一個比AWT更強大的開發(fā)工具包
Swring缺省情況下采用本地平臺的顯示外觀。然而，它并不僅僅限于此，而是還可以采用插件式的顯示外觀。因此Swing應(yīng)用程序可以看起來想Windows應(yīng)用程序，Motif應(yīng)用程序，Mac應(yīng)用程序甚至它自己的顯示外觀－－"金屬"。所以，Swing應(yīng)用程序可以完全忽略它運行時所在的操作系統(tǒng)環(huán)境并且僅僅看起來像自己。這是單調(diào)一致的桌面應(yīng)用程序外觀的一大挑釁。想象一下Swing有多傲慢!
盡管如此，Swing組件超越了簡單的窗口部件，它體現(xiàn)了正不斷出現(xiàn)的設(shè)計模式以及一些***實踐。采用Swing，你不僅僅得到GUI窗口部件的句柄和它所包含的數(shù)據(jù)，而是定義一個模型去保存數(shù)據(jù)，定義一個視圖去顯示數(shù)據(jù)，定義一個控制器去響應(yīng)用戶輸入。事實上，大部分Swing組件的構(gòu)建是基于MVC(model-view-controller)模式的。MVC使應(yīng)用程序開發(fā)變得更清晰，更易維護(hù)和管理。
Swing的缺點
盡管Swing在AWT的基礎(chǔ)上做出了巨大的改進(jìn)，它仍然沒能使Java作為構(gòu)建桌面應(yīng)用程序的工具。也許Swing的擁護(hù)者會立即舉出Swing的成功應(yīng)用案例，例如開源文本編輯器jEdit或者Borland的UML(Unified Modeling Language)建模工具Together，但是Swing應(yīng)用程序仍然在桌面應(yīng)用方面顯得很少。Sun提出了一個記錄可得到的Swing應(yīng)用程序的列表"Swing Sightings"來證明Swing應(yīng)用是值得注目的。然而我們也看到了"C++ Sightings"和"Visual Basic Sightings"的網(wǎng)頁。
為什么Swing沒有履行它的諾言?原因可能歸結(jié)為下面兩點:
速度的缺乏
界面外觀
Swing的狂熱者可能會對Swing速度慢這一點感到忿忿不平。不可否認(rèn)，JIT(just-in-time)編譯器，Java虛擬機以及Java語言本身就使得Swing應(yīng)用程序和本地程序拉開了一定差距。盡管如此，Swing仍顯得比本地應(yīng)用程序行動緩慢和響應(yīng)不積極。由于桌面計算變得越來越快，用戶的速度期望值也隨之增加，任何可感知的遲緩都將是無法忍受的。
對Swing的顯示外觀的問題的抱怨也引起了Swing的開發(fā)者的憤怒。畢竟他么宣稱Swing擁有各種可插入式的外觀，并且事實上可以顯示成任何樣子。J2SE 1.4.2 甚至添加了對Windows XP和GTK+的支持，以致于在這些平臺下運行的Swing應(yīng)用程序會自動采用該平臺的外觀。
盡管如此，問題仍然存在:Swing將一直處于***的圖形用戶界面的后面，因為必需在Java庫里明確地添加對***GUI的支持。當(dāng)使用J2SE 1.4.2 或更早的版本時在Windows XP上運行的Swing應(yīng)用程序?qū)@現(xiàn)為Windows 98的外觀。而且，當(dāng)使用XP themes或WindowBlinds等軟件來改變皮膚或圖形外觀時用戶日益銘記他們自己的特征和個性。而Swing不僅不理會操作系統(tǒng)，甚至連用戶參數(shù)選擇也不理會。
簡短的說，Swing應(yīng)用程序不像本地應(yīng)用程序一樣執(zhí)行，外觀也不一樣。Java要想擺脫常年以來處于不斷學(xué)習(xí)中的地位并掌握桌面應(yīng)用程序開發(fā)中的眾多角色，它的GUI仍需要改進(jìn)。
SWT
當(dāng)Eclipse.org社區(qū)人員開始構(gòu)建Eclipse時，他們意識到Swing和AWT都不足以用來構(gòu)建真實世界的商業(yè)程序。結(jié)果，他們決定構(gòu)建一套新的GUI開發(fā)工具包用來顯示Eclipse界面。這個工具包借用了VisualAge SmallTalk中的大量的庫。他們把這個新的工具包命名為SWT(Standard Widget Toolkit).意識到本地行為需要本地窗口部件，SWT的設(shè)計者們采用了AWT的對等架構(gòu)，而僅僅當(dāng)本地組件不存在時(例如Motif下的樹形組件)才求助于Java實現(xiàn)。這樣，SWT吸收了AWT和Swing實現(xiàn)的***的部分:當(dāng)可以得到本地組件時使用本地實現(xiàn)，當(dāng)不能得到本地組件時使用Java實現(xiàn)。這就同時保證了與本地窗口部件相當(dāng)?shù)耐庥^和響應(yīng)度。
SWT于2001年與Eclipse IDE(Integrated Development Environment)一起集成發(fā)布。在這個最初發(fā)布版之后，SWT發(fā)展和演化為一個獨立的版本。它可以使用與眾多操作系統(tǒng)，包括Microsoft Windows，Mac OS X以及幾種不同風(fēng)格的Unix等。寫作本書的這個時候，當(dāng)前官方發(fā)布版本為2.1.3。3.0版為beta版，現(xiàn)在也可以下載。本系列文章采用SWT 3.0。
另一個重要的優(yōu)勢為SWT的源代碼是在一個開源許可下免費可得并無病毒的。這就意味著你可以在你的應(yīng)用程序中使用SWT并且在任何許可認(rèn)證下發(fā)布它。源代碼對理解SWT庫的低級別功能性和調(diào)試應(yīng)用程序都是很有幫助的。開源軟件也意味著比商業(yè)發(fā)布軟件更新的更加頻繁。
JFace
JFace的構(gòu)建基于SWT，它提供了SWT的功能和更簡易的MVC模式。SWT使用直接的API提供了原生的窗口部件，例如，你創(chuàng)建一個table部件并且插入你想顯示的行和列的數(shù)據(jù)。JFace則提供了在SWT基礎(chǔ)之上的抽象層，所以你可以對抽象層編程然后抽象層與SWT API交互來替代直接對SWT API編程。考慮一下對本地C窗口部件接口編程同使用C++GUI類庫的區(qū)別或是使用AWT與Swing的區(qū)別。這些類比將有助于闡述SWT與JFace的區(qū)別。例如，為了使用JFace中的table，你仍舊創(chuàng)建table窗口部件，但是你不向里面插入數(shù)據(jù)。反而，你將你的content(或model) provider類和你的display(或 view) provider類提供給它。接著，table調(diào)用你提供的類來決定數(shù)據(jù)內(nèi)容和怎樣顯示數(shù)據(jù)內(nèi)容。 JFace沒有徹底地抽象SWT。即使在用JFace寫的程序中也會常常出現(xiàn)SWT及它的低級API。在本文第二部分帶領(lǐng)您構(gòu)建正確的SWT基礎(chǔ)之后，我們將在第三部分探究JFace的力量。
總結(jié)
從最開始Java就提供了構(gòu)建跨平臺的窗口GUI應(yīng)用程序庫，從AWT，Swing到現(xiàn)在的SWT和JFace。最初的工具包能力微弱，但是后來提供的工具包認(rèn)識到之前工具包的缺點并取得了巨大的進(jìn)步。SWT和JFace不僅使Java成為一個構(gòu)建桌面應(yīng)用程序的可行的選擇，也使之成為一個具有優(yōu)勢的開發(fā)平臺。盡管過去對得到輕便和強大的Java系統(tǒng)的嘗試必然意味著接受它在GUI方面的缺點，如今這個不足已經(jīng)不存在了，Java終于可以統(tǒng)領(lǐng)它在桌面計算應(yīng)用方面的位置了。
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