GUI的開發瓶頸

文 / 蔡學鏞

年初和某家IT雜誌社編輯一同參加一場某軟體廠商辦的會議。主講人在台上展示使用他們技術開發出來的漂亮介面，相當吸引人。編輯看了之後，頗為讚許，轉身對我說：這東西很棒吧！我澆了她一盆冷水：要做到這樣的GUI（Graphical User Interface）效果，複雜度相當高，背後投入的資源相當多，可不是一般小公司做得出來的。對於GUI程式設計，我的考量點一直都不是「能不能做得到」，而是「容易做得到嗎」。

對許多人來說，學習一個新的編程語言不難，只要學會數十個關鍵字（keyword）的用法，瞭解程式模組、迴圈、分支、物件導向的語法，就可以開始寫程式了。語言本身雖然不困難，真正難的地方在各種領域的API，其中以GUI的API最複雜。

我有資格這麼說，因為在我的Java狂熱期，我幾乎學過用過所有官方的Java API，其中最複雜的不是EJB，而是Java Swing（Java的GUI API）。我將所有的Java Swing原文書都買回家（其中許多本都超過一千頁），一本接著一本詳細閱讀，也寫了不少程式，幾年之後，才能對它「完全」運用自如。這段期間我也花了不少精神在Java 2D API與Java 3D API上。

在Java之前，我學過Win32 GDI、MFC、OWL；在Java之後，我用過WinForms、GDI+，也接觸過Flex、WPF，它們全都是複雜的GUI API。（但還是比不上Java Swing的複雜。）

如果像我這樣喜歡GUI程式設計的人，都覺得GUI API太複雜，對於那些沒有投入許多時間到GUI的人來說，GUI根本就是開發軟體的一大障礙。

據我所知，許多學術領域的專家或教授，會使用各種編程語言，將自己的研究結果，寫成特殊領域的程式，例如氣象、水利、天文、自然語言處理...等。但是這些程式往往只有文字的輸入和輸出。他們很希望讓程式具有美觀的GUI介面，但是這部分他們做不來，正是因為大多數的GUI程式設計門檻都很高。

難道GUI程式設計都沒有什麼進化嗎？勉強算是有進化一點點。近十年來，在GUI設計上，我們經歷過三個主流階段，分別是：(1) C語言介面；(2) 元件化；(3) XML化。

在C語言介面的時期，任何動作都是透過C的函數呼叫，程式寫起來相當囉唆，也大量使用函式指標當作回呼函式（call-back）。

在「元件化」的時代，我們用OOP語言（C++、Java、C#）編寫GUI。通常我們會透過雙向（2-way）GUI設計工具（例如JBuilder、Visual Studio）的協助，讓我們可以用拖曳（drag-n-drop）的方式，產生出程式碼。對於這種自動產生出來的程式碼，我們最好不要徒手修改，否則可能會造成雙向GUI設計工具無法瞭解程式碼。因此，像JBuilder這樣的工具會將產生的程式碼獨立於建構子（constructor）之外，放在一個專門的jbInit()方法內，並希望編程員不要徒手修改此方法。

上面這種作法的缺點是，將GUI設計和程式邏輯混雜在一起。而GUI設計和程式設計是不同的專業領域，最好分開由各自的專家負責。除此之外，GUI的設計也比較偏宣告（declarative）的方式，而不是主流語言使用的命令（imperative）方式。

於是在「XML化」的時代，WPF和Flex的作法，允許我們將GUI設計的部分獨立出來，使用XML來描述（而不是使用編程語言）。XML可以當作描述語言，但有一些嚴重的缺點：(1) XML檔案不適合徒手編寫，最好要有工具的協助；(2) XML冗長，檔案大小暴增。 (3) XML缺乏彈性，XML適合用來描述結構性的資料，但不適合描述以外的東西。

上述進化過程，廠商都是利用「GUI設計工具」來簡化GUI開發過程的複雜度，而不是從簡化GUI API著手。因此，如果沒有「GUI設計工具」可用的話，根本沒有人有能力寫出像樣的GUI程式。加上主流GUI API不斷地改朝換代（例如MFC -> WinForms -> WPF），更是讓我們疲於奔命，剛熟悉一套API，又要開始學新的API。

有些人以不變應萬變，使用像Tk這樣的GUI套件。不管什麼語言，什麼平台都可以透過橋接器使用Tk。但是像Tk這樣的GUI套件往往太僵化，且不美觀，做出來的GUI效果並不吸引人，甚至和OS的GUI差異太大，畫面看起來顯得詭異。

由於GUI API的實做和OS的關係相當密切，能跨平台的部分不多，所以許多開放源碼的語言沒有足夠的資源做一套自己的GUI API，只好橋接到像Tk這樣的GUI套件，儘管不合適，也只好將就著使用。以Erlang來說，至今還沒有一套令人滿意的GUI API可用，於是內定使用Tk，但其實Erlang和Tk的設計理念根本是不搭的。

不管使用什麼語言，只要需要開發GUI，就會讓我頭痛一陣子。而短期內，這似乎沒有解藥。