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Amy赢得了精神上的胜利,不过IBM赢得了他们所有的生意,因为这两家公司在一整年里除了吵架什么都没做。当尘埃落定之后PPD(Parc-Place Digitalk当时已改名为Objectshare,跟Windscale改名为Sellafield的原因相同——让人们淡忘之前发生的灾难)的股票价格从60美元掉到了低于1美元1股。他们因为伪报收入被NASDAQ摘牌,从此消失。
什么才是Java本质的,影响到工具集设计的特征呢?或者说,什么才是Java GUI工具集设计的先决条件呢? 答案来自于Sun对Java的承诺之一:write once, run anywhere(一次编写,随处运行)。这是Java不同于其他语言的优势所在。在Java被创建之前,软件的跨平台性能是开发者,特别是那些希望对多平台提供支持的开发者的梦魇。在当今的生活中Internet的使用已经相当的普遍了,在世界不同角落的人们在不同的平台上工作着。软件提供商为不同的操作系统提供支持是再平凡不过的事情。Java的write-once-run-anywhere(WORA)承诺显然减轻了开发者的负担,极大地提高了软件开发的生产力。 现在让我们来考察Java GUI工具集AWT,SWT和Swing的组件类型和特征 AWTAWT组件集遵循最大公约数原则,即AWT只拥有所有平台上都存在的组件的公有集合。所以你在AWT中无法获取如表或树等高级组件,因为它们在某些平台上不支持。AWT的组件特征同样遵循这一原则。它只提高平台上公有的特征。例如AWT按钮不能附着图片,因为在Motif平台上,按钮是不支持图片的。 由于它低劣的组件集和特征,AWT无法吸引开发者。它是Sun不推荐使用的,只是为了确保向下兼容和支持Swing。 在组件特征上,Swing遵循最小公倍数原则。它拥有所有平台上可提供的组件特征。不仅如此,你还可以继承已有的Swing组件并添加新的特性。 上面比较主要是在API级别上的。让我们将比较的焦点转移到实现细节上。Swing和SWT/AWT的区别是Swing是纯Java实现,而SWT和AWT是Java和JNI的混合。当然,它们的目标都是相同的,提供一个跨平台的APIs。然而为了达到这一点,SWT和AWT不得不牺牲一些组件和特性以提供一个通用的APIs。 AWT一个AWT组件通常是一个包含了对等体接口类型引用的组件类。这个引用指向本地对等体实现。举java.awt.Label为例,它的对等体接口是LabelPeer。LabelPeer是平台无关的。在不同平台上,AWT提供不同的对等体类来实现LabelPeer。在Windows上,对等体类是WlabelPeer,它调用JNI来实现label的功能。这些JNI方法用C或C++编写。它们关联一个本地的label,真正的行为都在这里发生。作为整体,AWT组件由AWT组件类和AWT对等体提供了一个全局公用的API给应用程序使用。一个组件类和它的对等体接口是平台无关的。底层的对等体类和JNI代码是平台相关的。 SWT 到了Swing这里,一切就变得清晰和直接了。除了顶层容器,Swing的实现不依赖于具体平台。它掌管了所有的控制和资源。Swing所需要的是事件输入来驱动系统,以及承接自顶层AWT容器的图形处理,字体和颜色。普通的Swing组件可以看作是AWT容器的一块逻辑区域。它们并没有注册对等体。所有添加到同一顶层容器的Swing组件共享它的AWT对等体以获取系统资源,如字体,图形处理等。Swing将组件自己的数据结构存储在JVM的空间中。它完全由自己管理画图处理,事件分发和组件布局。 由于AWT和SWT都持有对本地组件的引用,它们必须以正确的方式释放这些引用以避免内存泄露和JVM崩溃。AWT将绝大多数资源管理任务交给系统,将开发者从单调乏味的资源管理中解救出来。然而这使得AWT的实现复杂化了。一旦它实现了,开发者很少有机会犯错误并使他们的程序崩溃。 Swing和SWT在它们的实现上都使用了模拟。SWT只模拟平台上缺失的组件。区别是SWT的模拟更像是AWT的Canvas实现的模拟。SWT的Composite类有它自己在操作系统中相应的对等体。它从自己的对等体中获得所有它所需要的资源如图形处理的对象,字体和颜色等。它直接从操作系统获取所有的事件并进行处理。然而,Swing组件在操作系统中没有相应的对等体。它只是一块顶层容器中的逻辑区域,实际上它从顶层容器的对等体中借用资源。Swing的事件并不是底层系统产生的事件。它们实际是由顶层容器处理AWT事件所产生的伪事件。我们会在稍后的事件部分中详细介绍它。 图形层结构另一个不同之处是Swing组件的z-order系统是来自于AWT组件的。如上所述,Swing组件与顶层AWT容器共享一个对等体。因此,Swing组件也和顶层容器有相同的z-order。SWT和AWT组件都有不同于顶层容器的z-order,通常是高于顶层容器。故而如果AWT组件和Swing组件混合在一起的话,Swing组件将可能被AWT组件遮住。当操作系统开始更新UI的时候,顶层容器和Swing组件总是先于AWT组件绘制。当它们完成绘制,AWT组件会覆盖Swing可能绘制过的地方。因此不提倡Swing和AWT组件的混用。如果有一个浮动的Swing组件如菜单,AWT组件很可能遮盖菜单。 布局管理器 并不是三者中的所有部分都是不同的。布局管理器是一个例外。开发GUI应用程序,当容器改变大小的时候,组件需要重定位或改变大小。在传统的编程语言中,这依靠监听大小改变的事件来实现。相应的片段散落在源代码的各个角落降低了程序的可读性。Java引入了将布局代码封装的思路,称之为布局管理器。当布局管理器对象被设置到一个容器中,它自动处理大小改变的事件。当大小改变时,管理器的布局方法被调用以重定位子组件或调整它们的形状。 Swing拥有很好的Look And Feel支持。你甚至可以动态地改变Swing应用程序的Look And Feel,鉴于AWT和SWT将组件控制完全交给操作系统处理,这是它们所无法超越的任务。我曾经听很多人抱怨过Sun在Swing上的设计。他们觉得Swing为什么不像SWT那样沿用AWT的思路呢?事实上,Look And Feel机制正是Swing走到这个方向上的原因之一。如果Swing遵循的是包装已有的组件并模拟不存在的组件的路线,那它就无法提供Look And Feel机制。因为提供Look And Feel机制是本地策略所无法完成的任务。 Graphics and Fonts图形和字体Swing作为一个仿生系统,它的图形工具集较之AWT和SWT强大许多。Swing基于其自身系统中的两个基础组件群:Java 2D和AWT。Java 2D在Java中是强大的类库,它为高级图像处理,颜色管理,图形绘制和填充,坐标系变换和字体生成提供丰富的特性。相较之下,AWT和AWT仅对这些特性提供有限访问,它们是相对原始和低级的。JavaBeans Specification Conformity JavaBeans规范一致性Swing和AWT在设计之初就秉承了JavaBeans规范,它们的组件类与JavaBeans规范一致。然而SWT并没有很好的遵循这一规范。例如,在SWT的组件类中没有无参的构造器。每个组件都必须至少拥有一个单参数的构造器。这个参数就是父组件的引用。这意味着无论何时组件被创建,它都直接被添加到一棵组件树中。一个组件无法脱离于已注册的本地对等体而存在。这样,SWT就能让由编程者创建的组件在display的dispose方法被调用的时候自动被释放。 More on Resource Management更多在资源管理方面的内容SWT的组件构造器策略可以排除某些内存泄露的可能性。AWT在资源管理方面也有类似的问题。但它采用了不同的方式解决。当AWT组件被创建的时候,相应的对等体并不会立即被创建。即便它被添加到一棵组件树,而如果这棵树还不可见,那么对等体仍不会被创建。只有当顶层容器被设为可见,这些对等体才会被创建。创建对等体的方法通常在addNotify中,它们通常递归地调用父组件的addNotify直到整棵组件树上的对等体都被创建了。当顶层容器由dispose方法销毁的时候,一个对应的方法removeNotify将会被递归地调用以释放这些对等体。这样,AWT在不由开发者介入的情况下管理了它的资源。 Event System事件系统一个事件要求特定的动作被执行,它被作为消息由外界或系统自身发送给GUI系统。这些事件包括来自计算机设备如鼠标键盘和网络端口的I/O中断,以及GUI系统的逻辑事件触发,比如一个按钮的ActionEvent事件。 Single-Threaded vs Multiple-Threaded 单线程 vs 多线程事件分发遵循两种不同的模型。单线程分发模型和多线程分发模型。 在单线程分发模型中,一个事件从队列中抽出并在同一个线程中被立即处理。事件处理后,紧跟着的下一个事件再被抽出并继续下一轮的循环。在多线程分发模型中,从队列中获取事件的线程启动另一个被称作任务线程的线程,并把事件交给它处理。而获取事件的线程并不等待处理线程的结束。它简单的获取下一个线程并分发它。 Thread Safety线程安全 上述问题的解决方案是启动一个单独的工作者线程来完成耗时处理,这样就能把事件分发线程释放处理以继续运作。如多线程模型中所做的那样,然而这同样会引入在多线程模型中出现的同步问题。许多GUI工具集都有自己先天性的机制来解决这一问题,例如,在组件树上的组合锁。开发者不需要为如何安全编程而操心。这样的工具集被成为线程安全的。AWT就是其中之一。 Event Listener事件监听器AWT,SWT和Swing都有相似的事件监听器模型。它们都使用观察者模式,组件和监听器的连接方式是把监听器添加到组件上,这组成了一个对象网络的模型。当事件被触发并分发给组件,组件调用它的监听器以处理事件。一个监听器也可以继续分发事件给后续的处理,或产生一个新的事件并把它广播到网络中的其他节点上。基本上有两种不同的广播事件方式。一种是同步调用监听器。另一种是异步地将事件发送回队列,它将在新一轮的事件分发中被分发出去。 除了直接发送给队列的方式,Swing还有一些其他的分发异步事件的方法。其中之一是调用SwingUtilities 或EventQueue 的invokeLater,这一方法包装一个Runnable对象到事件中并把它发送给事件队列。这确保了Runnable的run方法能在事件分发线程上执行,保证了线程安全。实际上,Swing的Timer好SwingWorker基于这一机制实现。SWT也有相应的发送异步事件的方式。它的invokeLater的对应方法是display.asyncExec,它以一个Runnable对象作为参数。 我从一个技术层面给出了他们优劣势上的一个清单,以结束本文。AWTAWT是Sun不推荐使用的工具集。然而它在许多非桌面环境如移动或嵌入式设备中有着自己的优势。更少的内存。它对运行在有限环境中的GUI程序的开发,是合适的。 1.更少的启动事件。由于AWT组件是本地由操作系统实现的。绝大多数的二进制代码已经在如系统启动的时候被预装载了,这降低了它的启动事件。 2.更好的响应。由于本地组件由操作系统渲染。 4.成熟稳定的。它能够正常工作并很少使你的程序崩溃。 然而,事物都有它们不好的一面。让我们来例数它吧。 2.缺乏丰富的组件特征。按钮不支持图片附着。这很明显是它遵循的设计原则造成的。 3.不支持Look And Feel。AWT被设计为使用本地组件。因此,它依赖系统来提供Look And Feel支持。如果目标系统并不支持这一特性,那么AWT将无法改变它的Look And Feel。 4.无扩展性。AWT的组件是本地组件。JVM中的AWT类实例实际只是包含本地组件的引用。唯一的扩展点是AWT的Canvas组件,你可以从零开始创建自定义组件。然而无法继承和重用一个已有的AWT组件。 SWT 1.丰富的组件类型。SWT提供了种类繁多的组件,从基础组件如按钮和标签到高级的表格和树。 2.相对的丰富组件特性。尽管SWT也遵循最大公倍数原则,它采用模拟的方式重新设计了对更多组件特性的支持。所以同AWT相比,它有着相对丰富的组件特性。 3.更快的响应时间。基于和AWT同样的原因,SWT组件包装了本地组件,由操作系统实现渲染。操作系统通常对渲染处理做了优化,保存GUI二进制代码为标准库,减少了内存的使用,提高了响应性能。 4.更少的内存消耗。既然操作系统为本地组件提供了优化,这一点就容易理解了。 不足之处: 1.不在JRE的标准库中。因此你必须将它和你的程序捆绑在一起,并为你所要支持的每个操作系统创建单独的安装程序。 2.不够成熟和稳定。SWT因其设计上的一些缺陷,如资源管理,Windows友好等,被认为是不稳定的。它可以在Windows上表现得很好,但在其他操作系统上,它经常是不稳定且容易崩溃的。这很大程度上是因为它把资源管理交给开发者来处理,而并不是所有的开发人员能够正确地处理这些。 3.在非Windows平台下的性能不高。如同第2点提到的,SWT被设计为与Windows API相协调的,这导致了在非Windows平台上的性能问题,糟糕的UI感官,不稳定甚至内存泄露。 4.无Look And Feel 支持。和AWT同样的原因。 5.不可扩展,和AWT同样的原因。在SWT中你可以通过有限的方式扩展一个组件,例如,监听PAINT事件并添加自定义绘图到组件上,但鉴于你只能控制绘制处理的一部分,这是十分有限的。你也只能在操作系统绘制完组件后补充,这并不能很好支持自定义。许多应用程序在自定义行为上有很高的要求。 SWING 2、丰富的组件特性。Swing不仅包含了所有平台上的特性,它还支持根据程序所运行的平台来添加额外特性。Swing组件特性遵循特定原则,易于扩展,因此能够提供较SWT和AWT更多的功能。 3、好的组件API模型支持。Swing遵循MVC模式,这是一种非常成功的设计模式。它的API成熟并设计良好。经过多年的演化,Swing组件APIs变得越来越强大,灵活和可扩展。它的API设计被认为是最成功的GUI API之一。较之SWT和AWT更面向对象,也更灵活而可扩展。 4、出色的Look And Feel支持。MVC设计模型允许Swing分离组件视图和它的数据模型。它有高级的UI委托来将UI渲染委托给UI类。这些类被注册到一个展现特定的Look And Feel的对象上。已经有上百个Look And Feel 可以提高各种各样的GUI风格。你甚至可以基于其他人的成果编写组件的Look And Feel 。 5、标准的GUI库。Swing和AWT一样是JRE中的标准库。因此,你不用单独地将它们随你的应用程序一起分发。它们是平台无关的,所以你不用担心平台兼容性。 6、成熟稳定。Swing已经开发出来7年之久了。在Java5之后它变得越来越成熟稳定。由于它是纯Java实现的,不会有SWT的兼容性问题。Swing在每个平台上都有相同的性能,不会有明显的性能差异。 7、可扩展和灵活性。Swing完全在Java空间中实现。它可以控制它所需要的一起。Swing基于MVC的结构使得它可以发挥Java作为一门面向对象语言的优势。它提供了许多扩展组件的方法。让我们来列举一下: A.继承已有组件; B.靠复合组件的方式扩展。 C.从零开始使用JComponent编写自定义组件; D.使用渲染器和编辑器机制扩展复制的Swing组件,如JList,JComboBox,JTable,JTree等; E.基于已有Look And Feel 或从零开始创建新的Look And Feel; F.使用LayeredPane,GlassPane或拖放机制开发高级的组件,例如浮动的固定组件,自定义弹出窗口,自定义菜单等。 8、总体上良好的性能。Swing的速度是其为人诟病的一点。然而随着JRE的开发,Swing的性能如今已经有了很大的提高。特别是Java5之后,Swing的总体速度能够接近本地小控件系统。 一个GUI的速度总是从两个方面被衡量:响应时间和数据反馈时间。 响应事件指从事件任务出现到组件更新UI的这段时间。例如按下一个按钮,拖动一个组件,改变一个多标签面板等。在这个方面本地组件总能比模拟组件有更好的响应。AWT和SWT通常比Swing表现出更好的响应时间。然而事实并非总是如此。这取决于操作系统。如果本地组件没有被良好的实现,那结果就是相反的。例如Windows开发了不错的GUI库,而Linux平台通常差得较远。SWT可能在Windows上表现得比Swing好,而在Linux上表现得比Swing差。也就是说,AWT/SWT的性能决定于底层平台。随着JRE的开发,Swing的响应性能能够随着JVM的优化,更好的实现方式,以及图形硬件加速而得到长足的改进。在Windows上,Java6的Swing可以媲美SWT的性能。在非Windows环境中,Swing可以表现出更好的响应时间。数据输送时间是指用于将应用程序数据传递给UI组件所需要的时间。例如,一个学生管理系统要求从数据库中装载学生信息并在一个表格中显示出来。花费在从内存到表格组件的数据传递时间被称为数据输送时间.在这个方面,Swing通常比其他二者的性能更好。或许当数据量不大的情况下并不明显。但当海量的数据被输送给表格的时候,这一点就显而易见了。为了理解这一点,提醒你注意JVM和本地操作系统是两个分离的运行时环境。由于JNI的调用在两个环境中跨越式地发生,通常比一个普通的Java调用花费更长的时间。通常这包含两个处理。一个是Java数据结构转换为本地数据结构,另一个是方法返回时的本地数据结构转换为Java对象。其他的性能开销暂时忽略不计。当一个大范围数组的数据从本地组件中输送过来,大量反复的JNI调用将极大地拖垮性能。 Swing的另一个优势是它有许多的组件模型以提高输送的性能。例如TableModel被映射为两个维度上的数组。这样,在Swing组件中甚至不需要进行数据方式的转换。Swing直接将应用程序数据显示在屏幕上,节省了在数据转换上所花费的事件。 Swing也有不足之处: 比AWT和SWT更多的内存消耗。Swing自己实现了所有组件。因此,它在运行时装载了大量的类。一些其他的问题来源于小的可变对象的创建,如Rectangle,Point,这些对象基于同步的考虑通常不可重用。Java在堆上创建所以对象。小的对象通常导致了额外的堆空间消耗。许多小的对象较之大对象更难以有效地被垃圾回收。因此,Swing应用程序通常无法及时回收大而小的对象。这种情况的普遍就会导致性能下降。更多的启动时间。现在JVM已经快得多了。许多人甚至扬言它可以媲美C++的实现。但多数的Java应用程序还是看上去很慢。实际上,Java性能的很多问题来源于类装载机制。这是一个I/O操作,故而能够明显地降低Java应用程序的速度。也许这是每个动态链接系统中都要面对的问题吧。Swing通常包含了上千个Swing类的使用,在Swing应用程序可以显示它的主窗口之前,它比AWT或SWT装载了多得多的类。这严重降低了Swing的启动时间。这种问题也许会相对好一点如果Swing的类是以共享系统库的方式预加载的。 上述的比较总的来说是技术上的总结。相对其他方面的因素也会影响你对一个工具集的选择。例如,文档,支持,学习曲线和社区等,但既然我们关注的是技术层面,就不在这里讲的太多了。 |