prednasky/gui/index.mdwn

   1 [[!meta title="Grafická uživatelská prostředí a knihovny"]]
   2
   3 [[!toc levels=2]]
   4
   5 #Grafická uživatelská prostředí a knihovny
   6
   7 ## X Window System
   8
   9 - Grafické prostředí pro operační systém UNIX
  10 - Začal vyvíjet institut MIT (Massachusetts Institute of Technology) v r. 1984.
  11 - Označení X11 (verze 11) od r. 1987
  12 - Další verze jsou označovány jako revize.
  13 - Současná podoba systému oken X se principiálně nemění a nová vydání jsou rozšiřující především z pohledu způsobů implementace grafických režimů.
  14 - Klient-server architektura, klient (GUI aplikace) nemusí nutně běžet na stejném stroji, jako server.
  15 - Server se stará o klávesnici, myš a zobrazení grafického výstupu aplikací.
  16 - Klient komunikuje se serverem pomocí socketu. Používá [X-protokol](#x-protocol).
  17 - XFree86 v roce 1992 z X386, což byla implementace X serveru pro 386 architekturu.
  18 - X11R6.4 restriktivnější licence ve verzi 4.4 v únoru 2004.
  19 - Referenční implementací je X server vyvíjený X.Org Foundation.
  20
  21 ![X architektura][1]
  22
  23 ## Správce oken (window manager)
  24
  25 Samotný X Server má na starost pouze zobrazení na obrazovku, obsluhu hardware (grafická karta, myš, klávesnice, touchpad) a sám o sobě je těžko použitelný. Proto se používá spolu se správcem oken (anglicky window manager), který se stará o ovládání uživatelem (přesun a změna velikosti okna) a podobně (horní lišta oken, ohraničení oken, změna velikosti, překrývání atp.). Z hlediska X Serveru je ovšem správce oken jen další klient, a proto je snadno zaměnitelný. Pro Linux existuje několik desítek správců oken, přičemž mezi nejznámějším patří IceWM, FVWM, Sawfish, Window Maker, Kwm, Metacity nebo Fluxbox.
  26
  27 <a name="x-protocol"/>
  28
  29 ## X protokol ###
  30
  31 - Specifikuje způsob komunikace mezi X-Serverem a X-Klienty.
  32 - Nejslavnější implementací je Xlib.
  33
  34 ![Xlib][3]
  35
  36 Používat přímo xlib by bylo poněkud těžkopádné ([[příklad| xlib-example]]), proto vzniklo mnoho knihoven, které se snaží tvorbu GUI aplikací zjednodušit. Např. GTK+, Qt, FLTK, wxWindows, HTML + DOM + JavaScript, atd.
  37
  38 ----------
  39
  40 ## Gnome
  41 - GNU Network Object Model Environment
  42 - Window manager
  43 - Vývojová platforma
  44 - GTK+
  45 - Bylo potřeba něco jako Win95 pro Linux.
  46 - V r. 1997 Miguel de Icaza and Federico Mena mimo jiné i kvůli problémům s Qt licencí v KDE.
  47 - [the story o the Gnome](http://primates.ximian.com/~miguel/gnome-history.html)
  48
  49 ----------
  50
  51 ## KDE
  52 - 1996 Matthias Ettrich, student Eberhard Karls University v Tübingen (1998 zaměstnanec TrollTech).
  53 - I jemu scházelo něco jako Win95 pro Linux.
  54 - Qt
  55 - Trošku jiná filosofie než Gnome, ale v podstatě to samé.
  56
  57 ----------
  58
  59 ## FLTK
  60 - Vhodná pro aplikace s nízkými HW nároky a statické linkování
  61
  62 ----------
  63
  64 ## wxWindows
  65
  66 ----------
  67
  68 ## GTK+ (GIMP Toolkit)
  69
  70 - Vytvořen v roce 1997 členy skupiny eXperimental Computing Facility (XCF) Kalifornské university v Berkeley (Peter Mattis, Spencer Kimball, Josh MacDonald) pro vývoj programu GIMP (GNU Image Manipulation Program) jako náhrada knihovny Motif.
  71 - Napsán objektově v jazyce C, což sebou nese řadu výhod i nevýhod.
  72 - LGPL licence.
  73 - Současná verze již multiplatformní.
  74 - Součást GNU projektu.
  75 - Využívá jej mnoho vyšších programovacích jazyků pro snadný wrapping.
  76
  77 [[GTK+ hello world]]
  78
  79 ----------
  80
  81 ## QT
  82
  83 - Haavard Nord a Eirik Chambe-Eng (Norwegian Institute of Technology in Trondheim) začali vývoj v roce 1991, později založili firmu Trolltech [celkem zajímavé](http://www.civilnet.cn/book/embedded/gui/qt4/pref04.html).
  84 - V r. 2009 ji koupila Nokia.
  85 - V C++ => obtížnější wrapping.
  86 - Od samého počátku multiplatformní (dokonce vlastni make systém).
  87 - Signal/Slot koncept (implementace observer pattern).
  88 - Komerční a LGPL licence (od r. 2009), dříve GPL, ještě dříve podivná QPL (1998) kvuli KDE.
  89 - Snaží se doplnit C++ a libc/c++ o chybějící vlastnosti vyplývající zejména z chabého RTTI v C++
  90 1. signals and slots
  91 1. object properties
  92 1. QSharedPointer, QWeakPointer, QScopedPointer - guarded pointers that are automatically set to 0 when the referenced object is destroyed, unlike normal C++ pointers which become dangling pointers when their objects are destroyed
  93 1. qobject_cast - a dynamic cast that works across library boundaries
  94 1. contextual string translation for internationalization
  95 1. sophisticated interval driven timers that make it possible to elegantly integrate many tasks in an event-driven GUI
  96 1. hierarchical and queryable object trees that organize object ownership in a natural way
  97 - Implementují velké množství objektů, které se využívají při tvorbě aplikací jako kontajnery, grafické formáty, sockety, SQL konektivita, SSL, JavaScript interpreter, QML apod. **multiplatformním způsobem**.
  98 - Model/View architektura.
  99 - Implicitně sdílené objekty.
 100 - Cenou, kterou za to platíme je MOC (Meta Object Compiler)
 101
 102 [[Qt hello world]]
 103
 104 # Tvorba grafických aplikací
 105
 106 ## Tvorba aplikaci
 107
 108 ### Požadavky na aplikaci
 109
 110 - logování
 111 - konfigurace
 112 - kontainery
 113 - persistentní data
 114 - komunikace s okolím, často nějaký druh RPC (SQL, HTTP, AJAX, DBus)
 115 - podpora standardů (XML, JSON, PDF, JPG, PNG, SVG)
 116 - autentizace uživatelů
 117 - bezpečnost (systémová, práva uživatelů)
 118 - lokalizace
 119 - multithreading, synchronizace
 120 - pluginy
 121 - atd. ...
 122
 123 GUI aplikace mají navíc:
 124
 125 - zpracování eventů (event driven aplikace)
 126 - widgetset
 127 - layout manager
 128 - 3D layer, podporu akcelerace
 129 - atd. ...
 130
 131 ### Režie
 132
 133 - instalátor/balíčkovací systém
 134 - aktualizace
 135 - build system (CMake, QMake, Ant, ...)
 136
 137 #### Stále nemáme ani řádek cílené funkcionality
 138
 139 ### Systémové požadavky
 140
 141 - cílová platforma / multiplatformnost
 142 - desktop / web / embeded
 143 - HW nároky (paměť, procesor, konektivita)
 144 - GC ano či ne?
 145
 146 ### Ekonomické
 147
 148 - možství času
 149 - množství peněz
 150 - množství developerů
 151
 152 ### V neposlední řadě
 153
 154 - **MUSÍ TO FUNGOVAT**
 155 - měli by jste to ve zdraví přežít
 156
 157 ----------
 158
 159 ## Proč GUI
 160
 161 - Uživatel může být hloupější a nemusí se tolik učit, existuje jisté latentní Know-How, aplikace se ovládají obdobně pomocí stejných typů widgetů.
 162 - Stačí pasivní znalost UI.
 163 - Větší vyjadřovací schopnost.
 164
 165 ## Úspěšné postupy při tvorbě GUI aplikací
 166
 167 ### Komunikace objektů, Signal/Slot koncept
 168
 169 - Obecně řeší observer pattern.
 170 - Many to many relationship.
 171 - Velice se hodí na řešení volání callback funkcí widgetů.
 172 - dokáží multiplatformě obalit problém synchronizace window system eventů a eventů od file desriptorů (implementace není vždy ideální)
 173 - Kromě toho řeší mnoho dalších problémů, zejména neexistující reference (dangling pointers).
 174
 175 ![signal-slot][4]
 176
 177 ### Model-View architektura
 178
 179 - Odděluje data od jejich prezentace.
 180 - Jedny data mohpu být zobrazeny více způsoby či perspektivami.
 181 - Více fronendů.
 182
 183 ![model-view-overview][5]
 184
 185 ![model-view][6]
 186
 187 ### Použití layout manageru
 188
 189 - Zaručuje optimální umístění a velikost widgetů při změně velikosti okna.
 190
 191   [1]: X_client_sever_example.svg
 192   [2]: http://cs.wikipedia.org/wiki/X_display_manager
 193   [3]: xlib.png
 194   [4]: abstract-connections.png
 195   [5]: modelview-overview.png
 196   [6]: modelview-example.svg
 197
 198
 199
 200
 201
 202
 203