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 - V r. 1997 Miguel de Icaza and Federico Mena právě kvůli problémům s Qt licencí v KDE.
  46
  47 ----------
  48
  49 ## KDE
  50 - 1996 Matthias Ettrich, student Eberhard Karls University v Tübingen.
  51 - Qt
  52 - Trošku jiná filosofie než Gnome, ale v podstatě to samé.
  53
  54 ----------
  55
  56 ## GTK+ (GIMP Toolkit)
  57
  58 - Vytvořen v roce 1997 členy skupiny eXperimental Computing Facility (XCF) Kalifornské university v Berkeley (Spencer Kimball, Peter Mattis a Josh MacDonald) pro vývoj programu GIMP (GNU Image Manipulation Program).
  59 - Napsán objektově v jazyce C, což sebou nese řadu výhod i nevýhod.
  60 - LGPL licence.
  61 - Současná verze již multiplatformní.
  62 - Součást GNU projektu.
  63 - Využívá jej mnoho vyšších programovacích jazyků pro snadný wrapping.
  64
  65 [[GTK+ hello world]]
  66
  67 ----------
  68
  69 ## QT
  70
  71 - 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).
  72 - V r. 2009 ji koupila Nokia.
  73 - V C++ => obtížnější wrapping.
  74 - Od samého počátku multiplatformní (dokonce vlastni make systém).
  75 - Signal/Slot koncept (implementace observer pattern).
  76 - Komerční a LGPL licence (od r. 2009), dříve GPL, ještě dříve podivná QPL (1998) kvuli KDE.
  77 - Snaží se doplnit C++ a libc/c++ o chybějící vlastnosti vyplývající zejména z chabého RTTI v C++
  78 1. signals and slots
  79 1. object properties
  80 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
  81 1. qobject_cast - a dynamic cast that works across library boundaries
  82 1. contextual string translation for internationalization
  83 1. sophisticated interval driven timers that make it possible to elegantly integrate many tasks in an event-driven GUI
  84 1. hierarchical and queryable object trees that organize object ownership in a natural way
  85 - Implementují velké množství objektů, které se využívají při tvorbě aplikací jako kontajnery, grafické formáty, sockety, SQL konektivita, SSL, JavaScript interpreter, QML apod. **multiplatformním způsobem**.
  86 - Model/View architektura.
  87 - Implicitně sdílené objekty.
  88 - Cenou, kterou za to platíme je MOC (Meta Object Compiler)
  89
  90 [[Qt hello world]]
  91
  92 # Tvorba grafických aplikací
  93
  94 ## Tvorba aplikaci
  95
  96 ### Požadavky na aplikaci
  97
  98 - logování
  99 - konfigurace
 100 - persistentní data
 101 - komunikace s okolím, často nějaký druh RPC (SQL, HTTP, AJAX, DBus)
 102 - podpora standardů (XML, JSON, PDF, JPG, PNG, SVG)
 103 - autentizace uživatelů
 104 - bezpečnost (systémová, práva uživatelů)
 105 - lokalizace
 106 - multithreading, synchronizace
 107 - pluginy
 108 - atd. ...
 109
 110 GUI aplikace mají navíc:
 111
 112 - zpracování eventů (event driven aplikace)
 113 - widgetset
 114 - layout manager
 115 - 3D layer, podporu akcelerace
 116 - atd. ...
 117
 118 ### Režie
 119
 120 - instalátor/balíčkovací systém
 121 - aktualizace
 122 - build system (CMake, QMake, Ant, ...)
 123
 124 #### Stále nemáme ani řádek cílené funkcionality
 125
 126 ### Systémové požadavky
 127
 128 - cílová platforma / multiplatformnost
 129 - desktop / web / embeded
 130 - HW nároky (paměť, procesor, konektivita)
 131 - GC ano či ne?
 132
 133 ### Ekonomické
 134
 135 - možství času
 136 - množství peněz
 137 - množství developerů
 138
 139 ### V neposlední řadě
 140
 141 - **MUSÍ TO FUNGOVAT**
 142 - měli by jste to ve zdraví přežít
 143
 144 ----------
 145
 146 ## Proč GUI
 147
 148 - Uživatel může být hloupější a nemusí se tolik učit, existuje jisté latentní Know-How, aplikace se ovládají obdobně pomocí stejných typů widgetů.
 149 - Stačí pasivní znalost UI.
 150 - Větší vyjadřovací schopnost.
 151
 152 ## Úspěšné postupy při tvorbě GUI aplikací
 153
 154 ### Komunikace objektů, Signal/Slot koncept
 155
 156 - Obecně řeší observer pattern.
 157 - Many to many relationship.
 158 - Velice se hodí na řešení volání callback funkcí widgetů.
 159 - dokáží multiplatformě obalit problém synchronizace window system eventů a eventů od file desriptorů (implementace není vždy ideální)
 160 - Kromě toho řeší mnoho dalších problémů, zejména neexistující reference (dangling pointers).
 161
 162 ![signal-slot][4]
 163
 164 ### Model-View architektura
 165
 166 - Odděluje data od jejich prezentace.
 167 - Jedny data mohpu být zobrazeny více způsoby či perspektivami.
 168 - Více fronendů.
 169
 170 ![model-view-overview][5]
 171
 172 ![model-view][6]
 173
 174 ### Použití layout manageru
 175
 176 - Zaručuje optimální umístění a velikost widgetů při změně velikosti okna.
 177
 178   [1]: X_client_sever_example.svg
 179   [2]: http://cs.wikipedia.org/wiki/X_display_manager
 180   [3]: xlib.png
 181   [4]: abstract-connections.png
 182   [5]: modelview-overview.png
 183   [6]: modelview-example.svg
 184
 185
 186
 187
 188
 189
 190