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 - kontainery
 101 - persistentní data
 102 - komunikace s okolím, často nějaký druh RPC (SQL, HTTP, AJAX, DBus)
 103 - podpora standardů (XML, JSON, PDF, JPG, PNG, SVG)
 104 - autentizace uživatelů
 105 - bezpečnost (systémová, práva uživatelů)
 106 - lokalizace
 107 - multithreading, synchronizace
 108 - pluginy
 109 - atd. ...
 110
 111 GUI aplikace mají navíc:
 112
 113 - zpracování eventů (event driven aplikace)
 114 - widgetset
 115 - layout manager
 116 - 3D layer, podporu akcelerace
 117 - atd. ...
 118
 119 ### Režie
 120
 121 - instalátor/balíčkovací systém
 122 - aktualizace
 123 - build system (CMake, QMake, Ant, ...)
 124
 125 #### Stále nemáme ani řádek cílené funkcionality
 126
 127 ### Systémové požadavky
 128
 129 - cílová platforma / multiplatformnost
 130 - desktop / web / embeded
 131 - HW nároky (paměť, procesor, konektivita)
 132 - GC ano či ne?
 133
 134 ### Ekonomické
 135
 136 - možství času
 137 - množství peněz
 138 - množství developerů
 139
 140 ### V neposlední řadě
 141
 142 - **MUSÍ TO FUNGOVAT**
 143 - měli by jste to ve zdraví přežít
 144
 145 ----------
 146
 147 ## Proč GUI
 148
 149 - Uživatel může být hloupější a nemusí se tolik učit, existuje jisté latentní Know-How, aplikace se ovládají obdobně pomocí stejných typů widgetů.
 150 - Stačí pasivní znalost UI.
 151 - Větší vyjadřovací schopnost.
 152
 153 ## Úspěšné postupy při tvorbě GUI aplikací
 154
 155 ### Komunikace objektů, Signal/Slot koncept
 156
 157 - Obecně řeší observer pattern.
 158 - Many to many relationship.
 159 - Velice se hodí na řešení volání callback funkcí widgetů.
 160 - dokáží multiplatformě obalit problém synchronizace window system eventů a eventů od file desriptorů (implementace není vždy ideální)
 161 - Kromě toho řeší mnoho dalších problémů, zejména neexistující reference (dangling pointers).
 162
 163 ![signal-slot][4]
 164
 165 ### Model-View architektura
 166
 167 - Odděluje data od jejich prezentace.
 168 - Jedny data mohpu být zobrazeny více způsoby či perspektivami.
 169 - Více fronendů.
 170
 171 ![model-view-overview][5]
 172
 173 ![model-view][6]
 174
 175 ### Použití layout manageru
 176
 177 - Zaručuje optimální umístění a velikost widgetů při změně velikosti okna.
 178
 179   [1]: X_client_sever_example.svg
 180   [2]: http://cs.wikipedia.org/wiki/X_display_manager
 181   [3]: xlib.png
 182   [4]: abstract-connections.png
 183   [5]: modelview-overview.png
 184   [6]: modelview-example.svg
 185
 186
 187
 188
 189
 190
 191