創(chuàng)建本機(jī)、跨平臺(tái) GUI 應(yīng)用程序

2019-11-18 15:06:53

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供稿：網(wǎng)友

java 語(yǔ)言在服務(wù)器端和 applet 領(lǐng)域已經(jīng)大行其道，但是對(duì)于最終用戶應(yīng)用程序，通常它不是主角。其實(shí)不一定會(huì)是這種情況。使用 linux、用于 Java 的 GNU 編譯器（GNU Compiler for Java）和標(biāo)準(zhǔn)窗口構(gòu)件工具箱（Standard Widget Toolkit），您可以創(chuàng)建用 Java 語(yǔ)言編寫的快速、本機(jī) GUI 應(yīng)用程序。（Windows 版本的也不遠(yuǎn)了。）經(jīng)驗(yàn)豐富的 Java 開(kāi)發(fā)人員 Kirk Vogen 說(shuō)明了如何做到這一步。通過(guò)單擊本文頂部或底部的討論在論壇中將您對(duì)本文的想法與作者和其他讀者一起分享。
眾所周知，Java 語(yǔ)言在服務(wù)器上以及 applet 領(lǐng)域已經(jīng)非常成功了，但是它在最終用戶應(yīng)用程序領(lǐng)域?yàn)槭裁礇](méi)有大行其道呢？有幾個(gè)原因。首先，即使很小的應(yīng)用程序的內(nèi)存占用通常也有好幾兆字節(jié)。第二，與 Java 語(yǔ)言一起提供的 GUI 庫(kù)產(chǎn)生的應(yīng)用程序通常看起來(lái)與其本機(jī)同類應(yīng)用程序不同。因此，無(wú)論您的應(yīng)用程序多么健壯或穩(wěn)定，與本機(jī)應(yīng)用程序相比，它都顯得非常笨拙。

用于 Java 的 GNU 編譯器
讓我們從內(nèi)存占用問(wèn)題開(kāi)始。Java 應(yīng)用程序要使用額外的內(nèi)存，因?yàn)檫\(yùn)行 Java 字節(jié)碼時(shí)，虛擬機(jī)必須完成許多“工作”。在當(dāng)今高級(jí)編譯器中，編譯即時(shí)（just-in-time）發(fā)生并且編譯器必須對(duì)這一信息立即（on-the-fly）進(jìn)行高速緩存以供以后使用。當(dāng)然，現(xiàn)在內(nèi)存是便宜，但是當(dāng)有幾個(gè) Java 應(yīng)用程序同時(shí)在一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行時(shí)，即使是大機(jī)器也可能由于持續(xù)的內(nèi)存頁(yè)面調(diào)度而放慢速度。進(jìn)入用于 Java 的 GNU 編譯器（GCJ）。GCJ 獲得 Java 源代碼或字節(jié)碼，然后將它們編譯成本機(jī)機(jī)器代碼。然后，可以將來(lái)自幾個(gè) Java 類的機(jī)器代碼鏈接在一起成為單個(gè)本機(jī)應(yīng)用程序。

一月份，Martyn Honeyford 為我們提供了本機(jī)編譯和 GCJ 的簡(jiǎn)介（請(qǐng)參閱參考資料以獲取到 Martyn 文章的鏈接）。正如他通過(guò)示例向我們展示的那樣，本機(jī)編譯的應(yīng)用程序使用的內(nèi)存通常要比在虛擬機(jī)中運(yùn)行的應(yīng)用程序要少得多。

標(biāo)準(zhǔn)窗口構(gòu)件工具箱
這很棒，但是正如 Martyn 指出的，GCJ 尚不支持 AWT 或 Swing。因此，我們現(xiàn)在將如何建立本機(jī)編譯的 GUI 應(yīng)用程序呢？進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)窗口構(gòu)件工具箱（SWT）。這一 API 是開(kāi)放源碼 Eclipse 工具平臺(tái)的一部分。為了避免引起 Swing 與 SWT 的對(duì)抗（請(qǐng)參閱參考資料以獲取關(guān)于這場(chǎng)爭(zhēng)論的更多具體信息），讓我說(shuō)明一些 SWT 的優(yōu)勢(shì)。

SWT 試圖彌補(bǔ) AWT 和 Swing 的缺點(diǎn)。使用 AWT，我們將受到“最小公分母”限制：僅支持存在于所有平臺(tái)上的窗口構(gòu)件。因?yàn)?Motif 沒(méi)有提供本機(jī)樹型窗口構(gòu)件而 Windows 提供了該功能，AWT 就沒(méi)有包含樹型窗口構(gòu)件。

Windows 上的 GCJ

Windows 上的 GCJ 還未實(shí)現(xiàn)。由于 GCJ 中存在一個(gè)涉及與場(chǎng)合無(wú)關(guān)的文件系統(tǒng)（例如，F(xiàn)AT 和 NTFS）的錯(cuò)誤，GCJ 目前還不能在 Windows 上運(yùn)行。但是，在 GCJ 3.1 中接下來(lái)最好的一件事應(yīng)該出現(xiàn)。使用 Linux，您將能把 GCJ 設(shè)置成交叉編譯器，它將答應(yīng)您在 Linux 上編譯代碼而生成 Windows 二進(jìn)制文件。GCJ 3.1 是針對(duì) 2002 年 4 月 15 日的發(fā)行版。請(qǐng)參閱 GCJ 主頁(yè)和郵件列表（在參考資料中提及的）以獲取最新的發(fā)展。

Swing 走向了另一個(gè)極端。雖然帶有一個(gè)很出色的 API 進(jìn)行優(yōu)雅地設(shè)計(jì)，Swing 還是自己實(shí)現(xiàn)窗口構(gòu)件。因此 Swing 不依靠于操作系統(tǒng)提供窗口構(gòu)件。無(wú)論本機(jī)是否支持，這都為 Swing 提供了不可思議的靈活性。但是，因?yàn)?Swing 自己繪制這些窗口構(gòu)件，所以最終的外觀看起來(lái)與本機(jī)應(yīng)用程序有明顯的不同。

SWT 試圖彌合這兩個(gè) GUI 工具箱之間的差距。它的行軍命令是：“假如有本機(jī)窗口構(gòu)件就使用它。假如沒(méi)有，就模擬它。”前面提到的樹型窗口構(gòu)件就是這樣一個(gè)示例。因?yàn)?Windows 支持本機(jī)樹型窗口構(gòu)件，所以在 Windows 上運(yùn)行時(shí)，SWT 就使用它。但是，Motif 不支持樹型窗口構(gòu)件，因此 SWT 在 Motif 下運(yùn)行時(shí)繪制其自己的窗口構(gòu)件版本。使用 SWT，結(jié)果應(yīng)用程序看起來(lái)與其本機(jī)的同類應(yīng)用程序很相似，因?yàn)楸M可能地使用了本機(jī)窗口構(gòu)件。

設(shè)置開(kāi)發(fā)環(huán)境
因此，如何在本機(jī)編譯所有這些應(yīng)用程序呢？首先，您需要一個(gè)使用 GCJ 設(shè)置的開(kāi)發(fā)環(huán)境。目前，在 Linux 和其它 UNIX 變體（請(qǐng)參閱“Windows 上的 GCJ”側(cè)欄以了解 GCJ 在 Windows 上的情況）上支持 GCJ。設(shè)置開(kāi)發(fā)環(huán)境的最簡(jiǎn)便方法是安裝一種 Linux 分發(fā)版的新近版本。Mandrake 8.1 和 Red Hat 7.2 都帶有需另外安裝的 GCJ 3.0.1。因?yàn)?GCJ 仍然在發(fā)展，所以可能想考慮使用最新和最好的版本。我選擇在版本 3.0.3 和 3.0.4 上進(jìn)行測(cè)試。手工安裝 GCJ 相對(duì)輕易；GCJ 頁(yè)面提供了相當(dāng)好的文檔（請(qǐng)參閱參考資料）。

一旦有了一個(gè)具有 GCJ 的環(huán)境，則下載 Eclipse SDK 并安裝它。這將為您提供 SWT 源代碼和字節(jié)碼。要安裝 Eclipse SDK，請(qǐng)下載 ZIP 文件（在 Eclipse SDK 標(biāo)題下），然后將它解壓縮到一個(gè)目錄中。我建議使用目錄 /usr/local/eclipse，但是任何目錄都可以。

開(kāi)始編譯
設(shè)置開(kāi)發(fā)環(huán)境后，就可以開(kāi)始編譯了。編譯應(yīng)用程序包括對(duì)大多數(shù) SWT 源代碼執(zhí)行與下面類似的命令：

gcj -c MyClass.java -o MyClass.o

大約有 30 個(gè) SWT 源文件使用 Java 本機(jī)接口（Java Native Interface (JNI)），因此我們需要以略微不同的方式來(lái)編譯它們（請(qǐng)注重 -fjni 標(biāo)記）：

gcj -fjni -c MyJNIClass.java -o MyJNIClass.o

最后，我們需要將結(jié)果對(duì)象編譯成共享對(duì)象：

gcj -shared -o swt.so MyClass.o MyJNIClass.o ...

構(gòu)建 SWT
在本文中，我們將把 SWT 編譯成共享對(duì)象，然后在產(chǎn)生的應(yīng)用程序中動(dòng)態(tài)引用這個(gè)對(duì)象。請(qǐng)注重，您可以使用應(yīng)用程序代碼將 SWT 編譯成可執(zhí)行文件，但是基于本文所討論的范圍，我們將堅(jiān)持編譯成共享對(duì)象。正如它的名稱所表明的，共享對(duì)象的主要優(yōu)點(diǎn)就是可以被共享。在運(yùn)行時(shí)所有應(yīng)用程序都可以動(dòng)態(tài)地使用同一個(gè)對(duì)象。產(chǎn)生的可執(zhí)行文件大小將小得多。

使用下載源代碼中包含的 Ant 構(gòu)建文件（buildfile），我們將以自動(dòng)方式編譯 SWT。這個(gè)文件完成兩個(gè)主要任務(wù)。首先，它將幾個(gè)補(bǔ)丁程序應(yīng)用到 SWT 源代碼。（SWT 文件中有三個(gè)將不能用 GCJ 進(jìn)行編譯，這是因?yàn)橐恍┬〉木幾g器錯(cuò)誤造成的 ? 例如，它不喜歡 int x, y, x1, y1 作為一行；必須將它們分成多行。在這些情況下，為這三個(gè)源文件編寫了小的補(bǔ)丁程序以使它們?cè)诠δ苌系葍r(jià)。正如我以前提到的，GCJ 仍然在發(fā)展；這些錯(cuò)誤會(huì)逐漸消除。）其次，構(gòu)建文件使用提供的制作文件（makefile）來(lái)調(diào)用 make。

在清單 1 中顯示的 Ant 構(gòu)建文件已經(jīng)在 Ant 1.3 和 Ant 1.4.1 上測(cè)試過(guò)了。請(qǐng)注重，在清單中我除去了注釋以節(jié)省空間，但是有完整的代碼可供下載。

要運(yùn)行構(gòu)建，請(qǐng)遵循下列步驟：

安裝 Ant（請(qǐng)參閱參考資料以獲取關(guān)于 Ant 的更多信息）。

下載本文的源文件，它包含構(gòu)建文件、補(bǔ)丁程序和關(guān)聯(lián)的制作文件，然后將它解壓縮到一個(gè)目錄中。

導(dǎo)航至 SWT 目錄，然后輸入 ant。構(gòu)建文件假設(shè)您已經(jīng)在 usr/local/eclipse 中安裝了 Eclipse。假如 Eclipse 安裝在另一個(gè)目錄中，請(qǐng)輸入 ant -Declipse_install_dir=your_Directory，其中 your_directory 是您安裝 Eclipse 的目錄。
注：假如不想使用 Ant 構(gòu)建文件，您可以手工解壓縮 SWT 源文件和字節(jié)碼，然后使用 UNIX patch 命令來(lái)應(yīng)用源代碼中包含的那三個(gè)補(bǔ)丁程序（使用 .patch 文件）。然后，運(yùn)行制作文件。

清單 1. Ant 構(gòu)建文件
<PRoject name="BuildEclipse" default="cleanup">


<property name="eclipse_install_dir" value="/usr/local/eclipse"/>
<property name="temp_dir" value="build_temp"/>
<property name="shared_object_name" value="swt.so"/>

<target name="init">
<mkdir dir="${temp_dir}"/>
</target>

<target name="unpack" depends="init">
<unzip src="${eclipse_install_dir}/plugins/org.eclipse.swt/swtsrc.zip"
dest="${temp_dir}"/>
<unjar src="${eclipse_install_dir}/plugins/org.eclipse.swt/swt.jar"
dest="${temp_dir}"/>
</target>

<target name="patch" depends="unpack">
<patch patchfile="TabFolder.patch"
originalfile="${temp_dir}/org/eclipse/swt/widgets/TabFolder.java"/>
<patch patchfile="Widget.patch"
originalfile="${temp_dir}/org/eclipse/swt/widgets/Widget.java"/>
<patch patchfile="TreeEditor.patch"/>
<move file="TreeEditor.java" todir="${temp_dir}/org/eclipse/swt/custom"/>
</target>

<target name="make" depends="patch">
<execon executable="toUCh">
<fileset dir="${temp_dir}" includes="**/*.java" excludes="**/*.class"/>
</execon>
<execon executable="touch">
<fileset dir="${temp_dir}" includes="**/*.class" excludes="**/*.java"/>
</execon>
<copy file="Makefile" todir="${temp_dir}"/>
<exec executable="make" dir="${temp_dir}">
<arg line="-f Makefile"/>
</exec>
</target>

<target name="cleanup" depends="make">
<move file="${temp_dir}/${shared_object_name}" todir="."/>
<delete dir="${temp_dir}"/>
</target>

</project>

創(chuàng)建應(yīng)用程序
既然您已經(jīng)將 SWT 構(gòu)建到共享對(duì)象中，您就可以嘗試樣本應(yīng)用程序。顯示在清單 2 中的應(yīng)用程序由一個(gè)顯示經(jīng)典“Hello, World!”消息的簡(jiǎn)單窗口組成。

清單 2.“Hello, World”樣本應(yīng)用程序
import org.eclipse.swt.widgets.Display;
import org.eclipse.swt.widgets.Shell;
import org.eclipse.swt.widgets.Label;
import org.eclipse.swt.SWT;
import org.eclipse.swt.layout.RowLayout;

public class Hello {

public static void main(String[] args) {
Display display = new Display();
final Shell shell = new Shell(display);
RowLayout layout = new RowLayout();
layout.justify = true;
layout.pack = true;
shell.setLayout(layout);
shell.setText("Hello, World!");
Label label = new Label(shell, SWT.CENTER);
label.setText("Hello, World!");
shell.pack();
shell.open ();
while (!shell.isDisposed()) {
if (!display.readAndDispatch()) display.sleep ();
}
display.dispose ()

要編譯這個(gè)應(yīng)用程序，請(qǐng)遵循下列步驟：

將 SWT 共享對(duì)象（swt.so）復(fù)制到 Hello World 目錄中，然后輸入下列命令。（請(qǐng)記住，假如在 /usr/local/eclipse 以外的目錄中安裝了 Eclipse SDK，請(qǐng)用您的目錄來(lái)替換它。）

gcj -CLASSPATH=/usr/local/eclipse/plugins/org.eclipse.swt/swt.jar
-c Hello.java -o Hello.o

gcj -main=Hello -o Hello Hello.o swt.so

接下來(lái)，使用下列命令設(shè)置庫(kù)路徑（假設(shè)您正在使用 bash shell）：

eXPort LD_LIBRARY_PATH=
.:/usr/local/eclipse:/usr/local/eclipse/plugins/org.eclipse.swt/ws/motif

輸入 ./Hello，會(huì)看到本機(jī)編譯的 GUI Java 應(yīng)用程序出現(xiàn)屏幕上！
注：本文的源代碼包括使這一過(guò)程自動(dòng)化的制作文件。

展望
對(duì) Windows 應(yīng)用程序的編譯很快就可以實(shí)現(xiàn)了（請(qǐng)參閱 Windows 上的 GCJ 側(cè)欄），雖然目前僅在 Linux/Motif 和 Windows 上支持 SWT，但正在進(jìn)行積極的開(kāi)發(fā)以在 Linux 上將 SWT 移植到 GTK/GNOME。SWT 還可以在 AIX 和 Solaris 上的 Motif 下工作，但是還未經(jīng)全面測(cè)試。最后，在 Windows CE、QNX 和 Macintosh 移植上已經(jīng)完成了一些工作，但是目前主要的側(cè)重點(diǎn)還是針對(duì)其它平臺(tái)。要查看各種 SWT 移植的進(jìn)展，請(qǐng)參閱參考資料。

結(jié)束語(yǔ)
眾所周知，Java 語(yǔ)言具有一些重要的特性。它是優(yōu)雅的，提供了面向?qū)ο蟾拍畹某錾珜?shí)現(xiàn)，并且具有一個(gè)非常有用的標(biāo)準(zhǔn)類庫(kù)。將這些優(yōu)點(diǎn)與 GCJ 和 SWT 相結(jié)合使 Java 語(yǔ)言定位成在服務(wù)器和 Web 瀏覽器上建立其基礎(chǔ)，然后轉(zhuǎn)向最終用戶應(yīng)用程序領(lǐng)域。

參考資料

請(qǐng)通過(guò)單擊本文頂部或底部的討論來(lái)參與本文的論壇。

下載本文的源代碼和相關(guān)文件。

下載 Eclipse SDK 以獲取 SWT 庫(kù)。此外，請(qǐng)查閱將 SWT 移植到其它平臺(tái)的進(jìn)展。

了解 Ant，并下載最新的發(fā)行版 Ant 1.4.1 以使您的構(gòu)建自動(dòng)化。

假如您想知道關(guān)于 Ant 的更多背景知識(shí)，這些 developerWorks 文章會(huì)對(duì)您有所幫助：
Malcolm Davis 寫的“Incremental development with Ant and JUnit”（2000 年 11 月）
Erik Hatcher 寫的“Automating the build and test process”（2001 年 8 月）
Anthony Young-Garner 寫的“Extending Ant to support interactive builds”（2001 年 11 月）

閱讀一篇關(guān)于 SWT 的介紹性文章或者瀏覽 eclipse.org 文章頁(yè)面上的其它 SWT 文章。

查看正在對(duì) SWT 和 Swing 之間區(qū)別展開(kāi)的討論。

在 GCJ 頁(yè)面找到關(guān)于 GCJ 的更多信息。通過(guò)密切關(guān)注 GCJ 郵件列表以及 GCJ 補(bǔ)丁程序郵件列表，獲得最新信息。

通過(guò)遵循 GCJ 構(gòu)建指示構(gòu)建您自己的 GCJ；在 GCJ 鏡象站點(diǎn)頁(yè)面上通過(guò)文件 gcc-3.0.4.tar.gz 下載源代碼。

請(qǐng)閱讀 Martyn Honeyford 的文章“Weighing in on Java native compilation”（developerWorks，2002 年 1 月）以獲取關(guān)于 Java 本機(jī)編譯的更多信息。

在 developerWorks Java 技術(shù)專區(qū)中可以找到其它有關(guān) Java 的文章。

--摘自IBM網(wǎng)站
http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/guitoolkit/j-nativegui/index.sHtml

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