一点小感受：界面和程序的分离

Posted 2020-08-07 smstong

1 Windows桌面程序，界面和程序是源码级混合

Windows系统下的GUI程序，界面（GUI）与程序其他部分逻辑上是分离的，但是源码上直接交互，界面功能直接通过调用Win32 API来实现。

例：CreateWindow()。
写Windows桌面程序，必须调用GUI32.dll导出的API，无他可选。

甚至线程模型很多功能都和GUI窗口绑定到了一起，如消息队列。

2 Linux程序，界面和程序是通过协议通信

2.1 CUI程序和文本终端通过终端协议交互

对于CUI的程序来说，文本终端是通过标准的终端协议（行行程协议）来提供接口功能的。文本终端和主机完全可以运行在不同架构的机器上，只要彼此都遵守同样的终端通信协议，程序和终端就能完美交互，而不受通信媒介的限制。

正因为如此，才使得SSH等远程终端等方便的远程连接方式很容易被理解和实现。

这种彻底的分离，带来了设计上的完美感。

让每一个程序员都去了解使用终端协议是非常费时（个人认为非常有意义）的事情，而且更可怕的是终端协议并不是只有一个，各终端设备厂家有自己的协议扩展，如VT100。

为了便于使用，人们开发了封装终端协议的函数库。最基本的就是C标准函数库里的printf(),scanf()了。功能更强大的就是著名的curses库了。当我们编写Linux程序使用这些库函数的时候，最好能想到其底下支撑它的终端协议。

2.2 GUI程序和XWindow Server通过X协议交互

与文本终端的概念一脉相承，XWindow提供了图形终端的功能。程序通过标准的X协议与图形终端XWindow Server交互。

图形终端的功能要比文本终端强大的多，也复杂很多，其通信数据量更是大幅增加。这些都导致了X协议的复杂性。所以直接通过X协议来调用GUI功能，显然过于繁琐。于是，人们开发出了封装X协议的XLib库，为了更加简单的使用，基于XLib库有开发出了各种高级封装库，如GTK，Qt等。

当我们使用这些库函数的时候，别忘了其底层最终是使用X协议与图形终端进行了通信。

2.3 直接操作的显卡不是终端

Linux支持直接操作显卡设备，特别是对framebuffer的支持使得直接读写显卡非常方便。然而这样的读写与界面的操作是两个完全不同的概念。Linux程序的界面就是终端，至于终端如何利用显卡那是终端的具体实现，对Linux程序不可见。就算是最简单的printf()，Linux程序也是写到终端上去，而不是直接写到显卡上。对于本地终端来说，终端和程序运行于同一台机器上，很容易让人混淆终端和显卡设备。要记住，本地终端只是终端中特殊的一种，理解终端概念的时候，最好想象远程终端的情形。

3 Web程序，界面（html）和后端程序通过标准HTTP协议进行通信

虽然Web程序也是图形界面程序，但是其后端程序对界面的控制粒度很大，而且程序不能主动发起到界面的通信，这些限制导致HTTP协议非常简单，通信数据量也很小。

越简单的事情往往越容易取得成功，Web程序最终取得了辉煌，成为了程序模型的主流，越来越多的桌面程序被同功能的Web版本程序取代。

当然了，由于Web后端程序对界面的操作功能有限，所以大量的图形图像程序不会被Web取代。

4 分离还是混合？

界面和程序逻辑是分离好，还是混合好？逻辑上，界面功能算是一个非常成熟独立的模块，从模块化设计的角度来说，分离是最完美的选择。然而，对于图形密集型程序和频繁交互的程序（比如Photoshop，3D Max)来说，界面功能占据了程序逻辑的大部分，此时交互的流畅性就成为关键。界面分离的程序交互效率必然受到影响，所以Windows和Mac的图形界面交互流畅度要大大高于XWindow。

然而毕竟图形密集和交互密集型程序只占据软件市场的很小一部分，对于广大的其他类型程序来说，界面的分离无疑会带来设计上的美感和简洁，运行上的稳定。看看大多数的服务器、嵌入式设备吧。

再者，硬件技术的提升往往比软件设计的改良更加容易，所以随着硬件水平的提高，界面的分离必将是最终的胜利者。

5 协议还是API？

程序不同模块的交互方式按照耦合程度由高到底可以分为：（1）源代码级别混合；（2）API函数；（3）协议。

源代码级别混合指的是彼此暴露数据结构实现细节，除非是非常简单的程序，否则这种设计基本是不合适的；

API函数级别，指的是把一个模块当成库来设计，对外之暴露有限的函数，使用透明数据结构指针作为函数参数，所有模块必须运行与同一个机器，同一个进程。

协议级别，指的是对外暴露通信标准，模块间通过标准的协议来交互。此时，不同模块可以运行于不同机器。

在（2）和（3）之间还有一个多进程程序设计的方式，各个模块被当作独立的进程来运行，模块之间通过本机IPC进行通信。

程序设计时，要根据程序的规模，具体的业务逻辑、扩展需求来确定模块间交互的方式。