在桌面Linux环境下开发图形界面程序的方案对比

在Linux下开发GUI程序的方法有很多，比如Gnome桌面使用GTK+作为默认的图形界面库，KDE桌面使用Qt作为默认的图形界面库，wxWidgets则是另一个使用广泛的图形库，此外使用Java中的Swing/AWT组件也可以用于开发Linux下的GUI应用。

本文将依次介绍GTK+、Qt、wxWidgets和Swing/AWT，对其进行对比分析。

1. GTK+

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平台支持

虽然GTK+最初是为X Window系统开发的，但是目前已经发展成为一个跨平台的图形界面API，其支持的平台包括：

• Linux
• Unix
• Windows
• Mac OS X

许可协议

GTK+基于LGPL协议发布，因此可以将GTK+的二进制动态链接库文件整合到私有软件中而无需额外授权。

语言支持

GTK+本身是用C语言编写的，但是可以很方便地通过语言绑定(language binding)和其它语言协同工作，GTK+不同版本的语言绑定支持情况如下图所示。

其中带有Gnome标记的上面7个语言是GTK+官方支持的，减号标记则表示只支持部分功能。

其它特性

与wxWidgets和Qt不同，GTK+支持使用纯C语言进行开发，此外还有一个基于C++的封装项目叫GTKMM。

GTK+是基于GLib构建的，其中GLib是一个通用的C语言库，类似于C++中的STL，提供了对动态数组、链表、队列、散列表、平衡二叉树、线程操作和XML解析等功能。

在所有的平台上，基于GTK+的应用都看起来完全一样，除非应用了主题。GTK+总是通过主题来模拟原生控件。在Windows平台下，可以通过使用Wimp主题来获得Windows的原生外观。

2. Qt

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平台支持

Qt是目前使用最广泛的跨平台应用程序框架(Application Framework)，其支持的平台包括：

• Windows
• Mac OS X
• Linux / Embedded Linux / VxWorks
• Solaris
• Android
• iOS
• BlackBerry

许可协议

Qt支持LGPL 2.1协议和一个商业协议，因此可以将Qt的二进制动态链接库文件整合到私有软件中而无需额外授权。如果需要使用静态链接将所有代码打包为单个的可执行文件，则需要公开源代码。如果既要生成单个可执行文件，又不想公开代码，则需要向Digia购买商业使用授权。

语言支持

Qt是一个基于C++的应用程序框架，但是同GTK+一样，可以通过语言绑定支持更多的语言，包括：

• Python
• Java
• Ruby
• BASIC
• Ada
• Perl
• C#
• D
• Pascal
• Lua
• Haskell

需要注意的是，使用其它语言封装Qt的原生接口会带来一定程度上的性能损失。

其它特性

除了与图形界面相关的部分之外，Qt还包括许多其它的类，比如：

• 容器（数组、队列、链表、集合、映射等）
• 网络操作（基本Socket、DNS操作、HTTP操作、SSL等）
• 多媒体操作（音乐、视频回放、摄像头控制等）
• SQL数据库操作
• OpenGL绘图
• XML操作
• 串口操作
• 基于Webkit的浏览器引擎

值得一提的是，Qt SQL模块提供了对嵌入式数据库SQLite的支持，无需引入外部的数据库源码。内容丰富的各种类库极大地方便了开发，整个Qt开发工具包就组成了一个独立的一站式开发平台。

和GTK+一样，Qt并不使用系统提供的控件，而是通过主题模拟这些控件。但是在一些特定的平台，比如Mac OS X和Windows上对于一些最基本的控件通过本地系统调用实现。

Qt通过MOC系统对C++语言进行了扩展，提供了所谓的“信号-槽”(signal-slot)机制。基于信号-槽的事件处理非常优雅，缺点则是是编译系统失去了通用性。

Qt的原生IDE是Qt Creater，同时兼容Qt的其它IDE也非常多，包括Visual Studio、Eclipse、XCode、Edyuk。

3. wxWidgets

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平台支持

wxWidgets是另一个非常流行的跨平台图形界面库。而GTK+ / Qt不同，wxWidgets并不是通过绘图来模拟控件，而是通过系统本地调用构建完全原生的图形界面。

wxWidgets支持的平台包括：

• wxGTK: 使用Linux下的GTK+构建图形界面
• wxMSW: 使用Win32 API构建图形界面
• wxMac: 使用Mac OS下的Carbon构建图形界面
• wxOSX/Carbon: 使用Mac OS下的Carbon构建图形界面
• wxOSX/Cocoa: 使用Mac OS下的Cocoa构建图形界面
• wxX11: 使用Linux下的X11的通用显示接口构建图形界面
• wxMotif: 使用Linux下的OpenMotif和Lesstif构建图形界面

注意到这里的描述方式有所不同，因为wxWidgets是基于本地接口构建UI的。

许可协议

wxWidgets使用wxWindows License作为许可协议，这个协议是基于LGPL的，但是有一点不一样：允许用户在使用静态链接的情况下不公开应用代码，因此实际上比LGPL协议更宽松。

语言支持

wxWidgets是基于C++编写的的，同时还支持以下的语言绑定：

• Ada
• BASIC
• D
• Delphi
• Erlang
• Go
• Haskell
• Java
• Lua
• Perl
• PHP
• Python
• Ruby

其它特性

在API和编程风格上，wxWidgets和MFC非常相似，但是封装的很多类比MFC更高级。很多知名的MFC程序都会选择用wxWidgets来改写，来快速移植到其它平台，如eMule用wxWidgets移植出aMule和xMule。

除了基本的图形界面、布局、事件系统外，wxWidgets还提供了很多其它的模块，包括：

• wxHTML: 进行HTML渲染
• wxMedia: 对各种多媒体操作提供支持
• wxNet: Socket支持
• wxXML: XML文件读写支持

wxWidgets集成的功能相对于Qt而言较少，但是足够完成绝大多数的常见任务。

4. Java / Swing / AWT

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平台支持

Swing和AWT是Java中最常用的两种图形组件。理论上所有支持Java虚拟机的平台都可以使用Swing和AWT，包括：

• Windows
• Mac OS X
• Linux
• Solaris

当然还有大多数的移动、嵌入式平台，这里就不一一列举了。

许可协议

Java的许可协议情况有些复杂，网上有不少相关的讨论，如这里、这里和这里。目前Oracle和Android之间就存在着一些纠纷，但是目前似乎没有桌面Java应用由于授权问题被起诉，作为开发应用的工具，Java目前应该还是比较安全的。

其它特性

AWT是Abstract Window Toolkit（抽象窗口工具包）的缩写，这个工具包提供了一套与本地图形界面进行交互的接口，与wxWidgets类似，因此具有相对比较高的运行效率。

而在JDK 1.2之后，出现了一组新的图形API，叫Swing。Swing是基于AWT构建的，并且采用与Qt类似的方式通过绘图模拟各个控件，因此灵活性大大增加。通常我们看到的Java应用程序独特的外观大多都是基于Swing构建的。由于Java本来运行效率就较低，搭配Swing后就更慢了，因此在嵌入式平台AWT始终是构建图形界面的首选方案。桌面应用则通常使用Swing搭建。

总结

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由于本项目组的成员并不熟悉Java，故其学习成本相对更高一些。综合各种因素，目前Qt还是在Linux平台下开发图形界面程序当之无愧的首选方案。