Interactiune om-calculator (Mediul XWindow)

InteracInteracţţiune omiune om--calculatorcalculator

Dr. Dr. SabinSabin--CorneliuCorneliu BuragaBuraga –– www.infoiasi.ro/~busacowww.infoiasi.ro/~busaco//

11

InteracInteracţţiune omiune om--calculatorcalculator MediulMediul

XWindowXWindow

Dr. Sabin-Corneliu Buraga Facultatea de Informatică

Universitatea “A.I.Cuza”

Iaşi, România httphttp://://www.infoiasi.rowww.infoiasi.ro/~/~busacobusaco//



22

“Writing software is more fun

than working.”

/usr/games/fortune



33

CuprinsCuprins

•

Ce este XWindow?•

Caracteristici principale

•

Modelul client/server XWindow•

Aplicaţia de bază XWindow

•

Managementul interfeţei•

Dezvoltarea aplicaţiilor XWindow

•

De la prezent

la viitor



44

CeCe esteeste

XWindowXWindow??•

XWindow

System

X11R6 (versiunea curentă), X11R7 (cea mai recentă)•

Sistem client/server de management al interfeţei grafice

•

Independent de hardware &

de sistemul de operare•

Dezvoltat de MIT (proiectul

Athena

’84) &

DEC (’83)

•

Standardizat de Consorţiul X (1988) –

www.x.org•

Standard industrial pentru dezvoltarea de aplicaţii grafice



55

CeCe esteeste

XWindowXWindow??•

Evoluţie:– 1984: Consorţiul X

•

Disponibilitatea în regim open source a X11•

Suport pentru paradigma WIMP la nivel de reţea

•

Similar SunTools, Mac OS 2.x– 1991: XFree86

•

Suport hardware pentru PC-uri•

Similar Windows 3.1, Mac OS 4.x

– 2001: X.org

/ freedesktop.org•

Suport pentru dispozitive/periferice grafice moderne

•

Similar Mac OS X, Windows 2000/XP



66

CaracteristiciCaracteristici principaleprincipale

•

Bazat pe modelul client/server:– Server – controlează dispozitivele grafice

(display, pointer

al mouse-ului,…)– Client

–

program (aplicaţie) independent(ă)

de server, posibil aflat la distanţă (pe altă maşină: staţii de lucru UNIX, PC-uri,…)

– Canal de comunicaţie

– realizează conexiunea dintre server şi client –

protocolul XWindow



77

CaracteristiciCaracteristici principaleprincipale

• Arhitectura generală a sistemului XWindow:



88

ModelulModelul client/server Xclient/server X

•

Clientul & serverul se găsesc pe aceeaşi maşină

•

Clientul & serverul se găsesc pe maşini diferite



99


•

Modalitatea de execuţie a aplicaţiilor pe maşini aflate la distanţă este transparentă pentru utilizator



1010


•

Modelul serverului X– Mecanismul comunicării depinde de structura

client/server-ului•

Pe aceeaşi maşină (UNIX): comunicare inter-procese

•

Pe maşini diferite omogene (UNIX): TCP/IP•

Pe maşini diferite eterogene (UNIX şi Windows/Mac): TCP/IP



1111


•

Mesaje (cereri) XWindow:– Aplicaţie → server

(e.g.,

deschide fereastra, schimbă fundalul,…)

•

Se realizează fără confirmare

– Periodice (aplicaţie → server) (e.g.,

interogare mouse, paleta de culori)

•

Cerere de informaţii de la server

– Evenimente

(server → aplicaţie)



1212


•

Evenimente:– Fiecare fereastră răspunde la seturi

(diferite) de evenimente– Se generează în mod asincron– Evenimentele pot fi stocate

într-o coadă de evenimente (la client)– Se încearcă minimizarea traficului de reţea– Exemple:

pierderea focus-ului, apăsarea unei taste,…



1313


•

Serverul X– Intermediar între programe (clienţi, aplicaţii) şi resursele unui sistem (I/O)

– Activităţi:•

Acces multi-utilizator

la display

•

Poate manipula structuri complexe (ferestre, fonturi) care sunt referite de clienţi prin ID-uri

(numere)

– După lansare, este iniţializat de xinit– Pentru Linux: XFree86

/

X.org



1414


•

Serverul X– Display ≡

server

– Display ≠

screen– Screen – reprezintă hardware-ul

pe care este desenat display-ul– Un server poate controla mai multe screen-uri– Se poate găsi pe o staţie UNIX,

pe un terminal X dedicat, pe orice PC etc.•

Clientul X– Poate fi activat de la o maşină la distanţă/locală

prin intermediul rlogin, rsh,…



1515

AplicaAplicaţţia de bazia de bazăă XX

•

Trebuie să se conformeze specificaţiilor Consorţiului XWindow

–

protocolul X

•

Se poate dezvolta în orice limbaj suportat



1616

AplicaAplicaţţia de bazia de bazăă XX

•

Clientul trebuie să: –stabilească în prealabil

conexiunea cu serverul

–determine caracteristicile serverului

–realizeze acţiunile implementate de programator, exploatând resursele grafice prin intermediul serverului X



1717

AplicaAplicaţţia de bazia de bazăă XX1.

Conectarea

la server (XOpenDisplay)

2.

Verificarea

mediului (DisplayWidth, DisplayHeight, DefaultDepth)

3.

Crearea ferestrei

principale

(XCreateWindow) 4.

Afişarea ferestrei (XMapWindow, XMapRaised) …

5.

Execuţia aplicaţiei propriu-zise... …

6.

Distrugerea ferestrei (la ieşire) şi închiderea display-ului (XDestroyWindow, XCloseDisplay)



1818

Managementul interfeManagementul interfeţţeiei•

Nu există o interfaţă standard X

–

Componentele interfeţei sunt parte ale aplicaţiei (utilizând “apeluri”

standard)

–

Sistemul particular de interfaţă pe care îl utilizăm este decodificat de serverul X

–

Interfaţa utilizează componente –

widgets

–

O interfaţă X pune la dispoziţie un set de widget-uri

definind look & feel-ul acesteia



1919

Managementul interfeManagementul interfeţţeiei



2020


Interfaţa X

–

Aceeaşi aplicaţie poate avea interfeţe diferite exploatate pe maşini diferite

–

Componente:•

Application

interface•

Management interface

Componentele aplicaţiilor X



2121


Aplicaţiile X se construiesc peste nivelurile principale ale sistemului de dezvoltare X

–

XLib–

Toolkits (Widgets

&

Xt

Intrinsics)



2222


XLib

–

Set de funcţii de bibliotecă de nivel-scăzut–

Este scris în limbajul C standard

–

Implementează apelurile X de bază–

Se utilizează rar în mod direct

–

Baza

unor biblioteci de nivel mai ridicat•

Ferestrele în XLib

–

Structuri fundamentale de date–

Stocate pe server

–

Posedă identificatori unici definiţi la crearea ferestrelor

–

Mărimea se măsoară în pixeli–

Originea (0, 0) este

plasată în stânga-sus



2323


Evenimentele în XLib

–

Mai multe aplicaţii grafice pot rula simultan–

Utilizatorul introduce datele folosind mai multe modalităţi (tastatura, mouse-ul,…)

–

Pot fi generate de utilizator (click), de managerul de ferestre (resize) sau de aplicaţii (cut & paste)

–

Plasate (de server) într-o singură coadă de evenimente spre a fi procesate

–

Evenimentele sunt structuri de date trimise de fereastra care deţine focusul



2424


Evenimentele în XLib

–

Dacă fereastra care deţine focusul nu poate prelucra evenimentul îl va trimite ferestrei părinte, până când:

•

Evenimentul este acceptat de fereastră•

Evenimentul e captat de fereastra root, fiind ignorat

–

Aplicaţiile pot aştepta evenimente (blocking)–

Aplicaţiile pot interoga serverul asupra apariţiei evenimentelor (polling)

–

Un mesaj-eveniment este compus dintr-un set de ID-uri

de

ferestre, fonturi, culori etc.



2525


Procesarea

evenimentelor

while(1) { event

= read (events); switch (event.type) {

case mouse_press: if (event.window

== …)

… case key_press:

… }

}

Avantaj Se

poate

realiza

automat

managementul evenimentelor

Dezavantaj necesită cunoştinţe de programare

orientată-eveniment



2626


X Toolkits

–

X Intrinsics

(Xt)

–

set de widgets



2727


Xt

(X Intrinsics)

–

Standard al Consorţiului X

–

Intermediar între XLib

şi aplicaţie

–

Utilizează OOP pentru a extinde XLib

–

Permite construirea de componente de interfaţă (widgets)

–

Utilizează o ierarhie de clase pentru a crea seturi de widgets

–

Suportă orice tip de interfaţă



2828


Widgets

–

Oferite de diverşi implementatori: Athena

(MIT),

Motif

(OSF) –

în fapt e standard, OpenLook

(AT&T),…

–

Widget ≡

fragment de cod reutilizabil şi configurabil care operează independent de aplicaţie pentru a realiza diferite interacţiuni

–

Separă codul aplicaţiei propriu-zise de codul interfeţei cu utilizatorul



2929


Motif Widgets

–

Se alocă dinamic–

Conţin informaţii de stare

–

Posedă o clasă de bază (“nucleu”) conţinând resursele moştenite de celelalte widget-uri

–

Fiecare widget va fi configurat via resurse (manipulate de un manager de resurse

pus la dispoziţie de XLib)–

Realizează managementul aranjamentului ferestrelor

–

Automatizează operaţiile de redesenare, rescalare

etc.



3030


Motif Widgets

–

Push-button–

Scrollbar

–

Data entry area–

Composite widgets

–

Shell widgets–

Popup-dialog box

–

Special widgets–

…



3131


Managerul de ferestre (window manager)

–

Client special responsabil cu amplasarea

şi dimensionarea

ferestrelor

principale

ale aplicaţiilor

pe display-ul serverului X–

Mediază cereri referitoare la resursele fizice ale display-ului (screen, resurse color, tastatură)

–

Permite utilizatorului să manipuleze ferestrele şi să lanseze alte aplicaţii

–

Defineşte comportamentul sistemului de ferestre folosit

(e.g., suprapunerea, controlul focusului,…)



3232


Managerul de ferestre

–

mwm (Motif)–

twm

–

Tab Window System (MIT)

–

fvwm2–

AfterStep

–

WindowMaker–

KDE –

The K Desktop Environment

–

GNOME –

The GNU Network Object Modeling Environment –

mediu pentru

manageri de ferestre: Enlightment, Sawfish

Med

iid

eskt

op



3333


Mediul

desktop – context



3434

Dezvoltarea aplicaDezvoltarea aplicaţţiilor Xiilor X•

Structura unui program X:

–

Rutina principală•

Iniţializarea toolkit-ului

•

Crearea widget-urilor•

Adăugarea funcţiilor de tratare a evenimentelor

•

Apelarea widget-urilor

(afişarea efectivă)•

Intrarea în bucla principală de procesare a evenimentelor

–

Rutine-eveniment•

Funcţii definite de utilizator

•

Apelate la apariţia unui eveniment particular•

Depind

de tipurile de evenimente

survenite



3535

Dezvoltarea aplicaDezvoltarea aplicaţţiilor Xiilor X

•

În

afară de widget-uri, pot fi folosite şi gadget-urile

–

Nu au ataşată nici o fereastră X–

Nu pot să-şi trateze propriile evenimente•

Evenimentele sunt tratate de widget-ul părinte

•

Nu au acces la setul de resurse (e.g.,

culoare)–

Pot micşora numărul de ferestre X create

–

Exemple: ArrowButtonGadget, LabelGadget



3636


Limbaje:

–

C/C++•

X Toolkit Intrinsics

•

Qt (Trolltech, folosit

de KDE)•

GTK (GNOME Toolkit)

–

Tcl/Tk–

PHP (PHP-GTK)

–

Perl & Python (module pentru

GTK)–

Object Pascal

–

Java–

C#

•

GTK# –

http://gtk-sharp.sourceforge.net/–

…



3737


Instrumente/platforme:

–

KDevelop

(KDE)–

Qt Designer

(Trolltech)

•

Specificarea interfeţei se realizează via XML

–

Glade

(GNOME)–

Kylix

(Borland)

–

Eclipse–

Mono (portare

open-source a .NET)

•

MonoDevelop

–

şi

(multe) altele



3838



3939



4040



4141

De la De la prezentprezent la la viitorviitor

•

Instrumente de autoinstalare/autoconfigurare– Hotplug hardware

•

Utilizarea tehnicilor moderne de redare grafică– Fără distincţie între caracterul 2D/3D– Modularizare clară a funcţionalităţilor client/server

•

Componente grafice de ultimă generaţie– Transluciditate, grafică vectorială, animaţie



4242


•

Noua infra- structură X (Jamey

Sharp,

2006)



4343


•

Un driver video X este

compus actualmente din partea de redare 2D (DDX) &

cea de redare 3D (DRI)

•

Efort dublu de dezvoltare•

Soluţie mai bună: emularea operaţiilor 2D via acceleratorul 3D– Un singur driver este suficient– Performanţă superioară– Compatibilitate cu viitorul (forward compatibility)



4444


•

Suport pentru redare

composite:– Ferestre translucide, cu forme nerectangulare,

anti-aliased– Manager distinct pentru fonturi– Manager distinct pentru combinarea efectelor

(compositing manager):•

Efecte de tip

post-production

•

Afişarea

“smooth”

(la nivel perceptual) a obiectelor grafice



4545


•

Suport pentru grafica vectorială:– Cairo

•

Model de redare bazat pe specificaţiile PDF (Portable Document Format)

•

Permite aplicaţiilor/toolkit-urilor existente să deseneze judicios

pe “suprafeţe”

vizuale arbitrare

•

API familiar – SVG (Scalable Vector Graphics)

•

Model declarativ bazat pe XML•

Pentru icon-uri, slide-uri, animaţii, redare în browser

•

Reprezentări compacte•

API-uri

complexe în curs de dezvoltare



4646


•

Suport pentru animaţii:– Accentuarea unor conţinuturi– Mutarea obiectelor de interfaţă– Pictograme, miniaturi (thumbnails),

cursoare animate– Trebuie să satisfacă aşteptările utilizatorilor

în ceea ce priveşte redarea conţinuturilor video (TV, filme, jocuri)



4747

RezumatRezumat

•

Ce este XWindow?

•

Caracteristici principale

•

Modelul client/server XWindow

•

Aplicaţia de baza XWindow

•

Managementul interfeţei

•

Dezvoltarea aplicaţiilor XWindow

•

De la prezent

la viitor



4848

ÎÎntrebărintrebări??

Technology

Interactiune om-calculator (Mediul XWindow)