基于XAML框架和跨平台项目架构设计的深入技术分析

XAML平台和跨平台开发策略

本文基于Vicky&James 2024年10月22日在韩国Microsoft总部BMW meetup会议上的演讲内容重新整理而成。这次研讨会我们深入探讨了基于XAML的各种平台、跨平台战略以及为有效的项目架构设计所需的核心技术。

介绍

大家好,我们中韩Microsoft MVP夫妇Vicky&James。我们从WPF开始就对包括Uno Platform在内的基于XAML的框架和项目架构设计有着深入的兴趣和经验。大家可以在我们的GitHub仓库中查看和下载各种项目的源代码:GitHub - jamesnetgroup

目录

1. XAML平台和跨平台概述
2. 考虑跨平台的.NET版本选择策略
3. View和ViewModel的连接策略分析
4. 框架设计的必要功能及实现方案
5. 在其他平台上有效使用WPF技术的核心策略
6. 分布式项目管理的Bootstrapper设计方法论
7. 在桌面跨平台中最大化利用WPF技术的策略

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1. XAML平台和跨平台概述

XAML是一种用于以声明方式定义UI的标记语言,被用于多个平台。XAML具有由对象(即类)组成的层次结构,使开发人员能够以面向对象的方式设计和管理UI。由于这种结构,开发人员直接处理XAML是很自然的。

当WPF首次出现时,它强调了开发人员和设计师之间的协作,但实际上XAML领域通常也由开发人员负责。这是因为XAML不仅仅是简单的设计,而是形成了基于对象的层次结构,在复杂的自定义控件实现中也发挥着重要作用。这种面向开发人员的设计方法促使XAML不仅在WPF中,而且在随后出现的许多平台中都成为核心组件。

特别是,WPF对所有基于XAML的平台都产生了重大影响,并成为这些平台最重要的参考。

1.1 主要的XAML框架

• WPF: 用于Windows桌面应用程序开发的强大框架,提供丰富的UI和图形功能。
• Silverlight: 用于在web浏览器中运行的互联网应用程序的平台,目前已停止支持。它是WPF的轻量级版本,以插件方式运行。由于Web标准政策的变化,基于插件的Web平台消失,在Silverlight 2中引入了**VisualStateManager(VSM)**来弥补Trigger的缺点。
• Xamarin.Forms: 支持iOS、Android和Windows的移动应用开发平台。作为基于Mono的第一个基于XAML的跨平台,被Microsoft战略性收购并成为.NET Core的基础。
• UWP (Universal Windows Platform): 用于开发运行在Windows 10及以上版本的应用程序的平台。需要注册Microsoft Store,并有WinAPI使用限制等约束。支持与WPF相同的自定义控件设计。
• WinUI 3: Windows原生UI框架,是最新Windows应用开发的下一代UI平台。继承了UWP的所有优点,同时解决了其限制,并采纳了WPF的可扩展性。
• MAUI (.NET Multi-platform App UI): 从.NET 6开始引入的跨平台UI框架,可以在单一项目中开发移动和桌面应用。
• Uno Platform: 允许在各种平台上使用UWP和WinUI的API的框架,支持Web(WebAssembly)、移动和桌面。支持几乎所有平台,并提供与WPF相同的自定义控件设计。
• Avalonia UI: 允许在跨平台上使用WPF风格XAML的开源UI框架。支持与WPF相同的自定义控件设计,通过独特的技术扩展支持各种平台。
• OpenSilver: 为将旧的Silverlight迁移到OpenSilver而优化的开源平台。以与Silverlight几乎相同的方式运行,也为WPF开发人员提供熟悉的环境。

2. 考虑跨平台的.NET版本选择策略

在跨平台应用程序开发中,需要谨慎选择要使用的.NET版本。因为这将直接影响兼容性、功能性和目标平台支持。

2.1 .NET版本选项

• .NET Framework: 仅用于Windows,主要用于现有的WPF和WinForms应用程序。
• .NET Standard 2.0 / 2.1: 为提供各种.NET实现之间的兼容性而设计的标准。
• .NET (Core) 3.0及以上: 支持Windows、macOS、Linux的跨平台.NET实现,包含最新功能和性能改进。

2.2 选择标准和考虑因素

如果需要跨平台支持,应该选择.NET Core或最新的.NET。如果与现有.NET Framework库或包的兼容性很重要,那么则应该使用.NET Standard 2.0。如果想要最新功能和性能改进,就需要考虑.NET 5及以上版本。

此外,跨平台框架从.NET 5.0开始考虑兼容性,并且基于最新版本持续进行功能改进,因此建议大家选择最新的.NET版本。

战略建议:

• 将通用库编写为.NET Standard 2.0以确保最大兼容性。
• 为每个平台创建项目并引用通用库。
• 如果可能,使用.NET 6及以上版本以获得最新功能和性能改进。

3. View和ViewModel的连接策略分析

在MVVM(Model-View-ViewModel)模式中,View和ViewModel的连接是核心部分。连接方式的不同会导致使用MVVM的方式完全不同。因此,我们需要根据使用MVVM的目的来决定DataContext分配方式。

3.1 传统的DataContext直接分配方式

在代码后台创建ViewModel并直接分配给View的DataContext。

public MainWindow()
{
   
   
    InitializeComponent();
    DataContext = new MainViewModel();
}

优点:

• 实现简单直观
• 可以明确控制视图模型的创建时机
• 可以向构造函数传递所需参数

缺点:

• View和ViewModel之间产生强耦合
• 单元测试时难以模拟(Mock)ViewModel
• 难以利用依赖注入(DI)
• 需要直接指定DataContext分配时机,可能难以保持一致性

3.2 在XAML中创建ViewModel实例

在XAML中设置DataContext来实例化ViewModel。

<Window x:Class="MyApp.MainWindow"
        xmlns:local="clr-namespace:MyApp.ViewModels">
    <Window.DataContext>
        <local:MainViewModel />
    </Window.DataContext>
    <!-- Window content -->
</Window>

优点:

• XAML的智能感知支持可以减少绑定错误
• 可以在设计器中预览实际的数据绑定
• 明确表达View和ViewModel之间的关系

缺点:

• ViewModel创建时难以进行依赖注入
• 复杂的初始化逻辑或参数传递受限
• DataContext分配时机被强制化,降低了灵活性

3.3 ViewModel直接创建及依赖传递

在代码后台创建ViewModel直接创建及依赖传递时直接传递所需的依赖。

public MainWindow()
{
   
   
    InitializeComponent();