X-window：比你想象的要小很多 - 嵌入式Linux系統(tǒng)中應(yīng)用的GTK+和X分析

　　對于X-window系統(tǒng)，廣大的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者已經(jīng)做了大量的工作來減小其的尺寸，最知名的有TinyX?？梢酝ㄟ^對不需要的代碼的裁剪及去除XLIB中靜態(tài)數(shù)據(jù)來減少總體的尺寸，如：color管理系統(tǒng)，弧形，粗線條等。

　　在大多數(shù)開發(fā)人員的印象里，X 系統(tǒng)很龐大，但實際上，你聽到的，是那些對 X 不夠了解的人的一種誤解。在經(jīng)過裁剪后的情況下，GTK+/X 要比 GTK+/FB 與 Qt/E 還要來得有效，且 XLIB 對一般的應(yīng)用程序有著更好的支持作用，應(yīng)用程序的開發(fā)會變得更高效。

　　如何裁剪 GTK+

　　我們可以從標(biāo)準(zhǔn)的 GTK+ 發(fā)行版本來裁剪，裁剪掉其中的不需要的，修改已經(jīng)有的代碼，并加入新的特性所需要的代碼。裁剪的范圍包括小的改動，也包括一些大的結(jié)構(gòu)性的、核心的改變。

　　一、 去除 Widgets 窗口

　　最開始，我們把不需要的 Widgets 去除掉，比如：GtkGamma、GtkHRuler、過時了的 GtkList(被 GtkCList所替代了)、和我們不需要的 GtkFrame 邊框。

　　二、 Widgets 窗口尺寸與繪制

　　接著，修改Widgets的大小與繪制方法，GTK+提供了一個主題引擎機制，來控制窗口的外觀與效果。它允許在運行中設(shè)置字體，設(shè)置行間隔，設(shè)置繪制特性。這樣的機制很不錯，但不夠靈活，代碼中很多設(shè)置的地方都是使用硬編碼的方式;另外，一種主題，就是一堆額外的代碼段和參數(shù)，這樣會增加整體的尺寸。

　　需要找出影響到窗口系統(tǒng)整體尺寸的內(nèi)容，再來修改它。比如，一個按鈕的大小與繪制，包括這樣的參數(shù)：邊框的寬度，x/y的位置(主題引擎需要的參數(shù))，缺省的間隔(常量)，缺省的左上角的位置(常量)，獲得焦點。這些在嵌入系統(tǒng)中并不需要那么完整，我們可以根據(jù)實際的需求來簡化代碼，來避免GTK +的復(fù)雜性。

　　另外，使用面向?qū)ο蟮姆椒?，來繼承窗口Widgets的特性，作為子類也是一個有效的方法。

　　三、GtkWindow

　　GTK+總是假定一個窗口里面包含了另一個窗口，它們就是嵌套關(guān)系。但對于我們經(jīng)常會碰到的有軟鍵盤的應(yīng)用時，就不完全正確了。軟鍵盤雖然是屬于一個窗口的，但卻會超出那個窗口。所以為了突破這個假定，需要對GtkWindow增加一些特性，將軟鍵盤處理成一種特殊的子窗口。

　　軟鍵盤所在的窗口，需要處理軟鍵盤的按鍵事件，并將按鍵轉(zhuǎn)發(fā)給軟鍵盤工具條。當(dāng)軟鍵盤按下，軟鍵盤的回調(diào)函數(shù)就被注冊到原始窗口上，這樣軟鍵盤就會響應(yīng)按鍵事件。在GtkWindow上增加接口，可以創(chuàng)建，響應(yīng)按鍵。

　　在小屏幕的嵌入系統(tǒng)中，可以將滾動條做得更簡化些，去掉邊框，使用單個滾動條。這些都更適合嵌入系統(tǒng)。

　　字體管理系統(tǒng)

　　在字體管理方面，要找到一個輕型的機制來在嵌入式系統(tǒng)顯示各種字體，并不是那么簡單，困難在于GTK+ 的大型的 Widget 風(fēng)格與 X 系統(tǒng)的老式的字體管理機制的結(jié)合所引起的問題。

　　前面提到的，主題引擎方式的GTK+ 是用來控制窗口的樣式與外觀的。在一個窗口顯示之前，它會得到一個式樣對象，GtkStyle，它可以是一個指向父窗口的式樣對象指針，或者是一個新的類型，這些式樣對象將被應(yīng)用到這個窗口及它的子窗口。這個式樣由缺省值、rc 文本文件、應(yīng)用來確定。

　　要改變一個窗口的字體，你必須克隆窗口的式樣，并使用X字體加載一個新的字體，類似adobe-helvetica-bold-r-normal--12-*-*-*-p-*-iso8859-1。

　　但實際中會有些問題，GtkStyle是一個大的對象。如果一個屏幕上有很多種不同字體大小的多個窗口，每個都有一個唯一的GtkStyle對象，我們就會浪費大量的內(nèi)存。到最后，X系統(tǒng)就不能支持類似字體的各種變化了。你甚至不能使X完成讓某個字體變粗的操作，因為X系統(tǒng)是將不同外型的字體作為不同的字體的。X系統(tǒng)是假定你會硬編碼一個希望的字體或者分析出一個字體名，改變字體及驗證結(jié)果都將在字體服務(wù)器上。

　　還可以使用一個更好的方法來完善字體管理系統(tǒng)，即包裝GtkStyle，這樣開發(fā)者就可以通過屬性來獲得一個窗口的字體，這比直接使用 X 系統(tǒng)字體的名字要更靈活。比如要顯示一個比基本字體要大一號，并且是黑體字就可以調(diào)用：

　　gtk_widget_set_font_bold (widget, TRUE);

　　gtk_widget_set_font_enlarge (widget, 1);

　　這是通過在 GtkWidget 結(jié)構(gòu)中加入一個 GdkFont * font 來實現(xiàn)的，GtkWidget 是所有窗口類的父類。如果設(shè)置widget->font 那么就使用它，否則就使用widget->style->font。

　　優(yōu)化

　　在ARM7的系統(tǒng)上，由于沒有浮點運算FPU，所以GTK+中的浮點運算部分最好是去掉，否則會大大影響性能。GTK+使用到的浮點變量只分布在少數(shù)的幾個窗口中，并且去掉它們會帶來3%到12%的性能提高。

　　高像素的應(yīng)用會導(dǎo)致速度較慢，這大多是由于GTK+與X中對高像素的效率低下的處理有關(guān)。如涉及到的XPM，XPM (X pixmap)格式是被設(shè)計來做到較好的兼容性，而不是更加快速。X系統(tǒng)是一個像素一個像素地畫到server的pixmap的。GTK+的像素處理也很低效，它是使用fgetc()來讀取XPM文件的，這就會帶來大量的上下文切換開銷。

　　X窗口系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致了像素的加載變慢。GTK+客戶端需要加載，分析XPM文件，將像素值通過傳輸協(xié)議發(fā)送給server，然后server才將像素值放入framebuffer。如果客戶端直接將數(shù)據(jù)寫到framebuffer server那將會有效很多。

　　處理的GTK+像素的辦法就是，寫一個臨時的中間過程，取得render過的像素，使用這個原始數(shù)據(jù)來替換XPM數(shù)據(jù)，這個原始數(shù)據(jù)就可以直接強制寫到X server上。從結(jié)構(gòu)上來看，這雖然不是一個很好的處理辦法，但在效率上卻要比使用XPM要快上80%。

　　總結(jié)

　　現(xiàn)在的消費電子大多需要一個美觀，實用的圖形界面系統(tǒng)GUI。在嵌入系統(tǒng)linux下，有很多種GUI可供選擇。使用開放代碼的GUI的優(yōu)點就是你可以將其裁剪得滿足你的各種各樣的特殊需求。GTK+就是一個很好的選擇，而X-window系統(tǒng)提供了一個穩(wěn)定可靠的client/server模型。當(dāng)你得到一個只有2.9M大小的定制過的GUI時，對大多數(shù)的嵌入系統(tǒng)還是很有參考價值的。