MiniGUILite版本的新改进深入分析

1 引言：为什么要开发Lite版本

　　现在，大多数UNIX系统采用X 窗口系统作为图形用户界面，MS Windows 则采用 Microsoft公司自己设计的GUI系统。这两种GUI系统也代表着目前通用GUI系统的两种实现。比如，著名的自由软件MicroWindows就同时实现了类似于MS Windows的MicroWindows API 和类似于X Window的NanoX API。

　　MiniGUI 原来就采用了类似于MS Windows的体系结构，并且建立了基于线程的消息传递和窗口管理机制。然而，它是基于POSIX 线程的，这种实现提供最大程度上的数据共享，但也同时造成MiniGUI体系结构上的脆弱。如果某个线程因为非法的数据访问而终止运行，则整个系统都将受到影响。

　　另一种方法是采用UNIX进程间通信机制建立窗口系统，即类似 X Window 的客户/服务器体系。但是这种体系结构也有它的先天不足，主要是通常的 IPC 机制无法提供高效的数据复制，大量的 CPU 资源用于各进程之间复制数据。在 PDA 等设备中，这种 CPU 资源的浪费将最终导致系统性能的降低以及设备耗电量的增加。

　　为了解决以上各种问题，同时也为了让 MiniGUI更加适合于嵌入式系统，我们开发了MiniGUI Lite 版本。

　　2 Lite版本简介

　　在MiniGUI Lite 版本中，我们可以同时运行多个 MiniGUI 应用程序。首先我们启动一个服务器程序 mginit，然后我们可以从中启动其他做为客户运行的 MiniGUI 应用程序。如果因为某种原因客户终止，服务器可以继续运行。mginit程序建立了一个虚拟控制台窗口。我们可以从这个虚拟控制台的命令行启动其他的程序，甚至可以通过 gdb 调试这些程序。 这大大方便了MiniGUI应用程序的调试。

　　MiniGUI-Lite 区别于 MiniGUI 原有版本的最大不同在于我们可以在 MiniGUI-Lite 程序中创建多个窗口，但不能启动新的线程建立窗口。除此之外，其他几乎所有的 API 都和 MiniGUI 原有版本是兼容的。因此，从 MiniGUI 原有版本向 MiniGUI-Lite 版本的移植是非常简单的。象mglite-exec 包中的程序，其中所有的程序均来自 miniguiexec 包，而每个源文件的改动不超过 5 行。

　　3 Lite版本的设计

　　设计之初，我们确定MiniGUI Lite 版本的开发目的：

　　保持与原先 MiniGUI 版本在源代码级 98% 以上的兼容。

　　不再使用 LinuxThreads。

　　可以同时运行多个基于 MiniGUI Lite 的应用程序，即多个进程，并且提供前后台进程的切换。

　　显然，要满足这三个设计目的，如果采用传统的 C/S 结构对现有 MiniGUI 进行改造，应该不难实现。但传统 C/S 结构的缺陷却无法避免。经过对 PDA 等嵌入式系统的分析，我们发现，某些 PDA 产品具有运行多个任务的能力，但同一时刻在屏幕上进行绘制的程序，一般不会超过两个。因此，只要确保将这两个进程的绘制相互隔离，就不需要采用复杂的 C/S 结构处理多个进程窗口之间的互相剪切。在这种产品中，如果采用基于传统 C/S 结构的多窗口系统，实际是一种浪费。

　　因此，我们对 MiniGUI-Lite 版本进行了如下简化设计：

　　每个进程维护自己的主窗口 Z 序，同一进程创建的主窗口之间互相剪切。也就是说，除了只有一个线程，只有一个消息循环之外，一个进程与原有的 MiniGUI 版本之间没有任何区别。每个进程在进行屏幕绘制时，不需要考虑其他进程。

　　建立一个简单的客户/服务器体系，但确保最小化进程间的数据复制功能。因此，在服务器和客户之间传递的数据仅限于输入设备的输入数据，以及客户和服务器之间的某些请求和响应数据。

　　有一个服务器进程（mginit），它负责初始化一些输入设备，并且通过 UNIX Domain 套接字将输入设备的消息发送到前台的 MiniGUI Lite 客户进程。