借助RubyGnome2库进行GTK下的Ruby GUI编程的基本方法

前言
随着RubyGnome2库越来越完善，以及ruby1.9的性能提升，用Ruby编写GUI程序渐渐从我的业余爱好转为我工作的一个重要部分。
 
用Ruby写程序确实很有乐趣，它可以让你的想法快速地以一种优雅的方式实现。本文介绍的一个gem就是一个例子，用很少的代码，实现很有趣的功能，让编写Ruby GUI程序变得轻松愉快。
 
RubyGnome2介绍
 
虽然我以前也曾经多次地介绍过RubyGnome2，但我还是想再一次地推荐RubyGnome2，它实在是使用Ruby编写GUI程序的首选。
 
RubyGnome2是GTK+库的一个ruby扩展。它对GTK+的对象模型仔细地用Ruby的方式进行封装，保留了GTK+ API命名方式和含义，因此GTK+的文档对于RubyGnome2也是适用的---尽管我认为RubyGnome2的文档已经做得非常不错了，需要回去借鉴GTK文档的地方实在不多。
 
虽然GTK本身是由C编写的，但它有一套完整的精心设计对象体系，使得它的GUI元件可以非常灵活的自由组合，以实现复杂的，功能强大的界面。
 
由于GTK非常重视它的对象体系的灵活性，因此刚开始使用GTK编程并不容易。很多时候表面上看起来很简单的一个功能，在GTK里面却要绕几个弯才能实现。例如要设置一个label的字体，要通过Pango来实现，Pango接管了GTK的所有字体渲染事务....这种“多绕几个弯”的情况很多，它确实使得编写GTK程序不那么直接了当。但换来的是整个GTK系统变得非常灵活，以较少的代价实现强大的功能，在跨平台，换肤，国际化上面都有很好的表现。
 
RubyGnome2继承了GTK的所有特点，包括优点和缺点。
 
GUI布局
GTK程序的布局很灵活，有许多种容器可选择。在布局的时候，大多数都是推荐相对位置而不是绝对位置，这样GUI程序可以更好的适应不同分辨率的屏幕，也有利于特定风格对UI的fine tune。
最常见的容器就是“盒子”，包括“水平盒子”和“垂直盒子”。将可视的UI元件放入“盒子”，不同的“盒子”互相组合叠放就可以构建出目标布局。
 
理论上用盒子就可以构建任何相对位置布局，但是为了方面，GTK还提供了像table这样的更高级的容器。
 
盒子模型对于许多刚开始GTK编程的人觉得很难适应，即使用了可视化布局工具例如Glade，初学者也往往被盒子模型困扰。可视化布局器最擅长的是固定位置布局。对于相对位置布局，很多时候用代码构建界面比用Glade反而来的快捷方便。
 
但是用代码构建界面有一个显著的缺点，那就是“不直观”，即很难从代码中看出UI布局，这样会给后期维护以及变更带来麻烦。
 
有一些GUI库如Shose，用builder风格的代码来描述UI，使得UI布局可以通过代码形象地体现出来，如以下这个例子来自shooose.net：

Shoes.app {
 stack(:margin => 4) {
  button "Mice"
  button "Eagles"
  button "Quail"
 }
} 

这样，我们就可以从代码中一下子看出UI布局了。
 
builder风格的代码和HTML很类似，对于熟悉HTML的web界面设计者来说，可视化的编辑器并没有多大的必要。
 
 
RubyGnome2没有为我们提供builder方式的布局，因此UI代码写起来就像：

class MyWin < Gtk::Window
 def initialize
  super
  vbox = Gtk::VBox.new
  btn_mice = Gtk::Button.new 'Mice'
  vbox.pack_start btn_mice
  btn_eagles = Gtk::Button.new 'Eagles'
  vbox.pack_start btn_eagles
  btn_quail = Gtk::Button.new 'Quail'
  vbox.pack_start btn_quail
  add vbox
 end
end

从上面的代码中很难一下子看出UI布局。
 
如果也为RubyGnome2构建一个builder风格的布局器，那么代码就会变成：

class MyWin < Gtk::Window 

 def initialize
  super
  add my_layout
 end 

 def my_layout
  vbox do
   button 'Mice'
   button 'Eagles'
   button 'Quail'
  end
 end 

end

嗯，这个代码就和Shose差不多了，可以从代码中一眼看出UI布局。
 
本文所介绍的GtkSimpleLayout其功能之一就是为RubyGnome2提供builder风格的布局器。
 
GtkSimpleLayout布局器
这个简单的布局器原先只有200行不到的代码，我经常是直接拷贝到项目中使用。后来逐渐添了些功能，觉得它变得更有用了，于是便发布到github生成gem，方便感兴趣者使用。
 
Source: git://github.com/rickyzheng/GtkSimpleLayout.git
or:
gem source -a http://gems.github.com && gem install rickyzheng-GtkSimpleLayout
 
以下是主要功能介绍以及简单例子。
 
提供Builder风格布局
正如上面的例子中所介绍的，GtkSimpleLayout为RubyGnome2带来了builder风格的布局功能，只需要为布局的类扩展GtkSimpleLayout::Base即可，一个完整的例子：

require 'gtk2'
require 'simple_layout' 

class MyWin < Gtk::Window
 include SimpleLayout::Base
 def initialize
  super
  add my_layout
  signal_connect('destroy') do
   Gtk.main_quit
  end
 end 

 def my_layout
  hbox do
    label 'Hello, '
    button 'World !'
   end
 end
end

MyWin.new.show_all 
Gtk.main  
 
 
从上面的例子中可以看出，GtkSimpleLayout并没有改变RubyGnome2程序的主框架，它只是一个扩充。
 
 
属性设置
在放置UI元件的时候，往往需要设置初始属性，或者要指定布局参数。GtkSimpleLayout用Hash来传递这些属性与参数，例如：

vbox do
 button 'sensitive = false', :sensitive => false # 初始为disable状态
 button 'expand space', :layout => [true, true] # 指定这个button填充剩余空间
end

上面这个例子中，第一个button的初始状态为disable。 ":sensitive => false"这个参数最终被转换成属性设置：Gtk::Button#sensitive=false，至于Gtk::Button有那些属性可以设置，请参阅RubyGnome2 API文档或GTK文档。GtkSimpleLayout在这里只是作一个简单参数的转换而已。
 
第二个button的":layout => [true, true]"有点特殊。":layout" 参数是GtkSimpleLayout的保留参数，它会被转换成当这个UI被放入容器时候的参数。这个例子中，容器是vbox(Gtk::VBox)，默认的加入方法是Gtk::VBox#pack_start，这个例子中的[true, true] 最终会被传递到pack_start，因此这个button在被加入vbox的时候调用的方法以及参数是："Gtk::VBox#pack_start( button, true, true)"。
 
因此，要使用GtkSimpleLayout，就首先要熟悉RubyGnome2的各个元件，容器的用法，以及参数。当你熟悉了RubyGnome2以后，用GtkSimpleLayout就会非常简单。
 
批量属性设置
在UI布局的时候，经常碰到要对一组UI元件设置相同的属性的情况，例如：

hbox do
  button 'C', :layout => [false, false, 5]
  button 'D', :layout => [false, false, 5]
  button 'E', :layout => [false, false, 5]
end

这个时候，可以用"with_attr"来简化：

hbox do
 with_attr :layout => [false, false, 5] do
  button 'C'
  button 'D'
  button 'E'
 end
end

特殊容器
有些容器的放置子元件的时候有 特殊要求，例如Gtk::HPaned，左边子窗口要用Gtk::HPaned#add1()来添加，右边的用Gtk::HPaned#add2()。对于这种容器，GtkSimpleLayout要特别对待，就以hpaned为例：

hpaned do
 area_first do
  frame 'first area'
 end
 area_second do
  frame 'second area'
 end
end

需要特殊对待的容器有：
hpaned/vpaned : 用area_first和area_second来添加子窗口。
table : 用grid来填充格子。
nodebook : 用page来添加子页。
 
标识UI元件
GtkSimpleLayout用":id => ??"这个参数为UI元件进行标识，例如：

hbox do
 button 'first', :id => :btn_first
 button 'second', :id => :btn_second
end

之后，可以用component()函数取得这个UI元件：

my_first_button = component(:btn_first)
my_second_button = component(:btn_second) 

...
my_first_button.signal_connect('clicked') do
 puts "first button clicked"
end 

my_second_button.signal_connect('clicked') do
 puts "second button clicked"
end 

如果嫌麻烦，GtkSimpleLayout还提供了expose_components()用于自动将所有已标识的元件添加为实例读属性(getter)：

expose_components() # 将自动添加btn_first和btn_second这两个读属性(getter)。

...
btn_first.signal_connect('clicked') do
 puts "first button clicked"
end 

btn_second.signal_connect('clicked') do
 puts "second button clicked"
end

自动事件响应映射
如果你嫌显式调用signal_connect来注册事件麻烦，那么GtkSimpleLayout为你提供了自动事件响应映射的功能：

require 'gtk2'
require 'simple_layout' 

class MyWin < Gtk::Window
 include SimpleLayout::Base
 def initialize
  super
  add my_layout
  register_auto_events() # 注册自动事件响应映射
 end 

 def my_layout
  hbox do
   button "First', :btn_first
   button "Second", :btn_second
  end
 end 

 # 事件响应函数
 def btn_first_on_clicked(*_)
  puts "First button clicked"
 end 

 # 事件响应函数
 def btn_second_on_clicked(*_)
  puts "Second button clicked"
 end 

 # 退出事件响应函数
 def self_on_destroy(*_)
  Gtk.main_quit
 end
end

最后那个'self‘是指宿主容器。
 
UI分组
有时候你希望对UI元件进行分组，这样就可以对同一组的UI元件进行控制，如使能或禁止整个组。GtkSimpleLayout允许你在布局的时候指定UI组。
GtkSimpleLayout的UI分组规则如下：
默认情况下，已命名的容器（即传入了:id参数）自动对自己所属的子元件建立一个组，组名就是容器明。
如果容器传入:gid=>??参数，则以此名称为所属子元件建立组。
允许多个容器的:gid名字相同，这种情况下所属子元件将归为同一个组。
可以用“group”来显式对UI分组，group可以看作是一个虚拟的容器。
用component_children(group_name)来获取UI组。
 
由于UI分组的例子比较长不在此列出，请参阅源码中的examples/group.rb文件
 
 
UI与逻辑代码分离
由于GtkSimpleLayout潜在地迫使使用者分离界面代码和逻辑处理（或事件响应）代码，使得整个程序的层次结构更加清晰。对于界面元件比较多的程序，可以很方便的分区进行layout，因为layout的结果还是容器，这个容器又可以放入其他容器组合成更复杂的界面。
 
由于GtkSimpleLayout并不改变RubyGnome2的程序结构，你可以选择在你的程序中部分或全部使用GtkSimpleLayout。虽然本文所提供的例子都是静态布局，但由于GtkSimpleLayout是存代码构建UI，因此你完全可以在布局的时候传入变量，进行动态布局和动态生成UI，而仍然保持UI代码的“可视化”。
 
 
有兴趣者可以看看GtkSimpleLayout实现的代码，不过300行而已，这就是Ruby的魅力。
 
最后，贴上一个计算器的界面部分的代码例子，你能从代码中看出UI布局么？

require 'gtk2'
require 'simple_layout' 

class MyWin < Gtk::Window
 include SimpleLayout::Base
 def initialize
  super
  add my_layout
  signal_connect('destroy') do
   Gtk.main_quit
  end
 end 

 def my_layout
  vbox do
   with_attr :border_width => 3 do
    hbox do
     entry :id => :ent_input, :layout => [true, true, 5]
    end
    hbox do
     frame do
      label 'M', :set_size_request => [20, 20]
     end
     hbutton_box do
      button 'Backspace'
      button 'CE'
      button 'C'
     end
    end
    hbox do
     vbutton_box do
      button 'MC'
      button 'MR'
      button 'MS'
      button 'M+'
     end
     with_attr :layout => [true, true] do
      number_and_operators_layout
     end
    end
   end
  end
 end 

 def number_and_operators_layout
  vbox do
   [ ['7', '8', '9', '/', 'sqt'],
    ['4', '5', '6', '*', '%'],
    ['1', '2', '3', '-', '1/x'],
    ['0', '+/=', '.', '+', '=']].each do |cols|
    hbox :layout => [true, true] do
     cols.each do |txt|
      button txt, :set_size_request => [20, 20], :layout => [true, true]
     end
    end
   end
  end
 end 

end

MyWin.new.show_all 
Gtk.main

Enjoy it :-)