4.11. Десктопные приложения

В РАЗРАБОТКЕНЕ ДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО

Разработчику Архитектору Инженеру

Десктопные приложения - как они создаются?
Десктоп
Толстый и тонкий клиент
Портирование и мультиплатформенность
Виды десктопных приложений - консольное, и иные

Десктоп

Десктоп (от англ. desktop — «рабочий стол») — это термин, обозначающий:

• Физическое устройство: настольный компьютер (в отличие от ноутбука, планшета, смартфона).
• Программное обеспечение: приложения, предназначенные для работы на таких компьютерах — десктопные приложения.
• Интерфейс: графический рабочий стол операционной системы (например, Windows, macOS, Linux), где расположены иконки, панели, окна.

Термин появился в 1980-х годах с развитием персональных компьютеров и графических интерфейсов. Компьютеры стали ассоциироваться с рабочим столом пользователя — метафорой реального стола, на котором лежат документы, папки, инструменты. Apple Macintosh (1984) и позже Windows популяризировали эту концепцию.

Десктопные приложения - это программы, устанавливаемые и запускаемые локально на компьютере пользователя. Они работают независимо от браузера и интернета (хотя могут с ним взаимодействовать). К примеру, Microsoft Word, Photoshop, VLC, Notepad++, Steam, Telegram Desktop.

Кроме десктопных, бывают ещё веб-приложения и мобильные приложения.

Основная особенность десктопных приложений - наличие окна.

Окно — это прямоугольная область на экране, в которой отображается содержимое одного приложения или документа. Позволяет работать с несколькими программами одновременно.

Это часть графического пользовательского интерфейса (GUI) — замена командной строки. Концепция окон была разработана в Xerox PARC в 1970-х годах. Впервые массово внедрена в Apple Lisa (1983) и Macintosh (1984). Позже перенята Microsoft в Windows 1.0 (1985).

Основные особенности десктопных приложений:

• Устанавливаются локально (через инсталлятор, .exe, .dmg, .deb и т.д.).
• Полный доступ к ресурсам компьютера: файловая система, железо (камера, принтер, GPU), реестр (Windows).
• Высокая производительность — прямой доступ к CPU, памяти.
• Могут работать без интернета.
• Поддерживают сложные UI и многозадачность (множество окон, drag-and-drop, горячие клавиши).
• Требуют обновлений (вручную или автоматически).
• Зависят от ОС — Windows, macOS, Linux.

Для разработки десктопных приложений можно использовать почти любой язык:

• C# - WPF, WinForms, MAUI, Avalonia
• C++ - Qt, WinAPI, MFC, wxWidgets
• Java - JavaFX, Swing, AWT
• Python - Tkinter, PyQt, Kivy, PySide
• JavaScript - Electron, Tauri, Neutralino.js
• Rust - Tauri, Slint, Iced
• Go - Fyne, Walk, Gio

Самыми лучшими языками под Windows можно считать именно первые три - C#, C++ и Java. Другие имеют некоторые особенности, но в основном работают медленнее, к примеру, Electron в JS позволяет писать десктопные приложения на HTML/CSS/JS, но они «тяжёлые» (запускают Chromium под капотом). Примеры: VS Code, Slack, Discord.

Программа, запускаемая на компьютере, называется клиентом, который бывает толстым и тонким.

Толстый клиент (Fat / Thick Client):

• Приложение делает большую часть работы локально.
• Хранит логику, данные, UI на компьютере пользователя.
• Минимальная зависимость от сервера.
• Пример: Photoshop, игры, офисные программы.

Тонкий клиент (Thin Client)

• Приложение — в основном интерфейс, логика и данные — на сервере.
• Зависит от интернета и сервера.
• Пример: веб-приложения (Google Docs), терминалы для удалённого доступа.

Десктопные приложения чаще всего — толстые клиенты, но могут быть и гибридными (например, Telegram Desktop — частично локальная логика, частично синхронизация с сервером).

Поскольку десктоп на каждой платформе отличается, порой разработка сначала ведётся под одну платформу, затем адаптируется под другую - это портирование.

Портирование — процесс адаптации программы для работы на другой платформе (например, с Windows на macOS). Требует изменения кода, UI, иногда архитектуры и зачастую бывает трудоёмким. Поэтому программы сейчас пишут изначально с расчётом на возможность работы с разных платформ - это мультиплатформенность.

Мультиплатформенность — способность приложения работать на нескольких ОС без изменений или с минимальными правками. Достигается с помощью кроссплатформенных фреймворков, языков с виртуальной машиной и компиляцией под разные платформы.

Можно выделить следующие виды десктопных приложений:

• Консольные приложения (Console Applications) - работают в терминале/командной строке, не имеют графического интерфейса, используются для скриптов, утилит, серверных задач.
• Графические приложения (GUI Applications) - имеют окна, кнопки, меню, мышь, клавиатуру. Подразделяются на однооконные, многооконные (MDI), системные трей-приложения (фоновые процессы) и полноэкранные приложения (игры, например).
• Сервисы / Демоны (Background Services) - работают в фоне без UI, запускаются при старте системы.
• Плагины / Расширения, которые дополняют функционал других приложений.

Процесс разработки в NET

Прежде, чем приступать к исследованию порядка разработки приложений на платформе .NET, рассмотрим основные технологии, которые используются здесь.

Консольное приложение Приложение, которое может быть запущено в командной строке Windows, называется консольным приложением. Создание консольного приложения — это, в идеале, первый шаг для любого новичка в .Net.

Windows Forms

★ Windows Forms (WinForms) – старейший фреймворк Microsoft для разработки десктоп-приложений под Windows. Он строится на основе библиотеки System.Windows.Forms, которая является обёрткой над Win32 API. Все элементы управления (controls) – это «тяжёлые» окна Windows (HWND). Работает в одном потоке, UI-потоке.

Состав приложения Windows Forms:

• App.cs – точка входа, содержит метод Main(), запускающий приложение;
• Form1.cs / Form1.Designer.cs – главная форма (или любое другое окно). Форма – это класс, унаследованный от System.Windows.Forms.Form;
• Controls – элементы управления (TextBox, Button, Label и т.д.), создаются программно или через дизайнер.

В WinForms всё создаётся в коде или через визуальный дизайнер в Visual Studio.

Основные элементы:

Элемент	Описание
Form	Основное окно приложения
Button	Кнопка
Label	Текстовая метка
TextBox	Поле ввода текста
RadioButton	Переключатели
CheckBox	Чекбоксы
Panel, GroupBox	Контейнеры для группировки элементов
MenuStrip, ToolStrip
StatusStrip	Панель меню, инструментов, статуса

WPF

★ WPF (Windows Presentation Foundation) – современный фреймворк для создания настольных приложений с богатым UI, поддерживающий декларативный стиль разработки через XAML. WPF использует DirectX для отрисовки интерфейса (в отличие от GDI+ у WinForms), поддерживает MVVM паттерн.

Состав приложения WPF:

• App.xaml – точка входа приложения, может содержать ресурсы и перехват событий;
• MainWindows.xaml / Window – основное окно приложения;
• XAML – язык разметки для описания UI;
• Code-behind – файл .xaml.cs, связанный с XAML, содержит логику обработки событий;
• Resources – стили, шаблоны, строки, изображения и т.д., определяемые в XAML.

Основные теги и элементы в XAML:

Тег	Описание
<Window>	Основное окно
<UserControl>	Компонент, не являющийся окном
<Grid>, <StackPanel>
<DockPanel>	Контейнеры компоновки
<Button>, <Label>, <TextBox>	Элементы управления
<Style>	Стили оформления
<Template>	Шаблоны элементов
<Trigger>	Триггеры изменений свойств
<ResourceDictionary>	Хранение ресурсов (стилей, шаблонов и т.д.)
<Binding>	Привязка данных (часть MVVM)

.NET MAUI

★ MAUI (Multi-platform App UI) предназначена для кроссплатформенной разработки приложений для Windows, macOS, Android, iOS. Это эволюция Xamarin.Forms, использующая XAML для описания UI, и один и тот же XAML будет отображаться как нативный элемент на каждой платформе.

Состав приложения MAUI:

• MauiProgram.cs – точка входа, создаёт экземпляр приложения;
• App.xaml / AppShell.xaml – глобальные стили, маршруты, темы;
• MainPage.xaml – главная страница;
• Platforms/ - папка с платформозависимыми настройками;
• Resources/ - стили, изображения, цвета и т.д.

Основные теги в MAUI:

Тег	Описание
<ContentPage>	Одностраничное представление
<Shell>	Для навигации (заменяет NavigationPage и TabbedPage)
<StackLayout>, <Grid>, <FlexLayout>	Контейнеры компоновки
<Label>, <Button>, <Entry>, <Image>	Элементы управления
<Style>	Стили
<ResourceDictionary>	Ресурсы приложения
<OnPlatform>	Платформозависимые настройки
<Routing>	Навигационные маршруты

Сравнительная таблица WinForms, WPF, MAUI

Критерий	WinForms	WPF	MAUI
Язык разметки	Нет (только код)	Есть (XAML)	Есть (XAML)
Платформа	Только Windows	Только Windows	Кроссплатформа
База UI	Win32 API	DirectX	Нативные элементы
Архитектура	Простая, событийная	MVVM, привязки, стили	MVVM, привязки, кросс-платформа
Производительность	Высокая	Высокая	Зависит от платформы
Современность	Устаревающая	Актуальная (но замедляется развитие)	Самая современная
Использование	Простые десктоп-приложения	Богатые Windows-приложения	Мобильные и кросс-платформенные решения

Алгоритм разработки десктопного приложения в .NET

1. Определение целевой платформы и технологии:
   • Windows или кроссплатформа?
   • WinForms (простое), WPF (более богатый UI) или MAUI?
2. Создание проекта в Visual Studio – выбор шаблона, указание имени проекта и пути сохранения.
3. Организация структуры кода:

Для WinForms:

• MyApp/:
• Models/
• Views/
• Controllers/
• Program.cs

Для WPF:

• MyApp:/
• Models/
• ViewModels/
• Views/
• App.xaml
• MainWindow.xaml

Для MAUI:

• MyApp:/
• Models/
• ViewModels/
• Views/
• MauiProgram.cs
• AppShell.xaml

Всегда надо стараться выносить логику в отдельные классы, чтобы код был чище.

4. Проектирование макета приложения. Нужно нарисовать через специальные программы или на бумаге (а то и вовсе в голове) то, какие элементы будут на форме, как пользователь будет взаимодействовать с ними и что они должны выполнять.

Примеры – поля ввода (TextBox), кнопки (Button), Списки (ComboBox, ListBox), Метки (Label), таблицы и прочее.

В WPF и MAUI можно использовать XAML-редактор для прототипирования.

5. Создание формы и расстановка элементов. Используя визуальный конструктор форм (дизайнер), или редактируя XAML напрямую – создаём элементы и настраиваем их свойства. Элементы можно перетаскивать с панели инструментов, а свойства настраиваются через окно Properties.

6. Настройка обработчиков событий. Двойной клик по элементу (кнопке, допустим), создаёт метод в Form1.cs в Windows Forms. Соответственно, в WPF / MAUI настраивается всё в .xaml.cs файле – это специальный класс для обработчиков.

Словом, после создания элементов, нужно их «оживить», добавив методы в коде и привязав их к элементам.

Пример:

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    MessageBox.Show("Вы нажали кнопку!");
}

Здесь мы создали метод button1_Click, который привязан к элементу button1, и выполняет вывод сообщения с текстом. В WPF / MAUI к элементу добавляется атрибут Click в XAML:

<Button Text="Нажми меня" Clicked="OnButtonClicked"/>

а в .xaml.cs создаётся метод который указан в значении атрибута:

private void OnButtonClicked(object sender, EventArgs e)
{
    DisplayAlert("Информация", "Кнопка нажата", "OK");
}

7. Реализация бизнес-логики и работы с данными. Создаются модели (классы, представляющие данные), сервисы (классы для работы с БД, API, логикой), контроллеры / ViewModels (отвечающие за связь между UI и моделью).
8. Проверка зависимостей и качества кода. Здесь нужно убедиться, что все ссылки добавлены, нет ли ошибок в логике, производится отладка, добавляются юнит-тесты, словом – финальные штрихи по оттачиванию «под капотом».
9. Настройка внешнего вида и компоновки. Настраиваются размеры окон, цвета, шрифты, упорядочиваются элементы, применяются стили и темы.
10. Запуск и тестирование. Проект запускается, функции тестируются, выполняется проверка того, как выглядит приложение на разных экранах и исправление багов.

Процесс разработки в Java

Процесс разработки в Java, Jetbrains Idea

Процесс разработки в Python

Процесс разработки в Python

Практическое задание

Попробуйте создать любое десктопное приложение.