Avalonia — это?

Avalonia – это кроссплатформенный XAML фреймворк для платформы .NET. Для многих разработчиков на WPF/UWP/Xamarin данный фреймворк будет интуитивно понятен и прост в освоении. Avalonia поддерживает Windows, Linux, macOS, также заявлена экспериментальная поддержка Android и iOS. Развивается проект при поддержке сообщества и является open-source.

Подробнее про фреймворк можно почитать по следующим ссылкам:

• Релиз первой беты кросс-платформенного XAML UI-тулкита Avalonia;
• Релиз кросс-платформенного .NET UI-тулкита AvaloniaUI 0.9;
• Никита Цуканов — AvaloniaUI — первый кроссплатформенный XAML UI-фреймворк с поддержкой .NET Core.

Мотивация для статьи

Автору нравится разработка с помощью WPF/UWP и есть опыт использования в реальных проектах. У данных платформ есть свои плюсы и минусы, но самым главным недостатком было то, что они не являются кроссплатформенными. Долгое время, сосредоточенность компании Microsoft на Windows среде, даже с наличием Mono и выходом Net Core, для многих разработчиков вне мира .net – сохранило стереотип, что C# это только для Windows. И если для back-end – платформа .Net Core, стала действительно решением, то с точки зрения кроссплатформенного десктопа изменений не было. Портирование WinForms и WPF для запуска с под .Net Core, является оптимизацией C# кода, но с точки зрения поддержки Linux/MacOS изменений не было.

Как только появилось свободное время решил попробовать разобраться в фреймворке. Конкретно поводом для статьи стал issue к официальной документации Авалонии на Github.

Сейчас в документации пример сделан непосредственно с помощью библиотеки ReactiveUI и в issue поднимается вопрос о необходимости реализации MVVM паттерна на чистом шаблоне проекта без подключения сторонних библиотек. Именно данную цель преследует эта статья.

MVVM в теории

Про данный шаблон написано достаточно на Хабре (1,2) и в документации Xamarin.Forms, Avalonia, поэтому данный раздел вынесен в спойлер.

Практика

За реализацию приложения возьмем идею отображения популярных фильмов. Сформируем следующие задачи:

1. Отобразить фильмы;
2. Перемещаться между разными наборами фильмов;
3. Использовать подход MVVM.

Задачи выбраны достаточно простыми, чтобы разработчикам не знакомым с WPF/UWP/Xamarin было просто попробовать и запустить приложение. В первом варианте задумки было намного больше функциональности, но каждая из них добавляла новые понятие и охватывало куда больше нюансов и подходов, и цель статьи размывалась.

Инструменты разработки

Для разработки Вам понадобится Visual Studio и плагин Avalonia для нее.
По умолчанию, согласно документации, Avalonia поддерживает .Net Framework и Net Core 2.0+. Для кроссплатформенной разработки нужно выбрать Net Core. Для написания статьи плагин был установлен в Visual Studio 2019, платформой запуска является Net Core 3.0. Выбор проекта Avalonia в Visual Studio 2019:

Начальный вид проекта, добавление стилей и данных

Вот так выглядит проект Avalonia сразу после его создания:

Program.cs – в нем находится функция Main и описываются конфигурации для запуска проекта. В нем указывается непосредственно Application класс App. Данный класс имплементируется в двух файлах:
App.xaml в котором описываются ресурсы доступные всему проекту – формируют класс Application.
App.xaml.cs – code-behind файл, в котором происходит инициализация xaml компонентов и пользовательского интерфейса, с него вызывается MainWindow.
MainWindow представляет собой реализацию класса Window, в code-behind файле можно добавлять обработчики событий (клики на кнопки, выбор из списков и т.п) на элементы интерфейса описанных в MainWindow.xaml.

При запуске приложения, у нас должно появится окно с текстовым сообщение “Welcome to Avalonia”.

Добавление стилей

В статье описание самих стилей опускается, но чтобы выглядело красиво, нужно добавить библиотеку (авторская) в сборку и подключить в проект Авалонии. Для использования в самом проекте, нужно указать стили в файле MainWindow.xaml вот таким образом:

<Window xmlns="https://github.com/avaloniaui"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
        xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
        mc:Ignorable="d" d:DesignWidth="800" d:DesignHeight="450"
        x:Class="Moviewer.MainWindow"
        Title="Moviewer">
  <Window.Styles>
    <StyleInclude Source="avares://Moviewer.Styling/AppStyle.xaml"/>
  </Window.Styles>
   Welcome to Avalonia!
</Window>

Для проверки стилей, создадим хедер приложения:

<Window xmlns="https://github.com/avaloniaui"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
        xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
        mc:Ignorable="d" d:DesignWidth="800" d:DesignHeight="450"
        x:Class="Moviewer.MainWindow"
        Title="Moviewer">
  <Window.Styles>
    <StyleInclude Source="avares://Moviewer.Styling/AppStyle.xaml"/>
  </Window.Styles>

  <Grid RowDefinitions="Auto, *" Classes="mainContainer">
    <Border Classes="header" Grid.Row="0">
      <StackPanel Classes="title">
        <TextBlock Classes="title"> MO </TextBlock>
        <TextBlock Classes="titleYellow"> VIEW </TextBlock>
        <TextBlock Classes="title"> ER </TextBlock>
      </StackPanel>
    </Border>
  </Grid>
</Window>

Вот так оно должно выглядеть после запуска:

Добавляем данные

Данные подготовлены заранее и скачать их можно с репозитория на GitHub. Дальше нужно скопировать в папку проекта Moviewer и в файле Moviewer.csproj добавить следующее:

  <ItemGroup>
    <None Update="Data\**\*\*">
      <CopyToOutputDirectory>Always</CopyToOutputDirectory>
    </None>
  </ItemGroup>

Это необходимо, чтобы при сборке данные добавлялись в исполняемую папку. Проверить себя, можно собрав проект и после найти папку в сборке по такому пути: project-folder/bin/netcoreapp3.0/Data.

Формат данных выглядит так:

Реализуем MVVM

Добавим папку ViewModels и классы ViewModelBase, MainWindowViewModel.cs Для реализации ViewModel необходимо реализовать интерфейс INotifyPropertyChanged. Данный интерфейс используется для отслеживания изменений в Property, определенных в ViewModel. В приложении может быть множество ViewModel, для различных элементов интерфейса, поэтому удобно реализовать интерфейс в классе ViewModelBase, а в ViewModel использовать имплементацию ViewModelBase.

Примечание: существует достаточное количество библиотек (MVVMLight, Prism, ReactiveUI, MVVM Cross), где шаги приведенные выше уже реализованы. В данной статье описывается реализация паттерна в целом. Для Авалонии существует шаблон с использованием ReactiveUI.

    public class ViewModelBase : INotifyPropertyChanged
    {
        public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;

        protected virtual void OnPropertyChanged([CallerMemberName] string propertyName = null)
        {
            PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(propertyName));
        }
    }

В MainWindowViewModel.cs создадим текстовое поле, чтобы использовать binding и проверить, связь между View и ViewModel.

    public class MainWindowViewModel : ViewModelBase
    {
        public string Text => "Welcome to Avalonia";
    }

Для отображения сообщения, в MainWindow.xaml добавим следующую разметку перед закрывающимся тэгом Grid.

  <StackPanel Grid.Row="1">
      <TextBlock Text="{Binding Text, Mode=OneWay}"/>
  </StackPanel>

Последний шаг, связываем нашу форму с ViewModel. В файле App.xaml.cs, указываем DataContext для MainWindow.

        public override void OnFrameworkInitializationCompleted()
        {
            if (ApplicationLifetime is IClassicDesktopStyleApplicationLifetime desktop)
            {
                desktop.MainWindow = new MainWindow()
                {
                    DataContext = new MainWindowViewModel()
                };
            }

            base.OnFrameworkInitializationCompleted();
        }

DataContext – используется для реализации привязки данных, источником данных выступает MainWindowViewModel. В упрощенном понимании, можно сформулировать так: “property описанные в классе MainWindowViewModel, доступны для привязки в MainWindow.xaml”
В MainWindow.xaml с помощью binding мы можем указать текстовому полю наше свойство из MainWindowViewModel. Запуская приложение, вы увидите “Welcome to Avalonia” в левом верхнем углу.
О преимуществах данного подхода можно прочесть в спойлере выше, а о DataContext можно прочитать в следующем блоге.

Реализация Model

На уровне модели мы реализуем: класс фильма

    public class Movie
    {
        public int Id { get; set; }
        public int VoteCount { get; set; }
        public string PosterPath { get; set; }
        public string Title { get; set; }
        public double VoteAverage { get; set; }
        public string Overview { get; set; }
        public string ReleaseDate { get; set; }

        [JsonIgnore]
        public Bitmap Poster { get; set; }
    }

Сервис для получения и обработки данных о фильмах. Создадим папку Services и реализуем загрузку данных. Для работы с json используется Newtonsoft.Json

    public class MovieService
    {
        readonly string _workingDirectory = Environment.CurrentDirectory;
        public async Task<IEnumerable<Movie>> GetMovies(int pageIndex)
        {
            var folderPath = $"{_workingDirectory}\\Data\\Page{pageIndex}";
            var dataFile = $"page{pageIndex}.json";
            var imageFolder = Path.Combine(folderPath, "Images");
            List<Movie> items;

            //read data
            using (var r = new StreamReader(Path.Combine(folderPath, dataFile)))
            {
                var json = r.ReadToEnd();
                items = JsonConvert.DeserializeObject<List<Movie>>(json);
            }

            //load images
            foreach (var item in items)
            {
                var imagePath = Path.Combine(imageFolder, $"{item.Title}.png");
                item.Poster = await GetPoster(imagePath);
            }
            return items;
        }

       private Task<Bitmap> GetPoster(string posterUrl)
        {
            return Task.Run(() =>
            {
                using var fileStream = new FileStream(posterUrl, FileMode.Open, FileAccess.Read) {Position = 0};
                var bitmap = new Bitmap(fileStream);
                return bitmap;
            });
        }

    } 

В GetMovies загружаются данные о фильмах, для загрузки картинок используется GetPoster. На этом логика завершена, дальше обновим ViewModel и View и покажем список фильмов.

Обновление ViewModel и View

GetMovie возвращает Task, поэтому будем NotifyTaskCompletion из Nito.AsyncEx 3.0.1 (Важно использовать именно версию 3.0.1). О том как правильно реализовывать загрузку в ViewModel описано детально в блоге Стивена Клери.
Логика загрузки весьма проста: пока грузятся данные показываем ProgressBar, после завершения загрузки выводим на экран.
Примечание: поскольку данные загружаются локально, то задержки почти нет, поэтому поставим ее сами (на 1 секунду) с помощью Task.Delay(1000).

    public class MainWindowViewModel : ViewModelBase
    {
        private MovieService _movieService;
        public MainWindowViewModel()
        {
            InitializationNotifier = NotifyTaskCompletion.Create(InitializeAsync());
        }

        public INotifyTaskCompletion InitializationNotifier { get; private set; }

        private async Task InitializeAsync()
        {
            _movieService = new MovieService();
            var data = await _movieService.GetMovies(1);
        await Task.Delay(1000);
            MyItems = new ObservableCollection<Movie>(data);
        }

        private ObservableCollection<Movie> _myItems;
        public ObservableCollection<Movie> MyItems
        {
            get => _myItems;
            set
            {
                if (value != null)
                {
                    _myItems = value;
                    OnPropertyChanged();
                }
            }
        }
    }
}

Выведем на экран фильмы, заменив StackPanel в MainWindows.xaml на следующую разметку:

    <Grid Classes="contentContainer" Grid.Row="1">
      <ProgressBar
          VerticalAlignment="Center"
          HorizontalAlignment="Center"
          IsVisible="{Binding InitializationNotifier.IsNotCompleted}"
          Classes="progressBar" IsIndeterminate="True"/>

      <ListBox Classes="movies"
        Grid.Column="1" Grid.Row="1"
        IsVisible="{Binding InitializationNotifier.IsCompleted, Mode=TwoWay}"
        ScrollViewer.HorizontalScrollBarVisibility="Disabled"
        Items="{Binding MyItems}">
        <ListBox.ItemTemplate>
          <DataTemplate>
            <Grid>
              <Grid.RowDefinitions>
                <RowDefinition Height="*"/>
                <RowDefinition Height="Auto" MinHeight="48"/>
              </Grid.RowDefinitions>
              <Image Grid.Row="0" Stretch="UniformToFill" Source="{Binding Poster}"/>
              <Border Grid.Row="1" Classes="title">
                <Grid ColumnDefinitions="*, 0.4*" Margin="4">
                  <TextBlock FontSize="18" Text="{Binding Title}" />
                  <TextBlock FontSize="24" Grid.Column="1" Text="{Binding VoteAverage}"/>
                </Grid>
              </Border>
            </Grid>
          </DataTemplate>
        </ListBox.ItemTemplate>
        <ListBox.ItemsPanel>
          <ItemsPanelTemplate>
            <WrapPanel ItemWidth="340" ItemHeight="480" Orientation="Horizontal"/>
          </ItemsPanelTemplate>
        </ListBox.ItemsPanel>
      </ListBox>
    </Grid>

После этого, при запуске приложения в начале появится ProgressBar, а затем набор фильмов.

Переключаем наборы фильмов

В ViewModel нам нужно добавить параметр страницы Page, который выведем вверху страницы. Интерфейс подписывается на событие PropertyChange и “прослушивает” изменения впоследствии обновляя нужный property:

        private int _page;
        public int Page
        {
            get => _page;
            set
            {
                _page = value;
                OnPropertyChanged();
            }
        }

Примечание: в классическом виде выглядит достаточно громоздко, с помощью различный библиотек (Fody, ReactiveUI) можно выразить это лаконичнее.

Для обработки переключения: вперед, назад необходимо добавить две функции. В них мы будем менять счетчик и вызывать GetMovie с новым его значением. Логика будет идентично той, что и при загрузке, только добавится вычисление страницы. Для удобства вынесем загрузку в отдельный метод, который будет принимать параметр страницы.

         public async Task LoadData(int page)
        {
            var data = await _movieService.GetMovies(page);
            await Task.Delay(1000);
            MyItems = new ObservableCollection<Movie>(data);
        }

Инициализация ViewModel преобразуется в следующий вид:

        private async Task InitializeAsync()
        {
            Page = 1;
            _movieService = new MovieService();
            await LoadData(Page);
        }

Сами функции будут выглядеть так:

        public void NextPage()
        {
            if (_page+1 > 10)
                Page = 1;  
            else
                Page = _page + 1;

            InitializationNotifier = NotifyTaskCompletion.Create(LoadData(Page));
        }

        public void PrevPage()
        {
            if (1 > _page - 1)
                Page = 10;
            else
                Page = _page - 1;

            InitializationNotifier = NotifyTaskCompletion.Create(LoadData(Page));
        }

Условия в начале каждой из функций зацикливает переключение. Дойдя до последней страницы, следующей будет 1 и в обратную сторону. Нажимая на кнопку Prev на первой, мы перейдем на последнюю. Стоит отметить, что в классическом варианте MVVM для обработки действий используются команды (Commands). В Авалонии в отличии от других XAML фреймворков есть возможность привязки не только к командам, но и к методам (как в нашем случае), что порой удобнее, чем создание команд.

Получение новой коллекции остается асинхронной операцией, поэтому мы используем тот же подход, что при инициализации ViewModel, а именно NotifyTaskCompletion. Однако для того, чтобы ProgressBar появлялся при переключении и автоматически обновлялось поле, необходимо InitializationNotifier сделать property, добавив OnPropertyChange():

        private INotifyTaskCompletion _initializationNotifier;
        public INotifyTaskCompletion InitializationNotifier
        {
            get => _initializationNotifier;
            private set
            {
                _initializationNotifier = value;
                OnPropertyChanged();
            }
        }

Для позиционирования элементов используем Grid с 2-мя строками 3-мя колонками. После Grid.Row = “1” добавьте следующее (Важно, чтобы закрывающий тэг > был после новых строчек):

ColumnDefinitions="Auto, *, Auto"
RowDefinitions="Auto, *" >

Расположим ProgressBar по центру

 Grid.Column="1" Grid.Row="1" 

В MainWindow выведем номер страницы и свяжем кнопки и функциями.

      <TextBlock Grid.Column="1"
                 HorizontalAlignment="Center"
                 Margin="4"
                 FontSize="18"
                 FontWeight="Bold"
                 Foreground="#819FFF"
                 Text="{Binding Path=Page}"/>

      <Button Command="{Binding PrevPage}"
        Grid.Row="1" Grid.Column="0"
        Content="PREV"
        Classes="navigation">
      </Button>

      <Button Command="{Binding NextPage}"
            Grid.Row="1" Grid.Column="2"
            Content="NEXT"
            Classes="navigation">
      </Button>

Приложение готово! Автором приложение запускалось на Windows 10, Mint.

Как запустить на Linux

Достаточно установить Net Core, скопировать собранный проект на систему и внутри папки вызвать из консоли dotnet Moviewer.dll (или то название, которое Вы укажете в создании проекта)

Мнение автора про Avalonia

Во время реализации проекта было небольшое опасение, что запуск на разных платформах будет «особенным» и что-то «поедет, сломается». Необходимость разных вариантов сборок, имплементации разных форматов интерфейса ну и слегка стереотипное “ UI разработка на Net только технология Windows”. Приятным удивлением стал запуск приложения в два шага и в том, что абсолютно ничего не нужно было менять. Возможно, если усложнить проект и добавить больше функциональности – разница будет заметна: придется придумывать велосипеды, обходные пути, а с некоторыми проблемами Вы можете столкнутся первыми, но в данном приложении все было гладко.

Отдельной особенностью Avalonia является реализация стилей подобных css. В статье данный аспект не рассматривался. В действительности, это очень удобная реализация для стилей приложение в сравнении с классической в WPF/UWP. Если интересно больше прочитать по стили можно обратится к следующим статьям:

• Стильная Авалония;
• Citrus: Набор стилей для Avalonia;
• A Cross-Platform GUI Theme for Desktop .NET Core Applications

Из минусов можно выделить, что на сегодняшний момент полноценная разработка удобнее с плагином для Visual Studio, так как в ней доступен превьюер. Вы также можете разрабатывать на Linux, но без него. Сейчас усилиями сообщества (ForNeVeR) к Rider ведется разработка плагина к которой может присоединиться любой желающий.

На этом все, надеюсь данная статьи будем Вам полезна, и Вы найдете что-то новое для себя в ней. В конце хочется выразить благодарности:

• друзьям и коллегам, как первым редакторам;
• сообществу Авалонии в телеграм.
• пользователям Larymar и worldbeater за советы и подсказки.