ARM Linux的Gameboy模拟器移植和优化研究 05 模拟器, Linux, Java, 而且, 机构

samwalton

　2 SWT+GtkFB图形系统的体系结构
　　2.1 SWT+GtkFB图形系统的体系结构

　　2.1.1 SWT
　　SWT处于体系机构的最上层，它与Java内的AwT和Swing同属于设计图形界面所需的高级函数库。而且SWT针对AWT 以及Swing的一些问题作了改善，如今它已发展成一套与作业系统无关的图形元件函数库。在元件的产生方面采用了适当的模拟，在基本的元件方面是采用原有作业系统的，对于较复杂的元件才用仿真的技术。基于SWT的Java应用程序拥有本地的图形用户界面，并且可以和本地别的应用程序，以及部件集成在一起。
　　SWT是基于Java语言开发出来的高级图形元件库，如图2所示SWT在Java端通过JNI(Java Native InteRFace)技术直接调用native端的GtkFB来使用操作系统的资源，JNI技术使得SWT程序可以与其他语言编写的Native端的代码互相协作，将它们整合在一起；另一方面可使运行在JVM(JAava虚拟机)中的SWT代码调用GtkFB库函数或其他程序；此外利用Invocation API，可将Java虚拟机嵌入到native端的应用中。JNI这个接口是双向的，相当于桥梁和纽带，它将SWT代码和native端的GtkFB代码连接起来。

　　2.1.2 Gtk库
　　如图1所示，GTK会用到几个连接库，如基本数据类型用的Glib库，它是由基础类、核心应用支持类、实用功能类、数据类和对象系统类五个部分组成的。
　　Pango是用于国际化文本的布局和显示的全功能框架。Pango可以处理以非从左到右方向排列的文本，并且可以容易地管理复杂语言，甚至还可以处理根据使用环境而采用不同形式的信函。例如它支持双向文本，用户可以将从左到右的文本和从右到左的文本混合编排；还可有用于确定各种复杂文本(如阿拉伯语和泰米尔语)形状的插件。Pango不仅仅是国际化，而且Pango库在Xft和XRender的支持下能很好地处理抗锯齿字体文本的显示。
　　Pango还支持各种图形格式如libpng，libjpeg，libtiff和Framebuffer port用的FreeType等。实际上GTK提供gdk-pixbuf，gdk和gtk三个连接库，其中Gdk-pixbuf让我们可做相关的图像工作，gdk是窗口绘图系统的抽象层，framebuffer相关的工作大部分在此完成，而gtk则是高层的应用程序接口。

　　Atk(Accessibility Toolkit)可访问性工具箱。GTK充分利用ATK使残障人士(如视力低下或行动不便)与GTK应用程序交互成为可能。
　2.1.3 GtkFB的工作原理
　　DirectFB访问图形硬件设备依赖于操作系统提供的内核接口，即帧缓冲设备Linux(FrameBuffer)。FrameBuffer实际上是用一块硬件来做显卡和软件之间的桥梁，的内核将其开放出来，使用户的程序可以通过块内存来存取显卡。例如设定显示分辨率和色彩数、存取显示内存区等。不同的Linux需要提供针对不同显示硬件FrameBuffer的驱动程序，这就是说DirectFB需要运行于FramBuffer之上，然而Linux内核提供了常见芯片的FrameBuffer驱动。
　　当一个应用程序连接到GtkFB时会调用gtk_init()，如图3所示，此时GtkFB  启动Linux的Framebiffer，设定分辨率和色彩数，接下来打开键盘和鼠标等外设(PDA打开按键和触控屏幕)．然后到特定目录去读取字型，最后对窗口和事件管理作初始化操作。GtkFB可以支持8、16、24、32bpp的framebuffer。

　　为了执行一个特定的图形操作，DirectFB芯片驱动程序将访问图形设备内存映射的I/O端口，并且把命令传递到图形设备卡的加速引擎。实际的硬件加速是完全在用户空间内完成的。
　　2.2 SWT+GtkFB图形系统的优点
　　2.2.1 内存消耗小、运行速度快特别适合嵌入式产品
　　由于GtkFB直接运行在FrameBufer之上，跳过X系统，这样省下了X Server这一部分资源，这使得在内存消耗、运行速度上得到显著提高。另外采用的JNI技术使得程序运行速度、事件的响应有较高的提高，能满足时间要求较为严格的实时应用场合。
　　2.2.2 系统稳定性好
　　SWT 的稳定性，关键是源于SWT 的设计理念。SWT最大化了操作系统的图形构件API，