§1.3 框架概述¶

一、起因¶

1.1 为什么要写 tkt¶

Python 在图形化程序的开发上除了可以选择内置的 tkinter 之外，实际还有很多优秀的第三方包来支持，如 PySide、PyQT、wxpython 等等，但为什么我还要开发 tkt 呢？

实际上，最开始写 tkt 的目的并非是要构建什么框架，而只是作为一个辅助工具，辅助我自己开发图形化的程序，这在前面也已经讲过了，但随着量的逐渐增加，tkt 也变得像个样子了，于是我的目标不再只是将其作为一个辅助工具，而是作为一个简易的 UI 框架，在帮我实现某些功能的同时，开源出来，让大家一起使用，一起开发。

1.2 为什么选择 tkinter 作为底层¶

你其实可以想一下，Python 已是当今世界上最流行的编程语言了，既然它如此流行，为什么还会选择 tkinter 作为内置的图形化接口呢？

很多人都说 tkinter 丑陋、落后以及性能低下，Python 官方将其内置只是因为它的语法简单。欸，这“语法简单”就很关键了！众所周知，Python 的简单易用就是其出色的特点之一，因此选择同样简单的图形库就非常合理了。当然，这些其实都只是大家的猜测，官方不一定是这样想的。

个人认为，tkinter 的底层，Tk/Tcl 涉及到很多的东西，官方无法将其弃置，所以才会一直选用它。首先，Tk/Tcl 非常小，在 UI 框架里面属于极其轻量级的，此外它跨平台、开源、免费、易用、兼容性非常好，很多库和小工具都与其做了对接。比如使用量最大的开源轻量级数据库 SQLite 就有对 Tcl 的对接，而正好 Python 有个内置库 sqlite3 实现了 SQLite 的接口。

此外，Python 还有多个内置库都使用了 tkinter，如以教育方面著名内置库 turtle 就是以 tkinter 为底层的，还有内置库 idlelib 实现了 Python 打开即用的集成开发环境 IDLE，其底层也是 tkinter。

这些还是内置库的，第三方库也有不少做了与 tkinter 的对接，如 matplotlib、pillow 等。

所以，为什么选择 tkinter 作为 tkt 的底层，原因就很简单了。

二、设计目标¶

2.1 目标由来¶

说完起因了，就该说说 tkt 3 的预期目标了。既然要开发一个 UI 框架，就难免不和其它成熟的 UI 框架去做比较，既然要比较，那就必须要有优势才行。

截至 tkt 2，目标都不是以 UI 框架去定义的，从 tkt 3 开始，才真正地向着一个 UI 框架走。tkt 起初是一个辅助工具，因此它就应该从以前版本的开始，具备一些弥补 tkinter 缺点的功能，于是目标很简单，把 tkinter 很难做的功能给实现出来，并将其封装好，提供简单易用的接口给用户使用。

这一目标和一开源 UI 框架 TomSchimansky/CustomTkinter 很像。从名字上来看，CustomTkinter 可以高度自定义你的 tkinter 程序，tkt 3 的目标也是如此，但这还不够。因为再怎么样，CustomTkinter 的控件都无法脱离 tkinter 的真实控件，这就导致控件数量十分有限，那么该怎么解决这个问题呢？

2.2 主体思路¶

其实，无论任何控件，其归根结底，都是在计算机屏幕上绘制出来的，那些 UI 效果无非就是对绘制出来的图形和颜色加以控制罢了。试想完全把整个窗口当成一个画布，而 UI 就是在上面画画而已。于是，tkt 3 的开发主体思路就定下来了，就是用 tkinter.Canvas 对象来当做窗口，而用户要做的就是在上面“画” UI！

由于一切都是通过画布绘制的，因此理论上可以实现任何控件，限制各位开发者的不再是底层和平台，而是大家的想象力！

三、基本框架¶

3.1 控件构建框架¶

tkt 3 的构建控件基本框架如下图所示：

flowchart LR

    app{{APP}}
    tk(Tk)
    tp1(Toplevel 1)
    tp2(Toplevel 2)
    cv1(Canvas 1)
    cv2(Canvas 2)
    wid1([Widget 1])
    wid2([Widget 2])
    wid3([Widget 3])
    cp1([Component 1])
    cp2([Component 2])
    it1[CanvasItem 1]
    it2[CanvasItem 2]
    _1(More...)
    _2([More...])
    _3([More...])
    _4[More...]
    _5(More...)

    app --> tp1; app --> tp2; app --> tk; app --> _5;
    tk --> cv1; tk --> cv2; tk --> _1;
    cv2 --> wid1; cv2 --> wid2; cv2 --> _2;
    wid2 --> cp1; wid2 --> cp2; wid2 --> _3; wid2 --> wid3;
    cp2 --> it1; cp2 --> it2; cp2 --> _4;

其中圆角矩形包起来的是从 tkinter 中继承而来的对象，半圆矩形的是 tkt 中定义的对象，矩形的是一个特殊对象，即画布元素，在 Python 中体现为一个 int 类型。

这里的控件（Widget）基本可以认为是 tkinter.Widget，但此处的组件（Component）或许需要我解释一下。简单说就是，控件的外观是由这些组件及控件组成的，而组件又是可以细分的，即：

flowchart TB

    1[Component]
    2([Text])
    3([Image])
    4([Shape])
    5[Feature]
    6[Widget]
    7[Widget]

    1 --> 2; 1 --> 3; 1 --> 4;
    7 --> 6; 7 --> 5; 7 --> 1;

特别说明，这里的 Feature 是抽象功能基类，是用来控制控件的功能的。此外，这里的 Text、Image 和 Shape 都是抽象基类，它们下面还有很多细分的类。

3.2 细节处理¶

上面都是在类级别的框架，在组件抽象基类下还可以细分，如 Shape，可以像下面这样构成：

flowchart TB

    1([Shape])
    2[line]
    3[oval]
    4[rectangle]
    5[polygon]
    6[More...]

    1 --> 2; 1 --> 3; 1 --> 4; 1 --> 5; 1 --> 6;

上述的这些 line、oval 并不是类，而是画布的特殊对象，以 int 的形式的存在（上文提到过）。

3.3 整体框架¶

上述两部分讲的都是控件的构建的框架，在 tkt 3 源代码中属于包 core（核心部分）和 standard（标准件） 的内容。除此之外，还有其它的一些包，如：

• animation: 管理动画和控制器函数；
• color: 颜色处理；
• style: 样式数据的解析和处理；
• theme: 存储不同主题的样式文件；
• toolbox: 提供一些实用的工具类和函数；

以及三个扩展包（需要通过额外的方式安装）：

• mpl: 实现和处理 matplotlib 相关的接口；
• media: 实现对带音频视频的播放；
• three: 实现简单的 3D 绘图；

总之，tkt 3 的整体功能极为丰富。