Visual Studio跨平台开发(1)：Hello Xamarin!

前言

应用程序发展的脚步, 从来没有停过. 从早期的Windows 应用程序, 到网络时代的web 应用程序, 再到近几年相当盛行的行动装置应用程序(Mobile Application), 身为C#的开发人员与Visual Studio的使用者. Windows Phone与Windows Store App的开发是否已满足不了你了呢? 如果能夠让你使用C#及Visual Studio 来开发iOS及Android的app. 是否能再度唤醒你的开发魂? Xamain 正是为了这样的需求而诞生的framework.

简介

Xamarin 是由早期的Mono专案演变而来, 原本是在Linux上执行C#程序的一个开放原始码专案. 后来陆续发表支持iOS的Mono Touch framework以及Mono For Android Framework. 因此它在市场上并不是一个新的产品. 2011年, 原本在Novell的Mono专案团队独立成立一家公司, 正式将名称改为Xamarin, 此为Xamarin的由来. Xamarin 具有以下特点:

快速建立原生(Native)的行动装置应用程序 - 通过C#亲和且功能齐全的语言特性, 搭配.NET Framework 的Base Class Library(BCL)的便利性. 让开发人员能以最高的生产力开发行动装置应用程序. 目前Mono支持C# 5.0的语言规范,这意味着开发人员可以用您熟悉的Lambda Expression, LINQ 甚至是Async/Await的非同步处理.
程序代码共用 - 现行由Objective-C所开发的iOS应用程序以及由Java所开发的Android应用程序, 无法达到程序代码共用. Xamarin则是採用C#撰写, 因此通过良好的设计, 可以在不同平台间共用商业逻辑以及资料存取等程序, 毋需重新撰写. 除了省下重新撰写的时间成本外, 对于版本维护及一致性也有相当大的助益.
与Visual Studio 整合 – Xamarin 提供了Visual Studio 2010/2012的plug-in, 让原本就熟悉Visual Studio的开发者不用再熟悉其他的开发工具. 在建立专案时, 可以直接建立iOS及Android的专案范本. 当然, 开发团队也可以将iOS及Android的程序代码纳入到ALM, 使用Team Foundation Server进行版本及建置的管理.
确保第一时间更新 – Xamarin 对于iOS及Android的版本更新不遗余力, 在iOS SDK 5.0, 6.0以6.1, 都与Apple在同一天发表对应的Framework版本, 7.0也承诺会在同一天发表. 而Android方面, Xamarin甚至将Android的原始码, 从原本的Java改由C#重新撰写, 而且效能也得到大幅的提升.
原生的应用程序效能 – Xamarin 针对iOS及Android平台开发编译器. 将C#程序代码直接编译成ARM CPU的机器码. 因此效能将与原生模式开发的应用程序相比, 没有不同. 而在Android 系统上, 由于Xamarin 不使用Android的Dalvik 虚拟机器, 改为采用CLR, 经测试其效能更甚于原生的应用程序.

系统需求

iOS :由于Apple限制iOS应用程序编译都需要通过Xcode, 因此需要1台MAC的机器作为Build Host.
- Windows 7 或更新的作业系统版本
- Visual Studio 2010 / 2012
- OS X Lion 或更新的作业系统版本
- Xcode IDE 以及 iOS SDK

Android :对于Android开发, 则可以完全在Windows 上进行. 其系统需求如下:
- Windows 7 或更新的作业系统版本
- Java SDK
- Android SDK
- Xamarin.Android for Visual Studio

安装Xamarin

无论是在Windows或是MAC上安装Xamarin都相当简单, 只要在http://xamarin.com/download上填入名称及Email账号, 便可以进行下载. 而只要依照安装精灵点选下一步, 就可以将Android SDK等相关元件安装好.

Windows 版安装画面：

MAC版安装画面：

Xamarin 是一个商业的Framework, 但您可以完整试用30天, 或是使用免费版本. 但免费版本限制开发人员编译后的IL code大小不能超过32K, 且无法使用Visual Studio进行开发(只能使用Xamarin提供的Xamarin Studio).

安装好Xamarin之后, 需要注册一个Xamarin账号进行启动.

1. 开启Visual Studio, 点选工具=>Xamarin Account

2. 若先前已经注册过Xamarin账号(请注意, Xamarin账号与先前下载所填的Email不同), 请直接输入账号密码登入,若您是第一次使用, 请申请新的Xamarin账号.

登入后便可以开始开发Android及iOS应用程序!!

使用Visual Studio 开发Android HelloWorld!

使用Xamarin 开发Android应用程序可以说是相当的方便, 不仅支持在Visual Studio中使用拖曳的方式设计使用者界面, 还整合了如AVD及SDK Manager等工具. 废话不多说, 开始我们在Visual Studio上的第1个Android程序吧~

1. 在Visual Studio中新增专案, 在专案范本中, 请展开C#节点, 你会发现专案范本会多出Android及iOS类型的专案范本, 我们在这个范例中选择”Android Application”, 并在名称中输入"HelloDroid” (当然您可以改成任何您想要的名称)

2. 专案建立后, 您会发现工具列中多出几个项目:

说明如下(由左至右):

目标装置：可以选择将目前的专案部署到哪一个装置, 预设的"Prompt for Device”则是会在开始除错/部署时, 弹出视窗供使用者选择. 若有接上实体装置, 也会出现在此选单中.

装置记录：可以挑选装置并显示目前装置的活动记录.

开启Android 虚拟装置管理员(AVD), 通过此管理员, 您可以新增,开启或编辑Android模拟器.

Android SDK管理员：由于Android版本(API Level)众多, 您可以在这个管理界面,安装所需的SDK版本及元件。

3. 预设的专案中会內建一个Button控制项并写着"Hello World, Click Me!”, 开启专案下的Resources->Layout->Main.axml可以进行页面的设计。

4. 而此范例的主要程序代码则是Activity1.cs, 直接通过下图的注解来说明：

看到这样的程序代码, 我想大家应该都不会感到陌生. 笔者有一些学员跟我说, 感觉跟开发Windows Form应用程序很像~~

Activity1.cs 相当于MVC分层的Controller. 通过SetContentView方法, 告诉系统要载入哪一个页面. 接着通过FindViewById方法取得画面上按钮的物件实体. 接着便可以针对按钮的属性或方法撰写相关的程序代码, 或是处理按钮的事件. 如上图所示, 预设的范例是使用匿名方法, 我们将它注解后, 改用Lambda Expression来撰写.

5. 接着按下F5, 便可以开始进行除错, 若没有预先开启Android模拟器, 则Running devices列表会是空的, 这时可以点击下方的"Start emulator image”链接来启动模拟器.

6. 执行结果如下：

是不是相当简单呢? 接下來我们来开始iOS的Hello World.

使用Visual Studio 开发iOS HelloWorld!

与开发Android不同, 目前Xamarin尚未支持在Visual Studio中设计应用程序页面, 但官方表示目前已在研发当中, 并会在不久之后的版本提供此功能. 因此目前iOS专案的UI设计必须通过MAC的Interface Builder (XCode的一部份), 或是直接在程序中宣告控制项的位置及大小, Visual Studio中的HelloWorld Application便是使用此方法.

1. 在Visual Studio 中新增专案, 在专案范本中选择iOS下的iPhone, 并在右边的范本中选择HelloWorld Application, 接着指定专案名称(此处为HelloIOS)

2. 第一次开启iOS专案时, Xamarin会提示使用者只有在商业版或更高的版本才能在Visual Studio中开发iOS专案.

接着Xamarin便会自动启用试用版本的授权, 启动完毕后, 会提示使用者Visual Studio将会重新启动.

若您MAC上的Xamarin授权尚未启动, 将会看到系统提示, 说明Build Server(也就是MAC)尚未启用授权. 此时按下Activate按钮可能沒有作用, 请依照下面的步驟, 在MAC上启用Xamarin授权.

3. 由于Xamarin在MAC上预设是以免费版本开启. 因此可以通过以下方法强制启用Xamarin试用授权. 首先在MAC的Finder开启Xamarin Studio

新增一个专案, 选择iPhone =>Single View Application. 专案建立后, 点击功能表中的专案=>Profile - Mono

此时会看到授权启用的画面. 当完成启用后, 我们就可以回到Visual Studio来指定我们的Build Host.

4. 在Visual Studio的工具=>选项中, 可以看到多出了一个Xamarin节点, 点击Xamarin下的iOS Settings, 在右边可以指定Mac Build Host.您可以直接输入MAC的电脑名称或IP位址, 或按下Configure 进行设定.

在设定视窗中, Xamarin会搜寻同一网段中已安装并启用Xamarin的MAC机器. 若状态显示为"Ready", 请按下Connect进行连线.

若状态不是"Ready”, 可以按下Diagnose按钮进行连线诊断. 如下图所示, 若某一个或多个项目无法通过连线诊断, 则会出现failed, 您可以展开failed的项目了解失败的原因.

5. 请在组态管理中, 将平台设定为iPhoneSimulator,预设为部署至实体机器, 但这需要向Apple申请付费的开发者账号.

接着在工具列中, 可以选择iOS 模拟器的版本, 右边绿色打勾的符号表示已与MAC Build Host的连线正常, 若是反灰的状态, 请按一下右边的图示重新与指定的Build Host连线.

5. 开启专案中的MyViewConrtoller.cs文档. 在此范例中, 同样是在画面中间放置一个Button控制项(在iOS中的类別名称为UIButton)并显示点击的次数. 由于我们是在程序中产生控制项, 因此有部份程序代码是在声明物件的布局属性, 请参考下图中程序代码的注解：

6. 接下来才是范例程序的重点, 若您是在XCode中设计好UI, 则可以取代上面的程序.

如同先前Android的HelloWorld, 在iOS中, 按钮的点击事件不叫Click, 而是TouchUpInside, 因此我们通过此事件的处理, 在使用者点击了按钮后, 改边按钮的显示文字(使用UIButton的SetTitle方法). 最后将Button控制项通过View.AddSubview方法加入到画面当中.

执行结果如下：

跨平台开发简介

作为一个跨平台的解決方案, 使用Visual Studio 搭配Xamarin开发行动装置应用程序具有以下特色：

可以在同一个方案中包含所有平台的专案：包括Windows Phone, Windows 8 Store App, iOS以及Android. 如下图所示：

程序代码共享：在设计时, 将与平台无关的商业逻辑、服务存取、资料存取以及资料层从界面抽离出來, 如下图所示：

底下说明如何才能达成上述的专案整合以及程序代码共用, 首先来看看架构示意图：

从上述的示意图, 我们可以看到, 左半边是可以抽离出来的共用程序代码, 这部份将独立成一个专案, 并只加入常用的组件(如Base Class Library), 若有部份程序代码使用到与平台相关的组件或技术, 可以在程序代码中加入条件式编译的指示词, 供各平台直接使用, 不需要进行修改.

而在各平台的专案中, 可以通过档案连接的方式, 将共用程序代码的部份连接到各平台专案. 但由于目前Visual Studio并没有提供可以同时设定多个档案或整个资料夹连接的方式, 因此若每个档案都要手动连接, 其实是较不实际的. 而且日后共用程序代码专案若有档案的异动, 如新增或刪除. 各平台专案并不会同步更新. 此时我们可以通过1个叫做”Project Linker 2012”的扩充功能进行协助(它也有对应Visual Studio 2010的版本).

安装好Project Linker后, 我们便可以在各平台专案点击滑鼠右键=>Add project link

接着选择来源专案, 之后便会为来源专案的每个资料夹及档案进行连结.

连结的档案在Visual Studio中都会有个蓝色箭头的图示

通过上述的设定后, 便可以在各平台专案共用程序代码. 在开发平台专案时, 只要对使用者界面以及针对控制项的操作撰写程序即可. 对于商业逻辑, 资料存取的部份则可以在各平台共用, 这是使用原生的开发方式(Objective-C, Java)所无法达到的. 实际执行结果如下：

结语

本文说明了Xamarin 的特色以及开发架构. 希望通过简单的范例让第一次接触的开发人员能够立即着手进行安装及开发. 在接下来的系列文章中, 将会介绍如何使用Xamarin及Visual Studio 使用iOS以及Android的基本控制项及多页面的串接.