什么是 Compose Multiplatform？全面解析 – wiki基地

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什么是 Compose Multiplatform？全面解析跨平台 UI 开发的新篇章

在现代软件开发的浪潮中，跨平台开发一直是开发者们追求效率和广阔用户覆盖的重要目标。从早期的基于Web视图方案，到后来的React Native、Flutter等框架的崛起，跨平台技术一直在不断演进。然而，开发者们常常面临一个两难选择：是为每个平台（如Android、iOS、Desktop、Web）单独构建原生应用，以获得最佳性能和用户体验，还是采用跨平台框架，牺牲部分原生特性和性能，以换取代码共享和开发效率？

JetBrains，作为Kotlin编程语言的创造者和IntelliJ IDEA等知名开发工具的提供商，正试图通过 Compose Multiplatform (CMPT) 来回答这个问题，并为跨平台UI开发开辟一条全新的道路。

那么，究竟什么是 Compose Multiplatform？它与我们熟知的Jetpack Compose有何关联？它是如何工作的？又带来了哪些优势和挑战？本文将对 Compose Multiplatform 进行一次全面的、深入的解析。

1. 揭秘 Compose Multiplatform 的本质

简单来说，Compose Multiplatform 是 JetBrains 基于 Google 的 Jetpack Compose UI 框架，并将其扩展到 Kotlin Multiplatform (KMP) 生态系统中，从而 enabling 开发者使用 Kotlin 语言和 Compose 的声明式 UI 方法，在 Android、iOS、Desktop (Windows, macOS, Linux) 和 Web 等多个平台上构建具备原生外观和感觉的用户界面。

理解 Compose Multiplatform，首先要理解两个核心概念：

  1. Jetpack Compose： 这是 Google 为 Android 开发引入的一种现代声明式 UI 工具包。它彻底改变了 Android UI 的构建方式，用 Kotlin 函数（Composable）取代了传统的 XML 布局和命令式 View 操作，使得 UI 代码更加简洁、直观和响应式。Compose 的核心思想是：给定一个状态，UI 就会自动呈现对应的样子。当状态变化时，Compose 会智能地“重组”UI，只更新需要改变的部分。
  2. Kotlin Multiplatform (KMP)： 这是 JetBrains 开发的一项技术，允许开发者在不同平台（JVM, Android, iOS, JavaScript, Native executables）之间共享业务逻辑代码。KMP 的理念是“共享业务逻辑，为特定平台实现 UI”。它通过 expect 和 actual 关键字来处理平台差异性，开发者可以编写一次核心逻辑（如数据处理、网络请求、状态管理），然后在Android、iOS等平台复用，而 UI 部分则通常需要为每个平台单独实现。

Compose Multiplatform 正是将 Jetpack Compose 的声明式 UI 模型与 Kotlin Multiplatform 的跨平台能力结合起来的产物。它的目标不仅仅是共享 UI 代码的“描述”，更重要的是利用 Compose 的强大绘制能力和跨平台渲染技术，在不同平台上呈现出原生级别的高性能和原生平台的用户体验。

与其他一些跨平台框架（如 React Native 倾向于使用平台原生的 UI 组件，或 Flutter 倾向于完全自绘像素）不同，Compose Multiplatform 的策略是：在 Android 上，它直接使用成熟的 Jetpack Compose Android 实现；在 Desktop、iOS 和 Web 上，它则利用底层的图形库（主要是 Skia，一个高性能的 2D 图形库）来绘制 UI 元素。这意味着在 Desktop 和 iOS 等平台上，Compose Multiplatform 并不是简单地包装原生控件，而是基于共享的 UI 描述，通过 Skia 绘制引擎在不同平台上进行高效渲染。这使得开发者能够实现高度定制化的 UI，同时保持跨平台的一致性和高性能。

2. Compose Multiplatform 的工作原理：深层解析

要全面理解 CMPT，我们需要深入探讨它是如何在不同平台上实现 UI 共享和渲染的。

2.1 基于 Kotlin Multiplatform 的架构

CMPT 的基石是 KMP。一个典型的 CMPT 项目结构会包含多个模块：

  • common 模块： 这是共享代码的核心区域。在这里，你可以编写业务逻辑（如 ViewModel、数据仓库、数据模型、网络层等），以及跨平台的 UI 声明。是的，Compose Multiplatform 允许你在 common 模块中定义通用的 @Composable 函数、状态管理（如 StateFlow）、数据类等，这些构成了 UI 的蓝图。
  • android 模块： 包含 Android 平台的特定代码。在这里，你会有一个 Android Application 入口，它会调用 common 模块中定义的共享 UI Composable 函数。这里直接使用了成熟的 Jetpack Compose Android 运行时和渲染引擎。
  • desktop 模块： 包含 Desktop 平台的特定代码。通常会有一个 main 函数作为应用程序入口。它会启动一个窗口，并在其中渲染 common 模块中定义的共享 UI。在 Desktop 上，Compose Multiplatform 使用 Skia 库进行 UI 绘制，并集成到 Swing/AWT 或其他原生窗口管理系统。
  • ios 模块： 包含 iOS 平台的特定代码。与 Desktop 类似，它会通过调用 common 模块中的共享 UI Composable 函数来渲染界面。Compose Multiplatform 在 iOS 上也主要依赖 Skia 进行绘制，并集成到 UIKit 或 SwiftUI 视图层中。Kotlin/Native 用于编译 iOS 原生可执行文件。
  • web 模块 (Experimental)： 包含 Web 平台的特定代码。它通常使用 Kotlin/JS 编译到 JavaScript，并在浏览器中渲染 UI。Compose Multiplatform for Web 也在不断发展，同样依赖于 Skia 的 WebAssembly 版本进行绘制。

这种架构保证了业务逻辑的最大化共享，同时允许开发者在需要时编写平台特定的代码来处理诸如访问平台 API（文件系统、相机、传感器等）、集成原生视图或实现平台特定的 UI 细节。

2.2 声明式 UI 与跨平台渲染

Compose 的核心是声明式 UI。开发者描述的是 UI 应该是什么样子，而不是如何一步一步地改变它。例如，你写 Text("Hello")，Compose 就知道要显示一段文本“Hello”。当你想改变文本时，你只需要改变背后的状态（比如一个 MutableState），Compose 会自动检测到状态变化，并重新执行相关的 Composable 函数，从而更新 UI。

Compose Multiplatform 将这一强大的模型带到了所有支持的平台。开发者在 common 模块中编写一套声明式的 UI 代码，例如：

“`kotlin
@Composable
fun App() {
var text by remember { mutableStateOf(“Hello, Compose Multiplatform!”) }
Column {
Button(onClick = { text = “Hello, ${getPlatformName()}!” }) {
Text(“Click me”)
}
Text(text)
}
}

expect fun getPlatformName(): String // 在 common 模块声明
“`

然后，在每个平台的模块中实现 getPlatformName() 的 actual 版本：

“`kotlin
// androidMain
actual fun getPlatformName(): String = “Android”

// desktopMain
actual fun getPlatformName(): String = “Desktop”

// iosMain
actual fun getPlatformName(): String = “iOS”
“`

在 Android 上，App Composable 会被 Jetpack Compose Android 运行时渲染，它会利用 Android 系统的 Canvas API 或 View 系统来绘制和布局。

在 Desktop 和 iOS 上，App Composable 会被 Compose Multiplatform 运行时解析，并使用 Skia 图形库将 UI 元素（如 Button、Text、Column）绘制到底层的 Canvas 上。这意味着 Button 的样式、文字的渲染、布局的计算等都是由 Compose Multiplatform 自身完成的，而不是调用平台原生的 Button/Label 控件。这保证了跨平台 UI 的一致性，同时提供了更高的定制自由度。

在 Web 上，类似地，Compose Multiplatform 会将 UI 渲染到 HTML Canvas 元素中，利用 Skia 的 WebAssembly 版本进行绘制。

2.3 渲染引擎：Skia 的作用

Skia 是一个高性能的 2D 图形库，由 Google 开发，被广泛用于 Chrome、Android、Flutter 等众多项目中。Compose Multiplatform 在 Desktop、iOS 和 Web 上选择 Skia 作为主要的渲染引擎是其实现“原生外观和感觉”的关键。

通过 Skia，Compose Multiplatform 可以直接控制屏幕上的像素绘制，从而：

  • 实现高度定制化的 UI： 不受限于平台原生控件的样式限制。
  • 确保跨平台 UI 的一致性： 同一套 Composable 代码，在不同平台上通过 Skia 绘制出来的效果高度相似。
  • 获得高性能的绘制能力： Skia 是一个经过高度优化的图形库。

在 Android 上，Jetpack Compose Android 已经有其成熟的渲染管道，通常会直接利用 Android 系统的图形能力，但这并不妨碍 CMPT 在 Android 上无缝集成。

2.4 平台互操作性 (Interoperability)

尽管 Compose Multiplatform 致力于提供一套跨平台的 UI 解决方案，但开发者仍然需要与平台特定的功能或 UI 交互。CMPT 提供了强大的平台互操作性：

  • 在 Compose UI 中使用原生视图： 例如，在 Android 或 iOS 的 Compose 界面中嵌入一个 MapView 或一个特定的原生第三方库视图。这可以通过平台特定的 Composable 函数（如 Android 的 AndroidView）来实现。
  • 在原生代码中使用 Compose UI： 例如，在一个现有的 Android View 或 iOS ViewController/SwiftUI View 中嵌入一个由 Compose Multiplatform 构建的 UI 模块。
  • 调用平台 API： 通过 KMP 的 expect/actual 机制，你可以在共享代码中调用平台特定的功能，如访问文件系统、调用蓝牙 API 等。

这种互操作性是 CMPT 的一大优势，它允许开发者在享受跨平台开发便利的同时，不被限制于框架本身，可以随时深入平台层面利用原生能力。

3. Compose Multiplatform 的关键特性与概念

除了核心的工作原理，理解 CMPT 还需要掌握一些关键特性和概念，这些大部分继承自 Jetpack Compose：

  • 声明式 UI (Declarative UI)： 如前所述，这是基石。代码描述 UI 状态，而非操作步骤。
  • Composables： UI 的基本构建单元，是带有 @Composable 注解的函数。这些函数可以是原子的（如 Text, Button, Image）或组合的（将多个 Composable 组合在一起形成更复杂的 UI 结构，如 Column, Row, Box）。
  • 状态管理 (State Management)： Compose 是状态驱动的。通过 remember 和 mutableStateOf 创建可观察的状态。当状态变化时，相关的 Composable 会自动“重组”(Recomposition) 以反映新的状态。对于更复杂的应用，通常会结合 ViewModel、StateFlow/SharedFlow 等 Kotlin 协程相关的机制来管理应用的状态。
  • 修饰符 (Modifiers)： Modifier 是一个非常重要的概念，用于修饰 Composable 的外观和行为，例如设置大小、内边距、外边距、背景、点击事件等。Modifier 可以链式调用，非常灵活。
  • 布局系统 (Layout System)： Compose 提供了强大的布局工具，如 Column, Row, Box 以及更高级的布局（如 ConstraintLayout, LazyColumn/LazyRow）。布局是基于约束的，高效且灵活。
  • 主题与样式 (Theming & Styling)： 可以定义应用范围的主题（颜色、字体、形状），并在 Composable 中引用。这有助于保持跨平台 UI 的一致性和品牌感。CMPT 提供了 MaterialTheme 等实现，也可以自定义主题。
  • 动画 (Animation)： Compose 提供了丰富的声明式动画 API，可以轻松实现各种 UI 元素的动效、状态转换动画等。这些动画在所有支持的平台上都能流畅运行。
  • 列表与网格 (Lists & Grids)： LazyColumn 和 LazyRow 是高效处理大量数据的列表组件，它们只渲染屏幕可见区域的元素，性能优异。类似地，还有用于网格布局的组件。
  • 手势处理 (Gesture Handling)： 提供了各种修饰符来处理点击、长按、拖拽、缩放等手势。
  • 无障碍 (Accessibility)： Compose 设计时考虑了无障碍性，可以方便地为 UI 元素添加语义信息，以便屏幕阅读器等辅助工具使用。

掌握这些概念是高效使用 Compose Multiplatform 构建复杂应用的基础。

4. 对比其他跨平台方案

为了更好地理解 Compose Multiplatform 的定位，我们将其与一些主流的跨平台方案进行比较：

  • 原生开发 (Native Development)：

    • 优势： 最佳性能、最完善的平台 API 支持、最稳定的生态系统和工具链、对新平台特性响应最快。
    • 劣势： 需要维护多套代码库（Android/Kotlin/Java, iOS/Swift/Objective-C），需要不同平台的开发技能，开发周期长，成本高。
    • Compose Multiplatform vs 原生： CMPT 旨在通过共享代码和 UI 来提高效率，但仍然允许你深入原生层。性能方面，CMPT 的目标是接近原生，但在某些极端复杂场景下可能略逊于手写原生 UI。

  • React Native：

    • 优势： 使用 JavaScript/TypeScript，Web 开发者友好，庞大的社区和生态系统，热重载效率高，使用平台原生 UI 组件。
    • 劣势： JS Bridge 可能带来性能开销（尤其在频繁交互时），UI 组件依赖原生，有时需要处理平台差异，调试可能比原生复杂。
    • Compose Multiplatform vs React Native： CMPT 使用 Kotlin，与 Android 原生开发更接近。CMPT 主要通过 Skia 自绘 UI（而非依赖原生组件），这带来了更好的UI一致性和定制性，避免了 Bridge 的性能问题。CMPT 与 KMP 结合，可以更好地共享业务逻辑。

  • Flutter：

    • 优势： 使用 Dart 语言，高性能（自绘引擎 Skia），热重载，丰富的 UI 组件库，提供一套统一的 Widget 系统。
    • 劣势： 需要学习 Dart 语言，应用二进制文件较大，生态系统相对年轻于 JS，与原生平台的互操作性有时不如预期。
    • Compose Multiplatform vs Flutter： 都使用 Skia 自绘，性能目标相似。主要区别在于语言 (Kotlin vs Dart) 和生态系统。对于已熟悉 Kotlin/Android Compose 的开发者，CMPT 的学习曲线更平缓。CMPT 与 KMP 的深度整合是其独特优势，可以更灵活地共享业务逻辑和访问平台 API。

  • Web View 方案 (如 Ionic, Cordova)：

    • 优势： 使用 Web 技术 (HTML, CSS, JS)，开发者基础广泛，快速原型开发。
    • 劣势： 性能通常较低，无法提供真正的原生用户体验，受限于浏览器引擎的功能，无法直接访问底层硬件。
    • Compose Multiplatform vs Web View： CMPT 提供的是原生级别的性能和体验，而非 Web 模拟。两者面向的应用场景和性能目标完全不同。

Compose Multiplatform 的独特优势定位在于：

  1. 共享代码（UI+Logic）： 不仅共享业务逻辑（通过 KMP），还共享 UI 的声明和渲染逻辑，最大化代码复用。
  2. 原生外观与感觉： 通过 Skia 高效自绘和与平台特性的良好集成，力求提供接近原生应用的性能和用户体验。
  3. 基于 Kotlin 和 Compose： 对 Kotlin/Android 开发者极其友好，学习曲线低。
  4. 高度定制化 UI： 通过 Skia 直接绘制，可以实现复杂的、非标准的 UI 设计。
  5. 灵活的平台互操作性： 需要时可以无缝集成平台原生功能或视图。

它并不是要取代所有其他方案，而是为开发者提供一个全新的、强大的选择，尤其适合那些：

  • 已在使用 Kotlin 语言。
  • 熟悉或倾向于声明式 UI 开发（如 Jetpack Compose 或 SwiftUI）。
  • 对应用性能和原生用户体验有较高要求。
  • 希望最大化代码共享，包括 UI 层。
  • 目标平台涵盖 Android、Desktop 和 iOS（Web 支持仍在实验阶段）。

5. Compose Multiplatform 的优势与挑战

像任何新兴技术一样，Compose Multiplatform 既带来了显著的优势，也面临一些挑战。

5.1 优势 (Advantages)

  • 最大化代码共享： 利用 KMP 共享业务逻辑，利用 CMPT 共享 UI 声明和渲染逻辑，大大减少重复工作。
  • 提升开发效率： 一套代码库维护多个平台，显著提高开发速度和迭代效率。
  • 原生性能和体验： 基于 Skia 高效绘制和 Kotlin/Native 编译，提供接近原生应用的流畅度和响应速度。
  • Kotlin 语言的优势： 强类型、协程支持、良好的互操作性，以及日益成熟的生态系统。
  • 熟悉的 Compose 模型： 对于已熟悉 Jetpack Compose 的开发者来说，学习成本极低。
  • 强大的工具支持： 作为 JetBrains 的产品，在 IntelliJ IDEA 和 Android Studio 中有良好的 IDE 支持（代码补全、预览、调试等）。
  • 高度可定制的 UI： 基于 Skia 自绘，不受平台原生控件限制，设计师可以实现更自由的创意。
  • 由 JetBrains 驱动： 背后有强大的公司支持，持续投入研发和改进。
  • 良好的互操作性： 可以轻松与现有的原生代码和库集成。

5.2 挑战 (Challenges)

  • 成熟度： 尽管 Desktop 和 Android 支持相对稳定，但 iOS 和 Web 的支持仍在不断发展和完善中。一些功能可能还在实验阶段或缺失。
  • 生态系统： 尽管 KMP 生态正在快速成长，但与原生平台或 React Native/Flutter 相比，第三方库的兼容性（尤其是 UI 组件库）仍有待丰富。
  • 平台差异性处理： 尽管大部分 UI 可以共享，但处理不同平台的细节（如文件选择器、权限请求、推送通知等）仍然需要编写平台特定的代码。
  • 学习曲线： 对于完全不熟悉 Kotlin 或声明式 UI 的开发者来说，需要一定的学习投入。
  • 工具链： 虽然 IDE 支持不错，但构建和部署流程（尤其是 iOS）可能比原生开发更复杂一些，特别是涉及到跨平台调试。
  • 二进制大小： 包含 Skia 引擎和 Kotlin/Native 运行时可能会导致应用二进制文件比简单的原生应用稍大。
  • UI 并非完全依赖原生控件： 尽管这带来了定制性，但也意味着一些原生平台特有的辅助功能或行为可能需要手动处理或集成。

6. 适用的场景 (Use Cases)

Compose Multiplatform 特别适合以下类型的项目：

  • 企业内部应用/工具： 通常需要在多个操作系统（Windows, macOS, Linux）上运行，对 UI 一致性和开发效率要求高。
  • 业务应用程序： 核心逻辑复杂，需要在 Android 和 iOS 上提供高质量的用户体验，同时希望最大化代码复用。
  • 桌面应用： 需要构建现代、高性能的桌面应用。
  • 需要高度定制化 UI 的应用： 设计独特的界面，标准原生控件难以满足需求。
  • 原型验证或 MVP (Minimum Viable Product)： 可以快速构建并在多个平台展示核心功能。
  • Kotlin 团队： 对于已经使用 Kotlin 的团队来说，采用 CMPT 是一个自然的选择，可以复用技能栈。

它可能不太适合以下场景：

  • 游戏开发： 通常有专门的游戏引擎（Unity, Unreal Engine）。
  • 极度依赖平台原生 UI 组件和行为的应用： 如果应用需要大量使用平台特定的、非标准的原生 UI 组件，或者必须严格遵循平台的设计规范到像素级别，那么原生开发可能仍然是更好的选择。
  • 只需支持单一平台的应用： 如果确定只需要 Android 或 iOS 版本，则原生开发可能更直接。

7. 如何开始使用 Compose Multiplatform？

如果你对 Compose Multiplatform 感兴趣，可以通过以下步骤开始：

  1. 学习 Kotlin 语言： 如果你还不熟悉 Kotlin，这是第一步。Kotlin 官方文档和教程非常全面。
  2. 学习 Jetpack Compose (Android)： 掌握 Compose 的声明式 UI 模型、状态管理、布局、修饰符等基本概念。
  3. 了解 Kotlin Multiplatform (KMP)： 理解 expect/actual 机制和 KMP 项目结构。
  4. 安装必要的工具： 下载最新版的 IntelliJ IDEA 或 Android Studio，并安装 Kotlin Multiplatform 和 Compose Multiplatform 插件。
  5. 创建 Compose Multiplatform 项目： 利用 IDE 提供的项目模板快速创建一个新的 CMPT 项目。
  6. 参考官方文档和示例： JetBrains 提供了详细的 Compose Multiplatform 官方文档、教程和示例项目，这是学习的最佳资源。
  7. 从小处着手： 先构建一些简单的 UI 组件或小应用，逐步熟悉跨平台开发流程和调试技巧。
  8. 加入社区： Kotlin 社区、Compose Multiplatform Slack 频道、论坛等可以提供帮助和交流平台。

8. Compose Multiplatform 的未来展望

Compose Multiplatform 仍处于快速发展阶段。未来，我们可以期待：

  • 更加稳定和完善的 iOS 支持： 包括更好的工具链、性能优化和与 iOS 生态系统的深度集成。
  • Web 支持的进步： 从实验性走向更稳定，支持更复杂的 UI 场景和性能提升。
  • 更丰富的组件库和主题： 除了内置组件，将有更多高质量的第三方 UI 组件库涌现。
  • 更强大的工具支持： 改进预览、调试、热重载等开发体验。
  • 更好的平台互操作性： 更便捷地访问平台 API 和集成原生视图。
  • 社区的壮大： 随着更多开发者采用，社区贡献的库和解决方案将不断增加。

JetBrains 对 Compose Multiplatform 的投入是巨大的，它被视为 Kotlin 生态在 UI 层面的重要布局。随着技术的成熟和生态系统的完善，Compose Multiplatform 有潜力成为跨平台 UI 开发领域的一个重要玩家。

9. 总结

Compose Multiplatform 是 JetBrains 在 Kotlin Multiplatform 基础上构建的一个创新的跨平台 UI 框架。它将 Jetpack Compose 的现代声明式 UI 范式带到了 Android、iOS、Desktop 和 Web 平台，允许开发者使用 Kotlin 语言和统一的 UI 描述，构建具备原生外观和感觉的高性能应用。

通过共享业务逻辑和 UI 声明，并利用 Skia 等底层图形技术进行跨平台渲染，Compose Multiplatform 有效地提高了开发效率，降低了维护成本，并提供了接近原生的用户体验。尽管目前仍面临一些挑战，尤其是在非 Android 平台的成熟度和生态系统方面，但其强大的技术基础、JetBrains 的大力支持以及 Kotlin 和 Compose 本身的吸引力，使其成为跨平台开发领域一股不可忽视的力量。

对于寻求最大化代码复用、追求原生性能和体验，并且熟悉 Kotlin 或 Jetpack Compose 的开发者和团队来说，Compose Multiplatform 无疑是一个值得深入探索和采纳的未来方向。它不仅仅是一个 UI 框架，更是连接 Kotlin 多平台能力与现代 UI 开发理念的一座桥梁，开启了跨平台应用开发的新篇章。

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