快速了解 Compose Multiplatform – wiki基地

快速了解 Compose Multiplatform：构建跨平台应用的强大新范式

随着移动、桌面和 Web 应用市场的不断扩张，开发者们面临着一个持续的挑战：如何在不同平台之间共享代码、提高效率，同时又不牺牲用户体验和应用性能。传统的解决方案往往需要在原生开发（为每个平台编写独立代码）和跨平台开发（使用一套技术栈面向所有平台）之间做出权衡。原生开发能提供最佳性能和用户体验，但开发成本高昂；跨平台框架如 React Native 或 Flutter 显著提高了代码共享率，但在某些场景下可能面临性能瓶度、原生功能访问受限或非原生的 UI 外观等问题。

正是在这样的背景下，JetBrains 推出了 Compose Multiplatform（简称 CMP）。作为 Jetpack Compose 在 Android 之外的延伸，Compose Multiplatform 结合了 Kotlin Multiplatform 的强大能力，旨在为开发者提供一种全新的、高效的、高性能的跨平台 UI 开发解决方案。它不仅仅是一个 UI 工具包，更是一种构建应用的全新范式。

本文将深入浅出地介绍 Compose Multiplatform 是什么、它是如何工作的、它支持哪些平台、它的优势与挑战，以及如何快速入门。无论你是经验丰富的 Android 开发者、iOS 开发者，还是对跨平台开发感兴趣的新手，本文都将帮助你快速掌握 Compose Multiplatform 的核心概念。

第一章：Compose Multiplatform 诞生的背景与目标

1.1 跨平台开发的“痛点”

回顾软件开发历史，跨平台一直是开发者社区追求的圣杯。从早期的 Java Applets、Flash，到后来的 Xamarin、React Native、Flutter，各种技术都在尝试解决以下核心问题：

重复劳动： 为 Android、iOS、桌面甚至 Web 开发同一款应用，需要维护多个独立的代码库，使用不同的语言、框架和工具，导致开发周期长、成本高、人力投入大。
功能不一致： 由于代码库不同，很难保证所有平台上的功能和体验完全一致，容易出现 bug 或特性差异。
技术栈碎片化： 团队需要掌握多种技术栈，招聘和管理成本增加。
性能与原生体验： 许多跨平台框架依赖“桥接”机制或自绘引擎，有时难以达到原生应用那样流畅的性能和完全符合平台规范的 UI 体验（尽管 Flutter 在这方面做得很好）。

1.2 Kotlin Multiplatform (KMP) 的崛起

在 Compose Multiplatform 出现之前，JetBrains 已经推出了 Kotlin Multiplatform（KMP）。KMP 的核心理念是 “逻辑共享，原生 UI”。它允许开发者使用 Kotlin 语言编写应用程序的业务逻辑、数据层、网络层、数据库等核心部分，并在 Android (JVM)、iOS (Kotlin/Native)、桌面 (JVM)、Web (Kotlin/JS 或 Kotlin/Wasm) 等多个平台编译和运行。每个平台使用共享的 Kotlin 模块，但 UI 部分仍然使用各自平台的原生技术栈（Android 用 View/Compose，iOS 用 UIKit/SwiftUI）。

KMP 极大地解决了逻辑层的代码共享问题，提高了开发效率。然而，UI 层仍然需要为每个平台单独开发，这对于复杂界面的应用来说，UI 开发的重复劳动仍然占据了相当大的比例。

1.3 Compose Multiplatform 的使命：UI 也共享！

Jetpack Compose 是 Google 为 Android 开发的现代声明式 UI 工具包，它基于 Kotlin 语言，提供了更直观、更高效、更强大的 UI 开发体验。它的出现极大地改变了 Android UI 开发的方式。

Compose Multiplatform 正是 JetBrains 将 Jetpack Compose 的强大能力扩展到 Android 之外的成果。它的目标是：在 Kotlin Multiplatform 的基础上，实现 UI 代码的跨平台共享。这意味着开发者可以使用 同一套 Compose UI 代码 来构建运行在 Android、iOS、Desktop 和 Web 上的应用程序界面。

通过结合 KMP 的逻辑共享和 CMP 的 UI 共享，开发者理论上可以实现更高比例的代码复用，进一步降低开发成本，加速产品迭代。Compose Multiplatform 的愿景是提供一种现代的、高性能的、能够接近原生体验的跨平台 UI 解决方案，让开发者能够用熟悉的 Kotlin 语言构建面向未来的应用。

第二章：Compose Multiplatform 的核心概念与工作原理

2.1 基于 Kotlin Multiplatform (KMP)

理解 Compose Multiplatform，首先要理解 Kotlin Multiplatform。一个典型的 KMP 项目包含：

commonMain：共享模块，存放与平台无关的业务逻辑、数据模型、网络请求、状态管理等代码。这部分代码可以被所有目标平台复用。
androidMain：Android 平台特有模块，存放 Android 平台相关的代码，如入口 Activity、Android API 调用等。
iosMain：iOS 平台特有模块，存放 iOS 平台相关的代码，如入口 ViewController、iOS API 调用等。
desktopMain：桌面平台特有模块 (JVM)，存放桌面应用相关的代码，如入口 main 函数、桌面 API 调用等。
wasmJsMain 或 jsMain：Web 平台特有模块 (Kotlin/Wasm 或 Kotlin/JS)，存放 Web 应用相关的代码。

KMP 的核心在于其编译能力：commonMain 中的代码可以被编译成适用于各个平台的字节码或机器码。平台特有模块则负责与各自平台的基础设施进行交互。

2.2 Jetpack Compose 的声明式 UI

Compose Multiplatform 沿用了 Jetpack Compose 的声明式 UI 范式。在声明式 UI 中，你只需要描述你的 UI 在给定状态下应该是什么样子，而不是像命令式 UI 那样一步一步地指示如何构建和修改 UI 控件。Compose 负责监听状态变化，并自动更新 UI 以反映最新的状态。

核心概念包括：

Composable 函数： 用 @Composable 注解修饰的函数，用于定义 UI 元素。
State 和 Remember： 管理 UI 状态，并在状态变化时触发重组 (Recomposition) 更新 UI。
Modifiers： 修饰符，用于修改 Composable 的外观、布局、行为等。
Layouts： 用于排列 Composable 的容器，如 Column、Row、Box 等。

Compose 的声明式特性使得 UI 代码更易读、易写、易维护。

2.3 Compose Multiplatform 如何实现 UI 共享？

这是 Compose Multiplatform 的核心魔力所在。它不是简单地在各个平台上复制粘贴 Android 版 Jetpack Compose 的代码，而是构建了一个 跨平台的渲染引擎。

Compose Multiplatform 的 UI 渲染流程大致如下：

开发者在 commonMain 中编写 Composable 函数，定义共享的 UI 结构和逻辑。
Compose Multiplatform 运行时解析这些 Composable 函数，构建一个 UI 树（类似于虚拟 DOM 或其他 UI 描述）。
这个 UI 树被传递给一个底层的 图形渲染引擎。
Compose Multiplatform 主要依赖 Skia Graphics Library 来进行实际的 UI 绘制。Skia 是一个开源的 2D 图形库，被广泛用于 Chrome、Android、Flutter 等许多项目中。Skia 能够高效地在各种平台上绘制图形原语（矩形、文本、图片、路径等）。
在每个目标平台上，Compose Multiplatform 会获取一个 原生绘图表面 (Native Drawing Surface)：
- Android: 利用 Android 的 View 系统作为宿主，Compose 在其内部绘制。
- iOS: 利用 Core Graphics 或 Metal，Compose 将 Skia 的绘制指令转化为 iOS 原生的绘制操作。
- Desktop (JVM): 利用 AWT/Swing 或 JavaFX 的绘图能力，Compose 将 Skia 的绘制指令呈现在窗口中。
- Web (Wasm): 利用 HTML Canvas API，Compose 将 Skia 的绘制指令渲染到 Canvas 上。
Compose Multiplatform 负责处理用户输入事件（触摸、点击、键盘输入等），并将其转化为 Compose 能够理解的事件流，触发状态更新和 UI 重组。

关键点： Compose Multiplatform 绘制的 UI 元素（按钮、文本框、滑动条等）不是各个平台操作系统的原生 UI 控件（如 Android 的 Button、iOS 的 UIButton）。它是在一个共享的图形层（Skia）上“自绘”这些控件的外观和行为。

这与一些其他跨平台框架（如 React Native）不同，React Native 会将描述性的 UI 代码转换为各个平台的原生 UI 控件。 Compose Multiplatform 的自绘机制有以下优点：

高度一致性： 你的 UI 在不同平台上看起来和行为上几乎完全一致，除非你主动进行平台定制。
像素级控制： 由于是自绘，开发者对 UI 的外观和动画拥有更强的控制力。
性能潜力： 避免了原生桥接的开销，直接通过 Skia 进行高效绘制。

当然，这种自绘机制也有需要注意的地方：默认情况下，UI 元素可能不会自动拥有各个平台操作系统的“原生外观”和“原生行为细节”（例如，按钮的按下反馈、文本框的光标闪烁速度、滚动物理特性等）。Compose Multiplatform 提供了各种主题和配置选项来模拟原生外观，并且在一些需要深度原生集成的场景下（如文本输入框），它会利用平台提供的原生能力来保证体验。

2.4 平台差异处理：Expect 和 Actual

尽管 Compose Multiplatform 致力于最大化代码共享，但在某些情况下，你仍然需要访问平台特有的 API 或实现平台差异化的行为。Kotlin Multiplatform 的 expect/actual 机制在此发挥作用。

在 commonMain 中，你使用 expect 关键字声明一个函数、类或接口，表示“我期望在各个平台实现这个功能”。
在各个平台特有的模块 (androidMain, iosMain, desktopMain, wasmJsMain) 中，你使用 actual 关键字实现 expect 声明的功能。

例如，如果你需要在 commonMain 中调用一个显示原生 Toast 消息的功能（Toast 是 Android 特有的概念）：

“`kotlin
// commonMain
expect fun showToast(message: String)

// androidMain
import android.widget.Toast
import androidx.compose.ui.platform.LocalContext
import androidx.compose.runtime.Composable

actual fun showToast(message: String) {
// Need a Composable context to access LocalContext
// This is a common pattern for platform-specific UI interactions
@Composable fun AndroidToast() {
val context = LocalContext.current
Toast.makeText(context, message, Toast.LENGTH_SHORT).show()
}
// You would then call this Composable within your UI
}

// iosMain
import platform.UIKit.UIAlertController
import platform.UIKit.UIAlertAction
import platform.UIKit.UIAlertControllerStyle
import platform.UIKit.UIApplication
import platform.Foundation.NSTimeInterval

actual fun showToast(message: String) {
// Implementation using iOS native methods (e.g., presenting an alert or a custom view)
// This requires more complex iOS code, typically interacting with UIViewController
// A simple example might use a UIAlertController (though not exactly a Toast)
val alertController = UIAlertController.alertControllerWithTitle(
null,
message,
UIAlertControllerStyle.UIAlertControllerStyleAlert
)
val okAction = UIAlertAction.actionWithTitle(“OK”, UIAlertActionStyle.UIAlertActionStyleDefault, null)
alertController.addAction(okAction)

// Find the current visible view controller to present the alert
UIApplication.sharedApplication.keyWindow?.rootViewController?.presentViewController(
    alertController,
    true,
    null
)
// For a true Toast, you'd typically use a third-party library or custom view

}

// desktopMain
actual fun showToast(message: String) {
// Implementation using a Desktop specific dialog or notification
println(“Desktop Toast: $message”) // Simple console output example
// Or use Swing/JavaFX dialogs
}
“`

通过 expect/actual，你可以在共享代码中定义跨平台的功能接口，并在每个平台上提供其具体的实现。这使得你能够在需要时无缝地集成平台特有的功能，而不会污染共享代码。

第三章：Compose Multiplatform 支持的平台与成熟度

Compose Multiplatform 正在积极发展中，对不同平台的支持程度和成熟度有所不同。

3.1 Android (基于 Jetpack Compose)

成熟度： 非常成熟。Compose Multiplatform 在 Android 上的实现就是 Jetpack Compose 本身。Android 是 Compose Multiplatform 的“起源地”和最成熟的平台。
特点： 完全兼容 Jetpack Compose 的 API 和生态系统。性能优异，与 Android 平台深度集成。

3.2 Desktop (Windows, macOS, Linux)

成熟度： 比较成熟。Compose for Desktop 已经发布稳定版。
特点： 使用 Skia 进行渲染。可以直接创建独立的桌面应用程序，或嵌入到现有的 Swing/JavaFX 应用中。支持菜单栏、窗口管理、文件对话框等桌面原生功能。性能良好。

3.3 iOS

成熟度： 快速发展中，已进入 Beta 阶段。可用性不断提高，但仍有一些限制和待完善的功能。
特点： 使用 Skia 进行渲染。通过 Kotlin/Native 编译，可以与 Swift/Objective-C 代码互相调用。UI 代码在 Kotlin 中编写，并在 iOS 应用程序中作为一个 UIView 嵌入。性能良好，但调试和与原生 iOS 生态（如 SwiftUI 视图、特定框架）的集成可能需要一些技巧。

3.4 Web (Wasm – WebAssembly)

成熟度： 实验性/Alpha 阶段。这是最新的目标平台，正在积极开发中。主要基于 Kotlin/Wasm 和 Canvas API 进行渲染。
特点： 将 Compose UI 编译为 WebAssembly，并在浏览器中使用 Canvas 绘制。目标是提供高性能、交互式的 Web 应用体验。目前功能相对有限，不适合构建复杂的生产级 Web 应用，但潜力巨大。

3.5 未来可能的平台

理论上，只要某个平台能够运行 Kotlin 代码（通过 JVM、Native 或 Wasm），并且能够提供一个绘图表面，Compose Multiplatform 就有可能支持该平台。例如，嵌入式设备等。

第四章：Compose Multiplatform 的优势

结合前面的介绍，我们可以总结出 Compose Multiplatform 的主要优势：

高代码共享率： 核心的 UI 代码和业务逻辑都可以在不同平台之间共享，显著减少重复开发工作。
基于 Kotlin： 利用 Kotlin 语言的现代特性（协程、安全性、表达力强）和 JVM/Native/Wasm 生态系统的优势。对于现有 Kotlin 开发者来说，学习曲线平缓。
声明式 UI： 采用现代声明式范式，使 UI 开发更直观、高效、易于维护。
高性能：
- 业务逻辑编译为原生代码或高性能字节码。
- UI 渲染通过 Skia 直接绘制到原生表面，避免了原生桥接的开销，性能接近原生。
- Compose 运行时本身经过高度优化。
一致的用户体验： 由于 UI 是通过 Skia 统一绘制的，应用在不同平台上的外观和基础行为高度一致。
接近原生的能力： 尽管 UI 是自绘的，但通过 KMP 的 expect/actual 机制，开发者可以方便地调用和集成各个平台的原生 API 和功能。
强大的工具支持： JetBrains 自家的 IDE (IntelliJ IDEA 和 Android Studio) 提供对 Kotlin Multiplatform 和 Compose Multiplatform 的一流支持，包括代码高亮、补全、导航、调试、预览等。
增量采用： 可以将 Compose Multiplatform 应用作为现有原生应用的一部分（例如，在一个原生 Activity/ViewController 中嵌入一个 Compose 屏幕），逐步进行现代化和跨平台化。
统一的技术栈： 团队可以使用 Kotlin 语言构建 Android、iOS、Desktop 和 Web 应用，简化技术管理和招聘。

第五章：Compose Multiplatform 面临的挑战与考虑

任何新技术在发展过程中都会面临挑战，Compose Multiplatform 也不例外：

iOS 和 Web 的成熟度： 相比 Android 和 Desktop，iOS 和 Web 平台的 Compose Multiplatform 支持还相对较新。虽然可用性不断提高，但在功能完整性、稳定性和生态系统支持方面仍有待发展。
生态系统： 尽管 Kotlin Multiplatform 的生态系统正在快速成长，但与 Android、iOS 或成熟跨平台框架（如 React Native、Flutter）相比，可用的第三方库、工具和社区资源可能还不够丰富，特别是在 UI 组件、特定硬件集成、成熟的跨平台架构方案等方面。开发者可能需要自己动手实现一些功能或适配现有库。
平台特定代码： 虽然 UI 和逻辑可以共享，但与特定平台深度绑定的功能（如复杂的原生 UI 控件集成、特定的硬件访问、深入的操作系统服务交互）仍然需要编写平台特有代码。管理这些平台特有代码和共享代码之间的边界需要仔细的架构设计。
构建系统复杂性： Kotlin Multiplatform 项目依赖强大的 Gradle 构建系统。配置和管理 multiplatform 项目的构建脚本（build.gradle.kts）可能比单平台或某些其他跨平台框架更复杂，尤其是在处理依赖和编译目标时。
调试体验： 跨平台调试可能比单平台调试更具挑战性。你可能需要在不同的 IDE (Android Studio, IntelliJ IDEA) 和调试器之间切换，以调试不同平台上的代码（例如，调试 iOS 上的 Kotlin/Native 代码）。
性能优化： 虽然总体性能良好，但在某些极端性能要求的场景下，可能需要深入理解 Compose Multiplatform 的渲染机制和各平台的底层实现来进行优化。
学习曲线： 对于不熟悉 Kotlin、Kotlin Multiplatform 或声明式 UI (Compose) 的开发者来说，需要一定的学习时间。

第六章：如何快速入门 Compose Multiplatform

如果你对 Compose Multiplatform 感到兴奋并想尝试一下，以下是一些快速入门的步骤：

安装必要的工具：
- 安装 Java Development Kit (JDK)。
- 下载并安装 IntelliJ IDEA (Ultimate 或 Community 版) 或 Android Studio (最新版本通常包含对 CMP 的支持)。JetBrains 推荐使用 IntelliJ IDEA Ultimate 以获得最佳的跨平台开发体验。
- 对于 iOS 开发，你需要一台 macOS 电脑和 Xcode。
创建一个新的 Compose Multiplatform 项目：
- 在 IntelliJ IDEA 或 Android Studio 中，选择 File -> New -> Project...。
- 在项目向导中，选择 “Kotlin Multiplatform”。
- 选择项目模板。通常可以选择 “Application” 模板，它会为你设置好 Android、iOS、Desktop 和 Web (Wasm) 的基本结构。
- 配置项目名称、位置、JDK 等信息。
- 点击 “Finish”，IDE 会创建项目并同步 Gradle。
理解项目结构：
- 生成的项目会包含 commonMain、androidMain、iosMain、desktopMain、wasmJsMain (或 jsMain) 等模块。
- commonMain 下的 kotlin 目录是编写共享 Kotlin 代码的地方，包括共享 UI (Composables)。
- 各平台特有模块包含平台相关的入口点和代码。
编写你的第一个共享 Composable：
- 打开 commonMain 模块中的 kotlin 目录，找到示例代码（通常是一个 App() Composable）。
- 你可以修改或添加你自己的 Composable 函数。例如：
“`kotlin
// commonMain/kotlin/…/App.kt
import androidx.compose.foundation.layout.Column
import androidx.compose.foundation.layout.Spacer
import androidx.compose.foundation.layout.height
import androidx.compose.material.Button
import androidx.compose.material.Text
import androidx.compose.runtime.*
import androidx.compose.ui.Alignment
import androidx.compose.ui.Modifier
import androidx.compose.ui.unit.dp

@Composable
fun App() {
var count by remember { mutableStateOf(0) }
```
Column(horizontalAlignment = Alignment.CenterHorizontally) {
    Text("Count: $count")
    Spacer(Modifier.height(16.dp))
    Button(onClick = { count++ }) {
        Text("Increment")
    }
}
```
}
“`
5. 运行你的应用：
* Android: 在 IDE 的运行配置中选择 Android 模块，连接一个模拟器或设备，点击运行按钮。
* Desktop: 在 IDE 的运行配置中选择 Desktop 模块，点击运行按钮，会在你的电脑上打开一个桌面窗口。
* iOS: 在 IDE 的运行配置中选择 iOS 模块，连接一个模拟器或设备，点击运行按钮（需要 Xcode 和 macOS）。
* Web (Wasm): 在 IDE 的运行配置中选择 Web 模块 (wasmJsRun)，点击运行按钮，会在浏览器中打开应用。

你将看到同一个 Composable 代码在不同平台上运行并显示相同的 UI 和行为。

探索平台特定功能： 尝试使用 expect/actual 机制来访问平台特有的功能，例如显示一个 Toast、访问文件系统或调用平台 API。
学习资源：
- 官方文档： JetBrains 官方网站提供详细的 Compose Multiplatform 文档、教程和示例。
- 示例项目： GitHub 上有许多 Compose Multiplatform 的示例项目，可以学习不同的技术和架构模式。
- 社区： 加入 Kotlin Slack 频道或 Stack Overflow 等社区，与其他开发者交流和寻求帮助。

第七章：Compose Multiplatform 的未来展望

Compose Multiplatform 是一个充满活力的项目，JetBrains 正在大力投入开发。未来的发展方向可能包括：

提高 iOS 和 Web (Wasm) 的成熟度和稳定性： 完善功能，提升性能，优化与原生生态的集成。
增强工具链： 改进调试体验、预览功能、构建速度等，使开发过程更流畅。
扩大生态系统： 鼓励第三方库的开发和集成，提供更丰富的跨平台组件和工具。
更深入的平台集成： 使 CMP 应用更容易集成到现有的原生应用中，或利用更多平台特有的高级功能。
支持更多平台： 探索对新的或新兴平台的支持。

随着这些进展，Compose Multiplatform 有望成为构建高性能、现代化跨平台应用的首选技术之一。

第八章：总结

Compose Multiplatform 代表了跨平台 UI 开发领域的一个重要进展。它基于 Kotlin Multiplatform 的坚实基础，将 Jetpack Compose 强大且现代的声明式 UI 能力带给了 Android、iOS、Desktop 和 Web (Wasm)。

通过实现 UI 和逻辑的高度共享，Compose Multiplatform 极大地提高了开发效率，降低了维护成本，并提供了接近原生的性能和一致的用户体验。尽管 iOS 和 Web 支持尚处于快速发展阶段，生态系统仍在成长，但其潜力巨大，尤其适合以下场景：

已有 Kotlin 和 Jetpack Compose 经验的团队，希望将其能力扩展到更多平台。
希望最大化 UI 和逻辑代码共享的应用。
对性能和用户体验有较高要求的应用。
希望使用统一技术栈覆盖多个平台的团队。

快速了解和掌握 Compose Multiplatform，意味着你将拥有一个强大的工具，能够以更高效、更现代的方式构建覆盖多个关键平台的应用程序。现在正是了解和尝试 Compose Multiplatform 的好时机，加入这场跨平台开发的全新浪潮吧！