os-CMS

QML stanowi rewolucję w podejściu do tworzenia nowoczesnych interfejsów użytkownika, oferując deklaratywny język oparty na JavaScript, który pozwala na projektowanie aplikacji mocno powiązanych z interfejsem graficznym.

Tu przeczytasz:

Język QML, będący częścią Qt Quick, został opracowany przez firmę Nokia w ramach frameworka Qt i stał się standardem dla aplikacji mobilnych wymagających płynności animacji na poziomie 60 FPS i intuicyjnej interakcji użytkownika.

QML łączy składnię podobną do CSS i JSON z mocą JavaScript, umożliwiając programistom deklaratywne definiowanie tego, co aplikacja powinna robić, zamiast instruować krok po kroku jak to wykonać. Bezproblemowa integracja z C++ pozwala na wyraźne oddzielenie sfery wizualnej od logiki biznesowej, co znacząco podnosi elastyczność architektury aplikacji.

Architektura i podstawy QML

Język QML bazuje na deklaratywnym programowaniu, gdzie strukturę aplikacji buduje się w postaci drzewa obiektów opisujących interfejs użytkownika.

Każdy plik QML zawiera importy modułów oraz główny obiekt, mogący zawierać dowolną liczbę potomnych elementów.

Najczęściej używanym importem jest:

  • import QtQuick,
  • udostępniający podstawowe typy graficzne: Rectangle, Image, Text,
  • oferujący komponenty behawioralne: State, Transition i Animation.
  • pozwalający budować komponenty od prostych przycisków po rozbudowane aplikacje z obsługą sieci.

Runtime QML wykorzystuje silnik V4 JavaScript od Qt 5.2, zapewniający wysoką wydajność wykonywania kodu JS w komponentach i bezpośredni dostęp do właściwości, metod i sygnałów obiektów QObject. Dzięki Qt Quick Compiler możliwe jest kompilowanie kodu QML i JS do natywnych binariów C++ w celu zwiększenia wydajności aplikacji, szczególnie przy uruchamianiu.

Qt Quick jako fundament rozwoju

Qt Quick to standardowa biblioteka do pisania aplikacji QML, dostarczająca wszystkie typy do budowy i animowania komponentów, obsługi danych wejściowych, modeli danych, widoków oraz opóźnionego tworzenia obiektów.

Kluczowe koncepcje Qt Quick:

  • własny system współrzędnych i silnik renderowania,
  • animacje i efekty przejść jako główne mechanizmy frameworka,
  • komponenty do efektów cząsteczkowych i shaderów,
  • elastyczność i zaawansowane efekty wizualne.

Integracja z C++ w Qt Quick odbywa się przez zdefiniowane punkty rozszerzeń, takie jak rejestracja niestandardowych typów QML, tworzenie modeli danych czy eksponowanie obiektów jako właściwości kontekstu. Pozwala to wykorzystać moc C++ dla logiki biznesowej oraz elegancję QML dla interfejsu użytkownika.

Składnia i struktura QML

Składnia QML przypomina CSS i JSON – elementy określa się przez typ i definiuje właściwości w nawiasach klamrowych. Obiekty mogą mieć własne właściwości, metody i sygnały. Właściwości można wiązać z innymi lub z funkcjami JS, tworząc reaktywny system, w którym zmiany są natychmiast widoczne w powiązanych elementach.

Najważniejsze cechy QML:

  • wiązania właściwości – automatyczna aktualizacja wartości przy zmianach powiązanych danych,
  • rozszerzalny interpreter JavaScript,
  • właściwość id do identyfikacji i referencji elementów w obrębie dokumentu.
  • definiowanie własnych komponentów przez pliki .qml.

System typów obejmuje:

  • typy wartości – np. int, real, string, bool, color, url,
  • typy obiektów – komponenty interfejsu ze zdefiniowanymi właściwościami, metodami oraz sygnałami.
  • copyright-reusable elementy dzięki aliasowaniu właściwości.

Podstawowe elementy i komponenty QML

Fundamentalne komponenty QML – oferowane przez Qt Quick – umożliwiają szybkie i wydajne budowanie interfejsów użytkownika. Oto najważniejsze z nich:

  • Rectangle – podstawowy prostokątny kontener, element bazowy dla własnych kontrolek;
  • Text – do wyświetlania tekstu z zaawansowanym formatowaniem i pozycjonowaniem;
  • Image – wczytywanie i skalowanie obrazów z różnych źródeł;
  • MouseArea – reagowanie na kliknięcia i gesty myszą;
  • TextField – jednolinijkowe pole tekstowe z placeholderem oraz stylowaniem;
  • CheckBox – pole wyboru z trzema stanami, przydatne w strukturach hierarchicznych.

Systemy pozycjonowania i layouty

QML oferuje dwa sposoby pozycjonowania elementów: absolutny (współrzędne x, y) oraz relatywny za pomocą anchors. System kotwic pozwala na przypisywanie krawędzi elementów względem siebie, zapewniając responsywny interfejs.

  • anchors.top, anchors.bottom, anchors.left, anchors.right, anchors.horizontalCenter, anchors.verticalCenter, anchors.fill – elastyczne wiązania położenia,
  • anchors.horizontalCenter – centrowanie elementu w poziomie,
  • anchors.fill – rozciągnięcie elementu do powierzchni referencyjnej.

Zaawansowane zarządzanie rozmieszczeniem zapewniają layouty:

  • GridLayout – siatka do dynamicznego rozmieszczania elementów, z automatyczną reorganizacją;
  • RowLayout – wygodne API dla układów jednowierszowych;
  • ColumnLayout – wygodne API dla układów jednokolumnowych;
  • możliwość detalu konfiguracji poprzez attached properties (Layout.row, Layout.column, Layout.fillWidth, Layout.preferredWidth itd.).

Stany i animacje

QML pozwala na precyzyjne definiowanie stanów elementów i płynnych animacji przejść:

  • State – określenie zestawów właściwości aktywowanych np. po zdarzeniu;
  • Transition – animacje w trakcie zmiany stanu (wsparcie dla from, to, reversible);
  • ParallelAnimation, SequentialAnimation – animacje równoległe lub sekwencyjne;
  • NumberAnimation, ColorAnimation, PropertyAnimation – animacja konkretnych typów właściwości;
  • opcja wyboru czasu trwania (duration) i typu easingu do kontroli przebiegu animacji.

Mechanizm animacji w QML korzysta z wydzielonych wątków renderowania, by zapewnić płynność na poziomie 60 FPS, a programowa kontrola animacji umożliwia tworzenie skomplikowanych efektów.

System sygnałów i obsługa zdarzeń

QML dziedziczy rozbudowany system sygnałów i slotów z Qt. Sygnały są emitowane przy zmianach właściwości lub interakcji użytkownika.

  • obsługa własnych sygnałów poprzez słowo kluczowe signal,
  • handler dla sygnałów w konwencji onChanged,
  • obsługa zdarzeń myszą za pomocą MouseArea i onPressed, onReleased, onClicked, onPressAndHold,
  • system obsługi gestów dotykowych przez TapHandler, DragHandler, PinchHandler;
  • wsparcie dla przekazywania zdarzeń nadrzędnym elementom (propagateComposedEvents).

Integracja z kodem C++

Możliwość pełnej integracji QML i C++ daje ogromną elastyczność i wydajność aplikacji.

  • rejestracja typów C++ dla QML za pomocą QML_ELEMENT oraz makr Q_PROPERTY, Q_INVOKABLE, signals,
  • dwukierunkowa komunikacja (C++ ↔ QML) – przepływ sygnałów, metod, właściwości,
  • udostępnianie danych przez właściwości kontekstu,
  • wstrzykiwanie singletonów czy menedżerów stanu aplikacji do QML.

Ten model pozwala zachować wydajność C++ i jednocześnie korzystać z deklaratywnej elastyczności QML w warstwie UI.

Narzędzia deweloperskie i IDE

Qt Creator to podstawowe środowisko do rozwoju aplikacji QML.

  • edytor QML z podświetlaniem, automatycznym uzupełnianiem i refaktoryzacją,
  • wizualny Qt Quick Designer do projektowania przez drag-and-drop,
  • QML Scene do szybkiego podglądu plików QML bez pełnej kompilacji,
  • Qt Design Studio pozwalające na import projektów z Figma i automatyczną generację kodu QML,
  • QML Profiler do analizy wydajności i optymalizacji kodu,
  • integracja z narzędziami do debugowania i testowania UI.

Optymalizacja wydajności i dobre praktyki

Aby utrzymać framerate 60 FPS, należy stosować wydajne, asynchroniczne techniki programowania i unikać blokowania głównego wątku.

  • nie stosować własnych pętli zdarzeń ani QCoreApplication::processEvents() w kodzie połączonym z QML,
  • kompilować kod QML do C++ za pomocą qmlsc (QML Script Compiler),
  • dodawać adnotacje typów i unikać duck typing,
  • minimalizować zależności między komponentami,
  • regularnie profilować aplikację QML za pomocą QML Profiler i optymalizować bindingi,
  • optymalizować najbardziej kosztowne fragmenty kodu na podstawie profilowania, a nie przypuszczeń.

Porównanie QML i Qt Widgets

QML i Qt Quick prezentują zupełnie inne podejście do UI niż Qt Widgets:

Technologia Metoda definiowania UI Wydajność animacji Architektura Docelowe platformy
QML + Qt Quick Deklaratywne (CSS/JSON-like) Wysoka (60 FPS, OpenGL/Vulkan) Oddzielenie UI i logiki (QML + C++) Cross-platform, mobilne, desktop
Qt Widgets Programistyczne (C++/klasy) Optymalizacja pod stabilność, natywny wygląd Monolityczna, głęboka kontrola C++ Desktop – Windows, macOS, Linux

QML dominuje w aplikacjach potrzebujących animacji, responsywności i modularnej współpracy zespołowej, szczególnie przy rozdzieleniu pracy programistów i designerów.

Aplikacje mobilne i cross-platform

QML został zaprojektowany z myślą o responsywnych aplikacjach mobilnych, obsługujących gesty multi-touch i sensory takie jak GPS czy akcelerometr.

  • kompatybilność z Android, iOS, Windows Mobile i innymi platformami mobilnymi,
  • adaptacyjne layouty dostosowujące interfejs do ekranu i orientacji,
  • integracja z natywnymi API poprzez moduły Qt i pluginy QML,
  • dystrybucja aplikacji przez standardowe formaty APK/IPA i narzędzia Qt do automatyzacji procesu budowania.

QML pozwala na efektywne tworzenie jednej bazy kodu dla wielu platform i urządzeń.