前言

本文介紹利用Python開發(fā)GUI應用程序時幾種常見的跨平臺Python GUI庫。

注：本文基本開發(fā)環(huán)境配置為：

- Window7（64位）

- Python 3.8.5

- 以及各類Python GUI庫

本次分享內容的目錄如下：

前言

基本概念（CLI、GUI、GUI庫、Python GUI庫）

基于Tk的Tkinter（簡介、特點、應用、簡單示例）

基于wxWidgets的wxPython（簡介、特點、應用、安裝、示例）

基于Qt的PyQt（簡介、特點、應用、安裝、示例）

基于Qt的PySide2（Qt for Python）（簡介、特點、應用、安裝、示例）

基于GObject的PyGObject（簡介、特點、應用、安裝、示例）

結束語

---

1. 基本概念

在文章開始，我們先來理清幾個重要概念：

1.1 CLI（命令行界面）

CLI 是 Command-Line Interface 的英文簡稱，中文意思為命令行界面（或命令行接口），是指用戶通過鍵盤方式來顯示計算機操作界面（接口）。用戶通過鍵盤輸入指令，計算機接收到指令后，予以執(zhí)行，并在顯示器上輸出相關信息。

下面是 windows 系統(tǒng)上一個典型的 CLI 程序 （Windows PowerShell） 運行時的示意圖：

 

在1973年以前，用戶都是通過命令行界面（CLI）方式顯示計算機操作界面的。命令行界面的程序通常需要用戶記憶操作的命令。

1.2 GUI（圖形用戶界面）

GUI 是 Graphical User Interface 的英文簡稱，中文意思為圖形用戶界面（或圖形用戶接口），是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面，是一種人與計算機通信的界面交互方式。

在 GUI（圖形用戶界面）中，用戶看到和操作的都是圖形對象（計算機屏幕上顯示窗口、菜單、圖標、按鈕、對話框等），用戶通過鼠標等輸入設備進行操縱，以完成不同的動作目的（如運行程序、打開文件等）。

下面是類Unix系統(tǒng) X Window System上 GUI 之一的 KDE Plasma Desktop 運行時的示意圖：

 

與早期計算機使用的命令行界面相比，圖形界面對于用戶來說在視覺上更易于接受，學習成本大幅下降，也讓計算機的大眾化得以實現(xiàn)。

不過由于命令行界面要較圖形用戶界面節(jié)約計算機系統(tǒng)的資源，在熟記命令的前提下，使用命令行界面往往要較使用圖形用戶界面的操作速度要快，所以在現(xiàn)在的圖形用戶界面的操作系統(tǒng)中，通常都保留著可選的命令行界面。

1.3 GUI庫

GUI 庫也稱部件工具箱（Widget Toolkits），是指在程序設計時某些基本的GUI的組件元素的集合。它們一般以庫或者應用程序框架的形式出現(xiàn)。

GUI 庫包含一組部件（Widget），部件是一系列圖形控制元素的集合（如：按鈕、標簽、文本框等）。在構建GUI程序時，通常使用層疊方式，眾多圖形控制元素直接疊加起來。

GUI 庫分為偏底層的GUI庫和更高級的GUI庫。

常見的偏底層的GUI庫有：

• WIndows API
• X Window System 中包含了許多基本的部件，但通常需要通過Motif、GTK+或者Qt來使用

常見的更高級的GUI庫有：

• Windows平臺：
  • MFC（Microsoft Foundation Classes）：是Windows API的封裝。
  • Windows Forms：.NET的庫類集，可進行GUI控制。

• 跨平臺（基于C或者C++，也經常與其他編程語言綁定）：
  • Tk , Tcl 以及其他高級腳本語言用到的工具集（在Python中的接口是Tkinter）
  • GTK+ ：主要針對X Window System，用于GNOME桌面環(huán)境。
  • Qt：可用于Unix/linux（X Window）、MS Windows、mac OS X、Windows CE以及Embedded Linux，用于KDE桌面環(huán)境。
  • wxWidgets（以前是wxWindows）：針對C++、Python以及Perl的跨平臺工具集。
  • FLTK：跨平臺工具集，特點是小而快。

• 跨平臺（基于JAVA）
  • AWT（Abstract Windowing Toolkit）：用于Java程序，通常在選定的平臺下運行另一個工具集。
  • SWing：AWT的替代品。
  • SWT（Standard Widget Toolkit）：Java的本地部件工具集，是Eclipse項目的一部分。SWT運行相應平臺下的部件工具集（如Windows API，或者GTK+）。

1.4 Python GUI庫

當我們使用Python語言編寫GUI應用程序時，一般不會自己從最底層去實現(xiàn)，通常會使用更高層次的Python GUI庫來完成。

由于Python的廣泛流行，目前有眾多優(yōu)秀的 Python GUI庫可供開發(fā)者選擇，如：基于Qt的PyQt5、基于Qt的Qt for Python（PySide2）、基于wxWidgets的wxPython、基于Tk的Tkinter、基于GObject的PyGObject等。

下面就為各位朋友們簡要介紹這幾種常見的跨平臺Python GUI庫。

---

2 基于Tk的Tkinter

首先介紹的是基于Tk GUI庫的Tkinter。因為Tkinter是Python語言內置的GUI庫。

2.1 Tkinter簡介

Tk是一個由C語言編寫的輕量級的跨平臺GUI庫。Tkinter（也稱Tk接口）是標準的Tk GUI庫的Python接口。

借助Tkinter，Python開發(fā)人員可以快速地創(chuàng)建跨平臺的簡單的 GUI 應用程序。

2.2 Tkinter特點

• Python內置庫，無需額外安裝，隨時使用
• 功能全面，學習和應用簡單，開發(fā)速度快
• 適用開發(fā)不太復雜的GUI應用程序

2.3 Tkinter典型應用

Python自帶的IDLE應用程序就是用Tkinter編寫的，示意如下：

 

2.4 Tkinter簡單示例

一、示例代碼：

 # 文件名：example_Tkinter.py
 
 from tkinter import *
 
 root = Tk()
 root.title("TkinterWindow")
 root.geometry("400x100")
 
 label = Label(root, text="這是一個Tkinter窗口！").pack(expand=True)
 
 root.mainloop()   

二、示例運行效果：

 

---

3 基于wxWidgets的wxPython

3.1 wxPython簡介

wxWidgets是一個由C++語言編寫的跨平臺GUI庫。wxPython是對wxWidgets的Python封裝/綁定，可以Python模塊的方式提供給開發(fā)者使用。

借助wxPython，Python開發(fā)人員可以很方便地創(chuàng)建跨平臺的，具有健壯、功能強大的GUI應用程序。

wxPython是一款開源軟件，是Tkinter的一個比較流行的替代品，功能上面要強于Tkinter。wxPython提供了超過200個類，面向對象的編程風格，設計的框架類似于MFC。

項目信息：

（1）項目主頁：https://wxpython.org/

（2）項目（PyPI）網址：https://pypi.org/project/wxPython/

 

（3）項目最新版本：v4.1.0（2020/04/25）

3.2 wxPython特點

• 程序簡單
• 易于編寫
• 易于理解
• 針對大型GUI應用程序具有較強的優(yōu)勢

3.3 wxPython典型應用

• GRASS GIS，一種免費且開源的地理信息系統(tǒng)桌面應用程序（如下圖示）。

 

• BitTorrent，一種點對點的BitTorrent應用程序。
• google Drive，Google云端存儲系統(tǒng)的桌面客戶端。
• PlayOnLinux，一個Wine軟件兼容層的圖形化前端應用程序。
• 等

3.4 wxPython模塊安裝

可以在終端通過 pip install wxPython 命令完成 wxPython 模塊的安裝，如下：

 PS C:> pip install wxPython
 Collecting wxPython
   Downloading wxPython-4.1.0-cp38-cp38-win_amd64.whl (17.9 MB)
 Requirement already satisfied: numpy; python_version >= "3.0" in c:developpythonlibsite-packages (from wxPython) (1.19.1)
 Requirement already satisfied: six in c:developpythonlibsite-packages (from wxPython) (1.15.0)
 Requirement already satisfied: pillow in c:developpythonlibsite-packages (from wxPython) (7.2.0)
 Installing collected packages: wxPython
 Successfully installed wxPython-4.1.0
 PS C:> 

3.5 wxPython簡單示例

一、示例代碼：

# 文件名：example_wxPython.py
 
import wx

App = wx.App(False) 
frame = wx.Frame(None, -1, title="wxPython", size=(400,160))
wx.StaticLine(frame, size=(400, 1))
wx.StaticText(frame, -1, "這是一個wxPython應用程序!", pos=(80, 40))

frame.Show(True) 
app.MainLoop()

二、示例運行效果：

 

---

4 基于Qt的PyQt

4.1 PyQt簡介

Qt是一款非常優(yōu)秀和知名的C++應用程序開發(fā)框架，廣泛用于開發(fā)跨平臺GUI庫，它體系龐大、接口豐富、文檔齊全。

PyQt提供了對 Qt C++ GUI類庫封裝的Python綁定，可以Python模塊的方式提供給開發(fā)者使用。借助PyQt，Python開發(fā)人員可以很方便地創(chuàng)建各種美觀、復雜、功能強大的跨平臺的GUI應用程序。

PyQt是一款自由軟件，其開發(fā)者是英國的“Riverbank Computing”公司。它提供了GPL與商業(yè)許可兩種授權方式：個人可以免費地用于自由軟件的開發(fā)，同時又可以提供良好的商業(yè)支持。PyQt已經發(fā)展了很多年，技術比較成熟穩(wěn)定，技術文檔也比較豐富，具備靠前的影響力。PyQt3支持Qt1到Qt3；PyQt4支持Qt4；PyQt5支持Qt5。

項目信息：

（1）項目主頁：https://www.riverbankcomputing.com/software/pyqt/

（2）項目（PyPI）網址：https://pypi.org/project/PyQt5/

 

（3）項目最新版本：v5.15.0（2020/06/01）

4.2 PyQt特點

• PyQt的API與Qt類似，Qt的文檔通常仍然可以應用于PyQt，因此PyQt的開發(fā)文檔比較豐富。
• 可以通過Qt Designer工具使用拖拉式的方法來設計界面，簡單易用。
• 在使用PyQt的過程中要注意避免內存泄露以及懸掛指針。
• 運行文件比較大。
• 需要掌握一些C++相關知識。
• 適合開發(fā)大型、復雜、商用GUI應用程序。

4.3 PyQt5典型應用

• Eric Python IDE：運行截圖（如下圖示）

 

• Anki,：一個間隔重復抽認卡桌面應用程序
• QtiPlot,：一種分析和可視化科學數據的計算機桌面應用程序
• 等

4.4 PyQt5庫安裝

可以在終端通過 pip install PyQt5 命令完成 PyQt5 庫的安裝，如下：

 PS C:> pip install PyQt5
 Collecting PyQt5
   Downloading PyQt5-5.15.0-5.15.0-cp35.cp36.cp37.cp38-none-win_amd64.whl (64.5 MB)
 Collecting PyQt5-sip<13,>=12.8
   Downloading PyQt5_sip-12.8.0-cp38-cp38-win_amd64.whl (63 kB)
 Installing collected packages: PyQt5-sip, PyQt5
 Successfully installed PyQt5-5.15.0 PyQt5-sip-12.8.0
 PS C:>

4.5 PyQt5簡單示例

一、示例代碼：

# 文件名：example_PyQt5.py

import sys
from PyQt5.QtWidgets import *

app = QApplication(sys.argv)

win = QWidget()
win.resize(400, 100)
win.setWindowTitle('PyQt5')
label = QLabel("這是一個PyQt5應用程序！", win)
win.show()

sys.exit(app.exec_())

二、示例運行效果：

 

---

5 基于Qt的PySide2（Qt for Python）

5.1 PySide2簡介

Qt是一款非常優(yōu)秀和知名的C++應用程序開發(fā)框架，廣泛用于開發(fā)跨平臺GUI庫，它體系龐大、接口豐富、文檔齊全。

PySide2（又稱Qt for Python）提供了對 Qt C++ GUI類庫封裝的Python官方綁定，這樣就可以在Python應用程序中使用Qt5的API（PySide2模塊提供對各個Qt模塊，如QtCore、QtGui、QtWidgets等的訪問），允許Python開發(fā)人員充分利用Qt的潛力來開發(fā)各種美觀、復雜、功能強大的跨平臺的GUI應用程序。

歷經了Trolltech->Nokia->Digia Plc->Qt Group多次沿革，目前的PySide2提供了GPL、LGPL與商業(yè)許可三種授權方式。

PySide2提供了與PyQt5類似的功能，區(qū)別在于另外提供了LGPL授權（意味著開發(fā)者可以免費用于商業(yè)）。

PySide2附帶一個Python綁定生成器Shiboken2（Qt for Python可以用它來創(chuàng)建PySide2模塊），可以把C++項目轉換為Python項目。

項目信息：

（1）項目主頁：https://wiki.qt.io/PySide2

（2）項目（PyPI）網址：https://pypi.org/project/PySide2/

 

（3）項目最新版本：v5.15.0（2020/05/27）

5.2 PySide2特點

使用PySide2（Qt for Python）可以充分利用Qt的應用程序開發(fā)框架和功能豐富的類設計GUI程序，主要有以下一些優(yōu)點：

• 將Qt的跨平臺應用框架與Python的跨平臺解釋語言結合在了一起。
• Qt使用信號與槽（Signals/Slots）機制進行對象之間的通信，它是類型安全且弱耦合的，易于創(chuàng)建可重用的軟件模塊。
• 使用Qt Creator中的UI Designer或獨立的Qt Designer可以可視化地設計窗體，然后將窗體轉換為Python程序，可以大大提高界面設計的效率。
• 將Qt和Python的優(yōu)點結合到了一起，程序員可以利用Qt豐富的UI設計功能，但不需要使用復雜的C++語言，而是使用Python語言編程。
• 是Qt的“親兒子”，具備Qt官方支持
• 比較適合開發(fā)復雜、大型的GUI應用軟件

當然也存在一些相應缺點：

• 運行文件比較大。
• 需要學習一些C++相關知識，以便于閱讀開發(fā)文檔。

---

5.3 PySide2典型應用

• Qt Designer：運行截圖（如下圖示）

 

• 等

5.4 PySide2模塊安裝

可以在終端通過 pip install PySide2 命令完成 PySide2 模塊的安裝，如下：

 PS C:> pip install PySide2
 Collecting PySide2
   Downloading PySide2-5.15.0-5.15.0-cp35.cp36.cp37.cp38-none-win_amd64.whl (139.6 MB)
 Collecting shiboken2==5.15.0
   Downloading shiboken2-5.15.0-5.15.0-cp35.cp36.cp37.cp38-none-win_amd64.whl (2.1 MB)
 Installing collected packages: shiboken2, PySide2
 Successfully installed PySide2-5.15.0 shiboken2-5.15.0
 PS C:> 

5.5 PySide2簡單示例

一、示例代碼：

# 文件名：example_PySide2.py

import sys
from PySide2.QtWidgets import *

app = QApplication(sys.argv)

win = QWidget()
win.resize(400, 100)
win.setWindowTitle('PySide2')
QLabel("這是一個PySide2應用程序！", win)
win.show()

sys.exit(app.exec_())

二、示例運行效果：

 

---

6 基于GObject的PyGObject

6.1 PyGObject簡介

GObject是一個在LGPL許可下發(fā)布的自由軟件庫，它提供了一個輕便的對象系統(tǒng)并支持透明的多語言互通,可以直接使用在C程序中。GObject僅依賴于GLib和libc。它是GNOME的基石并且在GTK+，Pango，Accessibility Toolkit和大多數GNOME的高級庫和應用程序中被廣泛使用。

PyGObject提供了基于 GObject的庫（例如GTK，GStreamer，WebKitGTK，GLib，GIO 等）封裝的Python綁定。PyGObject使用glib，gobject，girepository，libffi 和其他庫與隨附的 typelib 文件（Gtk-3.0.typelib）中的其他元數據結合使用來訪問C庫（libgtk-3.so），并動態(tài)提供基于該信息的Python接口。

對于要使用GNOME編寫Python應用程序或使用GTK編寫Python GUI應用程序的開發(fā)人員，可以使用PyGObject很方便地創(chuàng)建各種美觀、復雜、功能強大的跨平臺的GUI應用程序。

PyGObject是一款在LGPL許可下的跨平臺（支持Linux，Windows和macOS）的自由軟件，其作者是著名的GNOME開發(fā)者James Henstridge。

項目信息：

（1）項目主頁：https://pygobject.readthedocs.io

（2）PyPI項目網址：https://pypi.org/project/PyGObject/

 

（3）項目最新版本：v3.36.1（2020/05/07）

6.2 PyGObject特點

• 功能強大
• 適合開發(fā)大型、復雜的GUI應用程序
• 適合有GNOME/GTK+基礎的開發(fā)人員
• 對Linux系統(tǒng)更友好，在Windows系統(tǒng)安裝不方便

6.3 PyGObject典型應用

• Pitivi-：一個免費的開源視頻編輯器桌面應用程序（如下圖示）

 

• Anaconda -Fedora，RHEL和其他Linux發(fā)行版使用的桌面安裝程序
• D-Feet-易于使用的D-Bus調試器
• Gaphor-一個簡單的桌面建模工具
• GNOME Music - 一個GNOME桌面音樂播放器軟件
• 等

6.4 PyGObject安裝（Windows）

在運行應用程序之前，需要先行安裝PyGObject，GTK及其依賴項。

本機在終端通過pip install PyGObject命令進行PyGObject模塊安裝時會報錯失敗，故采用其官網推薦的Windows平臺安裝步驟進行：

• Step1：通過http://www.msys2.org/下載安裝程序 msys2-x86_64-20200720.exe
• Step2：運行安裝程序并安裝提示完成安裝（如安裝目錄為 C:msys64）。注：MSYS2需要64位Windows 7或更高版本。
• Step3：按照說明設置基本環(huán)境。
• Step4：運行 C:msys64mingw64.exe 后會彈出一個終端窗口
• Step5：在本終端窗口執(zhí)行 pacman -Suy
• Step6：在本終端窗口執(zhí)行 pacman -S mingw-w64-x86_64-gtk3 mingw-w64-x86_64-python3 mingw-w64-x86_64-python3-gobject

驗證測試：

• Step1：要測試 GTK 3 是否正常運行，可以在本終端窗口運行 gtk3-demo，會出現(xiàn)一個演示應用程序。

使用方法：

• Step1：將 xxx.py 您創(chuàng)建的腳本復制到 C:msys64home<username>
• Step2：在本終端窗口運行 python3 xxx.py，會出現(xiàn)相應桌面應用程序。

6.5 PyGObject簡單示例

一、示例代碼：

# 文件名：example_PyGObject.py

import gi
gi.require_version("Gtk", "3.0")
from gi.repository import Gtk

window = Gtk.Window(title="PyGObject")
window.set_size_request(400, 100)

hbox = Gtk.Box(spacing=6)
window.add(hbox)
label = Gtk.Label("這是一個PyGObject應用程序！")
hbox.pack_start(label, True, True, 0)

window.show_all()
window.connect("destroy", Gtk.main_quit)
Gtk.main()

二、示例運行效果：

 

---

結束語

目前支持Python語言開發(fā)GUI應用程序的Python GUI庫有幾十種（詳見Python Wiki頁面介紹：https://wiki.python.org/moin/GuiProgramming），限于篇幅，本文僅僅是概要介紹了最值得了解（個人淺見）的5種分享給大家，算是拋磚引玉，大家可以結合實際情況選擇一款適合的Python GUI庫來進一步學習掌握應用。

希望本文能對您有所幫助！喜歡的話就點個贊加關注支持一下哈：)