X Window System — оконная система, обеспечивающая стандартные инструменты и протоколы для построения графического интерфейса пользователя. Используется в UNIX-подобных ОС и OpenVMS, но существуют и реализации X.11 под Windows и OS/2.
X Window System обеспечивает базовые функции графической среды: отрисовку и перемещение окон на экране, взаимодействие с устройствами ввода, такими как, например, мышь и клавиатура. X Window System не определяет деталей интерфейса пользователя — этим занимаются менеджеры окон, к примеру GNOME и KDE. По этой причине внешний вид программ в среде X Window System может очень сильно различаться в зависимости от возможностей и настроек конкретного оконного менеджера.
В X Window System предусмотрена сетевая прозрачность: графические приложения могут выполняться на другой машине в сети, а их интерфейс при этом будет передаваться по локальной сети (по протоколу TCP/IP) или интернет, и отображаться на локальной машине пользователя. Для этих же целей применяются RDP и VNC. В контексте X Window System термины «клиент» и «сервер» имеют непривычное для многих пользователей значение: «сервер» означает локальный дисплей пользователя (дисплейный сервер), а «клиент» — программу, которая этот дисплей использует (она может выполняться на удалённом компьютере).
Когда пользователь запускает графическое приложение, оно соединяется с X-сервером по стандартному протоколу X11, получает от X-сервера события о перемещении мыши, нажатиях кнопок клавиатуры и соответственно на них реагирует. Когда необходимо провести отрисовку, X-клиент отправляет соответствующие инструкции X-серверу, и уже X-сервер производит непосредственную отрисовку используя драйвер видеокарты. Команды протокола X11 могут передаваться как через разделяемую память или локальное соединение (если X-клиент и X-сервер запущены на одном компьютере), так и по сети – при этом X-клиент и X-сервер могут быть запущены на разных компьютерах.
X-сервер никаким образом не отвечает за внешний вид окна X-клиента – он отрисовывает все в точности так, как это указал клиент, более того – сам по себе X-сервер он не отрисовывает ни обрамлений окон, ни каких либо управляющих элементов, не обрабатывает никаких горячих клавиш – то есть он занимается только отрисовкой картинки присланной X-клиентом, а также чтением данных из устройств ввода и передачей соответствующих событий X-клиенту.
Когда приложение отрисовывает что-либо, оно обращается к своей базовой библиотеке, она в свою очередь переадресовывает вызов (или уже цепочку вызовов) в библиотеку libX11, которая использую X11 Core Protocol передает команды на X-сервер. X-сервер интерпретирует команды и передает их на отрисовку драйверам устройств вывода. Воздействие же пользователя на устройства ввода считываются X-сервером через драйвера устройств ввода, через X11 Core Protocol передаются X-клиенту, libX11 переводит команды протокола в события и передает события в тулкит, и уже тулкит передает события программе для того чтобы та на них отреагировала.
То как приложение выглядит – то есть внешний вид строк ввода, полос скроллинга, панелей и кнопок – за все это отвечает библиотека-тулкит (toolkit). Два наиболее распространенных на сегодняшний день тулкита, Qt и GTK, примерно равны по возможностям – они обеспечивают достаточную переносимость приложений (есть реализации GTK и Qt для основных платформ), поддержку «тем» внешнего вида, предоставляют программисту объектно-ориентированный интерфейс и некоторый набор служебных функций и возможностей.
Система X Window System была разработана в Массачусетском технологическом институте (MIT) в 1984 году. По состоянию на февраль 2016 года версия протокола — X11R7.7 — появилась в июне 2012 года. Проект X возглавляет фонд X.Org Foundation. Референсная (или образцовая) реализация (reference implementation) системы свободно доступна на условиях лицензии MIT и подобных ей лицензий.
X Window System часто называют X11 или просто X (в разговорной речи — «иксы́»).
В 1984 году Боб Шейфлер и Джим Геттис зафиксировали ранние принципы построения X:
- Добавляй новую функциональность только в том случае, если без неё нельзя завершить какое-то реальное приложение.
- Решить, чем система не является, столь же важно, сколь решить, чем она является. Не пытайся удовлетворить все мыслимые потребности; вместо этого сделай систему расширяемой, чтобы новые потребности могли быть удовлетворены совместимым образом.
- Хуже обобщения одного примера может быть только обобщение вообще без примеров.
- Если проблема не понята до конца, возможно, лучше не решать её вовсе.
- Если ты можешь добиться 90 процентов нужного эффекта, затратив всего 10 процентов сил, используй более простое решение.
- Изолируй сложные места как можно сильнее.
- Обеспечивай механизм, а не политику. В частности, политика интерфейса пользователя должна быть в руках клиентов.
С тех пор проект X, в основном, придерживался этих принципов. Демонстрационная реализация разрабатывается с расчётом на расширение и улучшение, в то же время она остаётся почти полностью совместимой с исходным протоколом 1987 года.
Сравнение X.11 и Wayland:
– Wayland: Wayland — это новый протокол отображения, разрабатываемый с целью замены устаревшего X11. Он был разработан с учетом современных требований к графическим интерфейсам, таким как безопасность, производительность и эффективное использование ресурсов. Wayland предлагает более прямое и эффективное взаимодействие между приложениями и оконным менеджером, что позволяет улучшить пользовательский опыт и повысить производительность.
– X.11: X.11 — это старый и устаревший протокол отображения, который все еще широко используется в современных операционных системах, хотя его недостатки и ограничения становятся все более очевидными. X.11 имеет проблемы с производительностью, безопасностью и эффективностью использования ресурсов, поэтому многие разработчики стараются перейти на более современные протоколы, такие как Wayland.
В целом, Wayland представляет собой более современный и продвинутый протокол отображения, который предлагает ряд преимуществ по сравнению с X.11, включая лучшую производительность, безопасность и эффективность использования ресурсов. В будущем можно ожидать, что Wayland станет стандартом для большинства Linux-дистрибутивов и других операционных систем.