.NET MAUI — 什么是它，架构和跨平台开发

什么是 .NET MAUI

.NET MAUI（Multi-platform App UI）— 是 Xamarin.Forms 的演进，为 .NET 6+ 从头重新设计。与需要为每个平台单独项目的 Xamarin.Forms 不同，MAUI 使用统一的结构，包含共享的 .csproj 文件和平台文件夹 Platforms/iOS、Platforms/Android、Platforms/Windows 和 Platforms/MacCatalyst。MAUI 的第一个稳定版本于 2022 年 5 月发布。

.NET MAUI 与其前身的关键区别 — 与 .NET 8 BCL（基类库）完全集成。开发人员可以直接访问 System.Text.Json、System.Net.Http、System.Linq、System.IO 和其他 API，无需额外的 SDK。Xamarin.Forms 使用 .NET Standard 2.0 作为共享逻辑，这限制了对 .NET 平台新功能的访问。

根据 Microsoft Build 2024，.NET MAUI 在 App Store 和 Google Play 中被用于 40,000+ 个应用程序中。知名项目包括 UPS Mobile、The Weather Channel 和 Siemens Teamcenter。微软正在 .NET 9 框架内积极开发 MAUI。

.NET MAUI 的历史和起源

.NET MAUI 在 Microsoft Build 2020 上宣布，作为 .NET 统一战略的一部分。微软将 .NET Core、Mono 和 .NET Framework 统一为一个 .NET 5+ 平台。Xamarin.Forms 成为 MAUI 的基础，但代码库被完全重写：过时的 API 被删除，渲染器被 Handlers 取代，DependencyService 被 DI 容器取代。

.NET MAUI 8 版本（2023 年 11 月）增加了对 Native AOT 的支持、改进的 CollectionView 性能、Blazor Hybrid（将 Blazor 组件嵌入 MAUI 应用程序）和新的字体映射。.NET MAUI 9（2024）包括对 C# 12 的支持、与 WinUI 3 和 macOS Sonoma 的改进集成，以及适用于所有平台的新 Drag & Drop API。

.NET MAUI 与 Xamarin.Forms 的区别

第一个区别 — 单一应用程序。在 Xamarin.Forms 中，iOS 和 Android 需要一个解决方案中的两个独立项目。在 .NET MAUI 中，一个项目包含平台文件夹。这简化了代码导航、依赖管理和 CI/CD 管道。.csproj 文件使用 SDK 风格格式，包含 TargetFrameworks：net8.0-android、net8.0-ios、net8.0-maccatalyst。

第二个区别 — 渲染架构，通过 Handlers 而不是渲染器。在 Xamarin.Forms 中，每个元素（Button、Label）都有自己的 Renderer 类，用于创建原生控件。自定义需要 Custom Renderer。在 MAUI 中，Handler 是一个轻量级对象，将抽象元素映射到原生控件，并支持 Property Mappers 来更新属性，而无需重新创建控件。

第三个区别 — 单一的 DI 容器 Microsoft.Extensions.DependencyInjection。Xamarin.Forms 使用 DependencyService 来注册平台实现。MAUI 将 DI 嵌入框架核心：服务在 MauiAppBuilder 中注册，控制器通过构造函数接收依赖项。这简化了测试并遵循现代 .NET 实践。

.NET MAUI 架构

.NET MAUI 架构 基于多层模型。底层 — .NET BCL 和 Mono Runtime（Android）/ CoreCLR（Windows）/ NativeAOT（iOS）。中间层 — Microsoft.Maui.dll，包含框架核心：Handlers、Layout、Graphics、Controls。顶层 — 开发人员的应用程序，包含 XAML 页面、ViewModel 和服务。

Single Project 和 Multi-Targeting

Single Project — 是 .NET MAUI 的一个关键架构特性。所有文件分为三类：共享代码（Shared）、平台代码（Platforms）和资源（Resources）。.csproj 中的 multi-targeting 指定应用程序为哪些平台构建。每个平台只编译自己的 Platforms 文件夹和共享代码。

平台代码位于 条件文件夹中。Platforms/Android 包含 MainActivity.cs、MainApplication.cs 和 AndroidManifest.xml。Platforms/iOS — AppDelegate.cs、Info.plist 和 Entitlements.plist。Platforms/Windows — Package.appxmanifest 和 App.xaml。对于代码中的条件编译，使用 #if ANDROID、#if IOS、#if WINDOWS、#if MACCATALYST 指令。

.NET MAUI 中的 XAML 和 MVVM

XAML — 声明式标记语言，继承自 Xamarin.Forms 和 WPF。在 .NET MAUI 中，XAML 用于描述页面（ContentPage）、布局（VerticalStackLayout、Grid、FlexLayout）、元素（Label、Entry、Button、Image）和控件（CollectionView、CarouselView）。XAML 在构建阶段编译为 BAML 格式。

MVVM 模式 通过 CommunityToolkit.Mvvm 实现 — 微软的开源库。[ObservableProperty] 属性生成 INotifyPropertyChanged 属性，[RelayCommand] 从方法创建命令。Source Generator CommunityToolkit.Mvvm 8.2 转换 partial class ViewModel，生成 ObservableObject 而无需反射。与手动实现相比，这使 Binding 速度提高了 30%。

.NET MAUI 中的应用程序示例

using Microsoft.Maui;
using Microsoft.Maui.Controls;

namespace MauiApp;

public class MainPage : ContentPage
{
    public MainPage()
    {
        Title = "MAUI App";
        
        Content = new VerticalStackLayout
        {
            Spacing = 12,
            Padding = new Thickness(16),
            Children =
            {
                new Label
                {
                    Text = "Hello, .NET MAUI!",
                    FontSize = 24,
                    FontAttributes = FontAttributes.Bold
                },
                new Button
                {
                    Text = "点我",
                    BackgroundColor = Colors.Blue,
                    TextColor = Colors.White,
                    Command = new Command(async () =>
                        await DisplayAlert("你好", "世界", "OK"))
                }
            }
        };
    }
}

平台和支持

.NET MAUI 支持 5 个平台：iOS 15.0+、Android 5.0（API 21）+、Windows 10 1809+、macOS 12.0+（MacCatalyst）和 Tizen 6.5+。每个平台使用自己的控件和 API 集。iOS 通过 Mac Catalyst 使用 UIKit，Android 通过 Xamarin.Android 使用 AndroidX，Windows 使用 WinUI 3，macOS 通过 Mac Catalyst 使用 AppKit。

在 iOS 和 Android 上，MAUI 使用与 Xamarin.Forms 相同的渲染机制 — 原生 UI 控件。然而，Handlers 提供了更灵活的自定义。对于 iOS 上 Button 的平台配置，使用带有 PlatformConfiguration.iOS 的 OnPlatform<Button>。对于 Windows，MAUI 使用 WinUI 3 — 微软的现代 UI 框架，支持 Fluent Design System。

macOS 支持通过 Mac Catalyst 添加 — 苹果的技术，在 Mac 上运行 UIKit 应用程序。这允许 100% 重用 iOS MAUI 代码用于 macOS 版本的应用程序。对于特定的 Mac 功能（Menu Bar、Touch Bar），MAUI 通过 Mac Catalyst 和 NSView 包装器提供平台 API。

Tizen — 三星的智能电视、智能手机和智能手表平台。.NET MAUI 中的 Tizen 支持通过 Samsung Tizen .NET 实现。MAUI 应用程序通过 Samsung TizenFX 绑定编译为 Tizen。然而，Tizen 不是微软的优先平台 — 其更新延迟 1-2 个月发布。

.NET MAUI 的优点

统一的代码库 — .NET MAUI 减少了代码重复量。一个 C# 和 XAML 项目编译为 5 个平台，为具有简单 UI 的应用程序提供高达 95% 的共享代码。业务逻辑、服务、数据模型和 HTTP 客户端位于共享代码中。只有平台功能（相机、地理位置、生物识别）需要通过 DI 进行单独实现。

性能 .NET MAUI 高于 Xamarin.Forms。Handlers 减少了渲染开销：微软的测试显示，与 Xamarin.Forms 5.0 相比，屏幕渲染时间减少了 20-30%。iOS 上的 Native AOT 将 C# 代码直接编译为 ARM64 指令，消除了 JIT 编译，并将启动时间减少了 40%。

Blazor Hybrid — .NET MAUI 的独特能力。BlazorWebView 将 Blazor 组件直接嵌入 MAUI 应用程序中。Web 界面开发人员可以在移动应用程序中重用 Blazor 组件（Razor 页面、JS-interop、CSS 样式）。Blazor Hybrid 在所有 5 个 MAUI 平台上运行，无需更改 Blazor 组件的代码。

.NET 生态系统 — 访问数千个 NuGet 包：Entity Framework Core 用于处理数据库，Serilog 用于日志记录，Polly 用于重复 HTTP 请求，FluentValidation 用于验证。CommunityToolkit.Maui 提供现成的 UI 元素：Popup、Toast、Snackbar、SemanticScreenReader 用于可访问性。.NET MAUI 与 Azure、SignalR 和 Microsoft Graph SDK 集成。

开发工具 — Visual Studio 2022 和 JetBrains 的 Rider。XAML Hot Reload 在 1-2 秒内更新 UI，无需重新启动应用程序。C# Hot Reload（从 .NET 6+ 开始）重新编译方法更改，无需重新启动进程。Visual Studio Debugger、Profiler 和 IntelliCode 完善了性能和代码质量诊断工具集。