Xamarin — 什么是它，平台及C#开发

什么是Xamarin

Xamarin — 是一个基于.NET和Mono的平台，允许使用C#创建跨平台移动应用程序。Xamarin公司成立于2011年，于2016年被微软以4亿美元收购。收购后，Xamarin成为Visual Studio和Azure生态系统的一部分。

在被微软收购之前，Xamarin 是一个拥有企业许可证的商业产品。微软将其作为Visual Studio Community的一部分免费提供，并开放了Mono Runtime和SDK绑定的源代码。这导致其受欢迎程度上升：根据SlashData的报告，到2020年，Xamarin被用于15%的跨平台项目中。

Xamarin 的主要理念 — 将代码分为三层：通用业务逻辑（C#、.NET Standard）、平台项目（iOS、Android）和通过Xamarin.Forms的可选共享UI。这种方法允许在保持对每个平台API的本机访问的同时重用高达75%的代码。

Xamarin的历史和发展

Xamarin 1.0 的第一个版本于2012年发布，仅支持iOS。2013年增加了对Android的支持。Xamarin.Forms — 声明性UI框架 — 于2014年在Evolve大会上推出。Xamarin 4.0（2016）增加了对watchOS和tvOS的支持。Xamarin 5.0（2019）引入了CSS样式和Material Design主题。

Xamarin.Forms 5.0 的最后一个主要版本于2021年发布。微软宣布Xamarin将进入支持模式（生命周期结束 — 2024年5月1日），并建议迁移到属于.NET 6+一部分的.NET MAUI（多平台应用程序UI）。Xamarin.Forms 5.0不再获得新功能，只获得关键安全修复。

Xamarin.Forms vs Xamarin.Native

Xamarin.Forms — 是一个通过统一元素集抽象接口的UI框架。XAML标记（ContentPage、StackLayout、Label、Button）通过渲染器映射到每个平台的本机控件。Label在iOS上转换为UILabel，在Android上转换为TextView。这种方法提供高达95%的共享UI代码。

Xamarin.Native（也包括Xamarin.iOS和Xamarin.Android）— 是一种没有共享UI的方法。开发人员使用一个C#后端为iOS（Interface Builder或Storyboard）和Android（AXML）创建单独的屏幕。这样可以完全控制每个平台的外观，但会将重复的UI代码量增加到50–60%。

根据 Microsoft Developer Survey 2023，70%的Xamarin项目使用Xamarin.Forms，20%使用带有共享服务的Xamarin.Native，10%使用带有用于平台优化的自定义渲染器的混合方法。

Xamarin架构

Xamarin架构 由两层组成。底层 — Mono Runtime，在平台上执行C#中间语言（IL）。上层 — 用于iOS的托管可调用包装器（MCW）和用于Android的Android绑定，它们提供从托管C#代码对本机API的访问。

Mono Runtime和平台绑定

Mono — 是.NET框架的开源实现。在Xamarin中，Mono作为公共语言运行时（CLR）执行环境工作，加载C#程序集并将其编译为机器码。在iOS上，Mono进行提前编译（AOT）— 编译为ARM64机器码，因为Apple禁止在用户应用程序中进行JIT编译。在Android上，Mono使用带有AOT分析的JIT编译。

iOS绑定（Xamarin.iOS）— 是Objective-C运行时之上的C#包装器。每个UIKit类（UIView、UIViewController）由Xamarin.iOS.dll程序集中的托管类表示。Objective-C选择器通过MessageUI机制调用。在Android上，Xamarin.Android使用Android可调用包装器（ACW）— C#与Java/Kotlin之间的JNI桥接。Kotlin库通过Android绑定库进行包装。

Xamarin中的XAML和C#

XAML（可扩展应用程序标记语言）— 用于描述UI的声明性语言。在Xamarin.Forms中，XAML定义屏幕结构：页面（ContentPage）、容器（StackLayout、Grid、FlexLayout）和元素（Label、Entry、Button、ListView）。C#中的后端代码处理事件（Clicked、PropertyChanged）并管理数据绑定（Binding、Data Binding）。

MVVM模式 — Xamarin.Forms的推荐架构。模型包含数据，视图模型实现INotifyPropertyChanged和命令（ICommand），视图（XAML）通过BindingContext连接。通过RelayCommand或Prism DelegateCommand实现ICommand可确保在没有UI依赖的情况下测试视图模型。Prism.Forms库提供NavigationService、DialogService和模块化。

Xamarin.Forms应用程序示例

using Xamarin.Forms;

namespace XamarinApp
{
    public partial class MainPage : ContentPage
    {
        public MainPage()
        {
            InitializeComponent();
            
            var label = new Label
            {
                Text = "Hello, Xamarin!",
                FontSize = 24,
                VerticalOptions = LayoutOptions.Center,
                HorizontalOptions = LayoutOptions.Center
            };
            
            Content = new StackLayout
            {
                Children = { label }
            };
        }
    }
}

Xamarin的优缺点

单一C#语言 — Xamarin的主要优势。C#和.NET开发人员无需学习Swift、Kotlin或Objective-C即可创建移动应用程序。业务逻辑、网络工作、数据库（通过ORM的SQLite）、加密和日志记录一次性编写并在所有平台上重用。这简化了代码的维护和测试。

对本机API的访问 — Xamarin通过绑定提供对iOS（Cocoa Touch）和Android（Android SDK）API的100%访问。当新的iOS或Android版本发布时，微软在24–48小时内发布更新的绑定。对于缺失的绑定（自定义Objective-C或Kotlin库），手动创建Android绑定库或iOS绑定库。

与微软生态系统集成 — Xamarin支持Visual Studio、Azure DevOps、App Center（CI/CD、测试、监控）和企业移动性+安全性（Intune、ADAL、MSAL）。App Center分析和崩溃从实时应用程序收集数据。Visual Studio App Center自动化构建、设备测试和应用程序商店发布。

缺点 — Xamarin的缺点包括应用程序大小 — 带有空白屏幕的Xamarin.Forms APK重25–35 MB，而本机Android应用程序为5–8 MB。编译时间也更高：中等规模的项目构建需要2–5分钟，而本机Android Studio需要30–60秒。Mono Runtime向最终二进制文件添加15–20 MB。

第二个缺点 — 新API的延迟。新的iOS/Android功能在本机开发中立即出现，但在Xamarin中 — 在绑定发布后1–2个月。iOS 17 SDK（2023）在发布后3周内得到Xamarin的完全支持。对于紧急项目，这可能是关键的。.NET MAUI通过与.NET 8的直接集成解决了这个问题。

迁移到.NET MAUI

.NET MAUI（多平台应用程序UI）— 是Xamarin.Forms的演进，由微软于2022年与.NET 6一起发布。MAUI将iOS、Android、Windows和macOS整合到一个项目中，无需为每个平台单独创建项目。与Xamarin.Forms不同，MAUI使用.NET 6+ BCL，而不是Mono和.NET Standard。

微软提供 迁移工具 — 用于Visual Studio的.NET升级助手。它分析Xamarin.Forms项目，替换命名空间（Xamarin.Forms.* -> Microsoft.Maui.*），更新.csproj文件（SDK风格格式）并将Android和iOS设置迁移到单一配置。迁移后，项目可以使用.NET 8的所有新功能：本机AOT、用于安全性的CodeQL和改进的构建性能。

关键变化 — 单一项目。如果Xamarin.Forms需要3个单独的项目（iOS、Android、.NET Standard），.NET MAUI使用一个带有Platforms/iOS、Platforms/Android、Platforms/Windows和Platforms/MacCatalyst文件夹的项目。每个平台从共享代码编译，带有平台条件指令（#if ANDROID、#if IOS）。

对于 现有代码库，.NET MAUI提供与Xamarin.Forms 90%的向后兼容性。API兼容性涵盖ContentView、ContentPage、Shell、NavigationPage、DependencyService和MessagingCenter。主要更改影响到Device.StartTimer（替换为IDispatcher）、Platform API（移至Microsoft.Maui.ApplicationModel）和过时的渲染器（替换为Handlers）。

迁移 过程包括五个步骤。第一 — 将Xamarin.Forms更新到最新的5.0版本。第二 — 将.NET Standard 2.0替换为.NET 6或8。第三 — 运行升级助手以自动转换项目。第四 — 在Platforms文件夹中修复平台代码。第五 — 测试，特别是自定义渲染器和平台服务。