Guest post: Desktop Bridge – Espandere un’applicazione Win32 con la Universal Windows Platform


Questo post è stato scritto da Matteo Pagani, Windows AppConsult Engineer in Microsoft

Nel post precedente abbiamo imparato a sfruttare il Desktop Bridge per convertire un’applicazione in maniera manuale, senza passare per il Desktop App Converter e un installer: si tratta dell’approccio da utilizzare quando il punto di partenza della conversione è un eseguibile o, più in generale, un’applicazione Win32 da noi sviluppata, di cui possediamo il codice sorgente. Nei post precedenti, avevamo usato, ad esempio, come punto di partenza un’applicazione Windows Forms.

In questo post riprenderemo i concetti visti nel post precedente ma, questa volta, inizieremo ad espandere l’applicazione Win32 per sfruttare alcune delle funzionalità offerte dalla Universal Windows Platform. Uno sviluppatore desktop potrebbe chiedersi, a questo punto, perché dovrebbe essere interessato a questo approccio: in virtù del modello di sicurezza più chiuso, in molti scenari un’applicazione UWP deve tenere conto di limitazioni maggiori rispetto ad un’applicazione Win32, che potrebbero perciò rendere difficoltoso il lavoro dello sviluppatore.

Abbiamo già visto nel corso del primo post i numerosi vantaggi portati dalla conversione del Desktop Bridge, come la maggiore efficienza del meccanismo di deployment (installazione e disinstallazione) e la maggiore sicurezza, dovuta al fatto che le app girano all’interno di un container, che virtualizza molti degli aspetti di Windows (come il file system o il registro di sistema) che l’applicazione potrebbe usare come veicolo di attacco per scopi malevoli. A questo, si aggiunge il fatto che il mondo IT sta attraversando un cambiamento molto forte e, di conseguenza, sono sempre di più gli utenti che non usano solamente un computer, ma anche dispositivi come smartphone e tablet, con i quali interagiscono con modalità differenti: comandi vocali, penne digitali, notifiche, touch screen sono solo alcuni dei tanti esempi. Si tratta di scenari che si sposano alla perfezione con la filosofia della Universal Windows Platform e molte di queste funzionalità possono essere implementate in maniera molto più semplice ed efficiente rispetto a quanto potremmo fare con un’applicazione Win32 tradizionale.

Pensiamo, ad esempio, alle notifiche: le applicazioni desktop sono sempre state in grado di avvisare l’utente di un evento, ad esempio mostrando un popup o un messaggio nella task bar. Si tratta, però, di approcci che non si integrano pienamente con l’ecosistema di Windows. Una notifica toast generata dalla Universal Windows Platform, invece, ha un look & feel consistente con quello del sistema operativo e delle altre applicazioni; viene memorizzata all’interno dell’Action Center, così che l’utente possa leggerla anche se non si trovava davanti al computer nel momento in cui è stata inviata; offre la possibilità di eseguire una serie di operazioni (come rispondere ad un messaggio) direttamente dalla notifica stessa, senza neanche aprire l’applicazione. E se aveste la necessità di ricevere notifiche anche quando l’applicazione non è in esecuzione? In questo caso, nel mondo Win32 vi servirebbe trovare un’alternativa, come sfruttare un servizio Windows o mantenere l’applicazione sempre aperta ma, magari, nascosta nella barra di sistema. Grazie alla Universal Windows Platform, invece, avete un meccanismo nativo per gestire questi scenari molto più efficiente, ovvero le notifiche push.

Come potete vedere, ci sono decine di scenari nei quali integrare API della Universal Windows Platform all’interno di un’applicazione Win32 potrebbe semplificarvi parecchio la vita. Perciò, facciamolo! In questo articolo partiremo dalla stessa applicazione Windows Forms del post precedente, ma aggiungeremo una nuova feature: ogni volta che il file di testo viene creato sul desktop, mostreremo una notifica toast all’utente per confermare l’esito dell’operazione.

Accedere alla Universal Windows Platform

Come appena citato, il punto di partenza per il nostro esperimento sarà l’applicazione Windows Forms creata nel precedente post, che potete scaricare da GitHub all’indirizzo https://github.com/qmatteoq/DesktopBridge/tree/master/3.%20Convert. Vi ricordo solamente che, per lavorare su questa applicazione di esempio, vi servirà la versione Preview di Visual Studio 15 con installata l’apposita estensione per il Desktop Bridge: in questo modo, sarà molto più semplice per noi testare e deployare la versione convertita dell’applicazione.

Per il momento, ci concentreremo sull’applicazione Windows Forms, nella quale dobbiamo integrare le API UWP. La prima cosa da fare è rendere visibile la Universal Windows Platform all’applicazione Windows Form: come comportamento predefinito, infatti, essa gira appoggiandosi al framework .NET e, di conseguenza, non ha accesso alle API UWP. Dobbiamo, perciò, aggiungere un riferimento ai metadati che contengono tutte le definizioni delle API supportate: il file si chiama Windows.md e lo trovate all’interno della cartella C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\UnionMetadata.

Il primo passo, perciò, è fare clic con il tasto destro sul progetto Windows Forms in Visual Studio, scegliere Add reference, premere il pulsante Browse e andare alla ricerca di questo file sul vostro computer:

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L’unica cosa importante da sottolineare, come evidenziato nell’immagine precedente, è di selezionare nel menu a tendina che funge da filtro per i file visualizzati la voce All files. Come comportamento predefinito, infatti, la finestra di dialogo per gestire le reference di un’applicazione Win32 mostra solamente componenti .NET standard, come DLL o eseguibili, mentre i file con estensione .winmd fanno parte dell’ecosistema del Windows Runtime, sul quale si appoggia la Universal Windows Platform.

Ora che abbiamo accesso alla piattaforma, possiamo iniziare a scrivere il codice necessario per generare una notifica toast, che dovrebbe esservi famigliare se avete già avuto esperienza con lo sviluppo di applicazioni UWP:

public void ShowNotification()
{
    string xml = @"<toast>
                    <visual>
                        <binding template='ToastGeneric'>
                            <text>Desktop Bridge</text>
                            <text>The file has been created</text>
                        </binding>
                    </visual>
                </toast>";

    Windows.Data.Xml.Dom.XmlDocument doc = new Windows.Data.Xml.Dom.XmlDocument();
    doc.LoadXml(xml);

    ToastNotification toast = new ToastNotification(doc);
    ToastNotificationManager.CreateToastNotifier().Show(toast);
}

Nel mondo UWP le notifiche toast sono rappresentate da un payload XML, che definisce la struttura e il contenuto della notifica. In questo esempio, abbiamo utilizzato un template molto semplice, che mostra solamente un titolo e un messaggio (tramite due elementi di tipo text). Dopo aver definito l’XML, possiamo iniziare ad utilizzare sul serio le API della Universal Windows Platform: potete notare, infatti, come, per creare la notifica, dobbiamo prima convertire la stringa in un oggetto di tipo XmlDocument. Si tratta, però, di un tipo che non appartiene al framework .NET, ma alla Universal Windows Platform: lo si può notare dal fatto che il namespace di appartenenza è Windows.Data.Xml.Dom.

Il passaggio successivo è creare un oggetto di tipo ToastNotification (di nuovo, una classe specifica della Universal Windows Platform, che appartiene al namespace Windows.UI.Notifications) e passare, come parametro, l’oggetto di tipo XmlDocument appena creato. Come ultima operazione, utilizziamo la classe ToastNotificationManager per creare un oggetto che espone il metodo Show(), che ci serve per mostrare la notifica vera e propria che abbiamo appena creato.

Ora che abbiamo creato questo metodo, siamo pronti per modificare il codice che avevamo scritto nel post precedente per creare il file di testo sul desktop dell’utente:

private void OnCreateFile(object sender, EventArgs e)
{
    string userPath = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.DesktopDirectory);
    string fileName = $"{userPath}\\centennial.txt";
    File.WriteAllText(fileName, "This file has been created by a Centennial app");
    ShowNotification();
}

Al termine della creazione del file, abbiamo aggiunto la chiamata al metodo ShowNotification() che abbiamo appena creato. E’ importante, a questo punto, sottolineare una cosa. L’accesso alle API della Universal Windows Platform non è legato solamente alla versione del sistema operativo su cui sta girando l’app (che, ovviamente, deve essere Windows 10), ma è reso possibile dal container della Universal Windows Platform all’interno del quale viene inclusa l’applicazione Win32 nel momento in cui la convertiamo. Possiamo renderci conto di questo legame semplicemente lanciando l’applicazione Windows Forms direttamente da Visual Studio, senza passare per il progetto di deployment. Nel momento in cui premiamo il pulsante presente nel form, il file sarà correttamente creato sul desktop, ma subito dopo comparirà un’eccezione nel momento in cui sarà chiamato il metodo ShowNotification():

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Il motivo è che l’applicazione, girando in maniera nativa Win32, non è in grado di accedere alle API della Universal Windows Platform. Se, invece, impostassimo come progetto di startup quello di deployment (Convert.DeployToUWP), lanciassimo il debug e premessimo nuovamente il pulsante nell’interfaccia grafica, questa volta, oltre a creare il file sul desktop, vedremmo correttamente comparire la notifica: l’applicazione, infatti, ora non sta più girando come nativa ma all’interno del container della Universal Windows Platform.

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Un unico progetto, due mondi differenti

Il codice che abbiamo visto in precedenza ha un difetto: è stimolante poter iniziare ad usare API della Universal Windows Platform senza dover necessariamente riscrivere la nostra applicazione da capo come UWP nativa ma, allo stesso tempo, potremmo non essere ancora pronti per rilasciare un’applicazione in grado di girare solamente su Windows 10. Al momento, Windows 10 è il sistema operativo con il tasso di diffusione più alto nella storia di Microsoft, sia nel mondo consumer che in quello enterprise, ma è altamente probabile (soprattutto in ambito aziendale) che vi troviate ancora nella condizione di dover gestire clienti che utilizzano versioni precedenti del sistema operativo, come Windows 7 o Windows 8.

In questo scenario, dovremmo perciò mantenere due branch separate della nostra applicazione Windows Forms: una che si limita a scrivere il file sul desktop e un’altra che, invece, invii la notifica toast. Abbiamo appena visto, infatti, come lanciando l’applicazione Win32 nativa, senza passare tramite il container del Desktop Bridge, sia sia scatenata un’eccezione appena abbiamo provato ad inviare la notifica. Questa è la stessa esperienza a cui si troverebbe di fronte un utente Windows 7 o Windows 8: l’applicazione sarebbe andata in crash, dato che le versioni precedenti a Windows 10 non includono la Universal Windows Platform.

Fortunatamente, in questo caso ci viene in aiuto la compilazione condizionale, che ci permette di evitare di mantenere due branch separate: possiamo mantenere un’unica base di codice comune e fare sì che le API UWP vengano utilizzate solo nel momento in cui l’applicazione viene eseguita all’interno del container, mantenendo invece il regolare flusso di esecuzione in caso di utilizzo della versione Win32 nativa.

Vediamo come fare: innanzitutto dobbiamo creare una nuova configurazione di build, che utilizzeremo solo quando dovremo compilare l’app Win32 per includerla nel progetto di deployment UWP. Apriamo perciò Visual Studio e, dal menu Build –> Configuration Manager, clicchiamo sul menu a tendina di nome Active solution configuration e selezioniamo New:

 

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Date un nome significativo alla nuova configurazione (ad esempio, DesktopUWP) e selezionate dal menu a tendina di copiare le stesse impostazioni della configurazione di Debug.

 

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Ora cliccate con il tasto destro sul progetto Windows Forms e scegliete la voce Properties. Nella sezione Build, assicuratevi di selezionare la configurazione DesktopUWP che abbiamo appena creato dal menu a tendina Configuration e aggiungete, nella sezione denominata General, un nuovo simbolo di compilazione condizionale (per rendere le cose più semplici, utilizzeremo lo stesso nome della configurazione, ovvero DesktopUWP).

 

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Ora dobbiamo modificare leggermente il nostro codice, aggiungendo un attributo particolare al metodo ShowNotification() che abbiamo creato in precedenza:

[Conditional("DesktopUWP")]
public void ShowNotification()
{
    string xml = @"<toast>
            <visual>
                <binding template='ToastGeneric'>
                    <text>Desktop Bridge</text>
                    <text>The file has been created</text>
                </binding>
            </visual>
        </toast>";

    Windows.Data.Xml.Dom.XmlDocument doc = new Windows.Data.Xml.Dom.XmlDocument();
    doc.LoadXml(xml);

    ToastNotification toast = new ToastNotification(doc);
    ToastNotificationManager.CreateToastNotifier().Show(toast);
}

Grazie a questo attributo, il metodo ShowNotification() sarà compilato ed eseguito solamente se stiamo compilando l’applicazione usando la configurazione DesktopUWP.

Da questo momento in poi:

  • Ogni volta che dovete creare una versione dell’applicazione da utilizzare su Windows 7 o su Windows 8, compilate l’applicazione Windows Forms usando la configurazione Debug o Release
  • Ogni volta che dovete creare un nuovo pacchetto sfruttando il Desktop Bridge, compliate l’applicazione Windows Forms usando la configurazione DesktopUWP

C’è un ultimo passaggio da fare: nel momento in cui abbiamo creato la configurazione DesktopUWP, Visual Studio ha creato una nuova sottocartella all’interno della cartella bin, nella quale viene incluso l’output della build (quindi l’eseguibile e le eventuali DLL). Di conseguenza, al suo interno non avremo più solamente le classiche cartelle Debug e Release, ma anche una nuova cartella chiamata DesktopUWP:

 

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E’ l’eseguibile contenuto all’interno di questa nuova cartella che contiene le API UWP che abbiamo utilizzato per inviare la notifica toast, di conseguenza è quello che deve essere copiato all’interno della cartella PackageLayout del progetto di deployment, dalla quale viene poi generato l’AppX. Dobbiamo, perciò, fare una modifica al file AppXPackageFileList.xml del progetto di deployment per riflettere questa nuova configurazione:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Project ToolsVersion="14.0" xmlns="http://schemas.microsoft.com/developer/msbuild/2003">
  <PropertyGroup>
    <MyProjectOutputPath>$(PackageLayout)\..\..\Enhance\bin</MyProjectOutputPath>
  </PropertyGroup>
  <ItemGroup>
    <LayoutFile Include="$(MyProjectOutputPath)\DesktopUWP\Enhance.exe">
      <PackagePath>$(PackageLayout)\Enhance.exe</PackagePath>
    </LayoutFile>
  </ItemGroup>
</Project>

Come potete notare, nell’elemento LayoutFile abbiamo sostituito la cartella Debug con DesktopUWP. Se volete testare il funzionamento della compilazione condizionale, è sufficiente mettere un breakpoint all’interno dell’event handler OnCreateFile() legato alla pressione del pulsante:

  • Se impostate come progetto di avvio quello Windows Forms nativo e lanciate il debugging, noterete che il file sul desktop sarà creato ma il metodo ShowNotification() sarà completamente saltato.
  • Se impostate come progetto di avvio quello di deployment UWP e lanciate il debugging, noterete questa volta che il metodo ShowNotification() sarà correttamente invocato e la notifica toast sarà mostrata a video.

Abbiamo raggiunto il nostro obiettivo! Ora avete la stessa identica base di codice, in grado di funzionare su qualsiasi versione di Windows, ma che, allo stesso tempo, quando gira su Windows 10 come applicazione UWP è in grado di sfruttare delle funzionalità aggiuntive del sistema operativo.

Utilizzare metodi asincroni

Se avete un minimo di esperienza con lo sviluppo utilizzando il Windows Runtime o la Universal Windows Platform, saprete per certo che uno degli obiettivi di queste piattaforme è quello di rendere semplice la creazione di applicazioni veloci e reattive: di conseguenza, qualsiasi API che impieghi più di 50 millisecondi per completare la sua operazione è stata implementata usando il pattern async / await. In questo modo, è più semplice per lo sviluppatore scrivere codice asincrono, in grado cioè di mantenere il thread della UI il più libero possibile (e quindi l’interfaccia utente fluida e reattiva), indipendentemente da quanto tempo richieda l’operazione che l’applicazione deve eseguire.

Se, però, provaste ad usare un metodo asincrono esposto dalla Universal Windows Platform in un’applicazione Win32 vi accorgerete di come Visual Studio non sia in grado di compilare il progetto. Vediamo un esempio reale, aggiungendo un’altra funzionalità alla nostra applicazione che la Universal Windows Platform rende molto semplice implementare: la sintesi vocale. Aggiungiamo un altro metodo nella nostra applicazione Windows Forms con la seguente definizione:

[Conditional("DesktopUWP")]
private async void GenerateAudio()
{
    SpeechSynthesizer speech = new SpeechSynthesizer();
    var result = await speech.SynthesizeTextToStreamAsync("Hello cenntennial");

    string userPath = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.DesktopDirectory);
    string fileName = $"{userPath}\\speech.wav";

    using (FileStream stream = File.Create(fileName))
    {
        await result.AsStreamForRead().CopyToAsync(stream);
        await stream.FlushAsync();
    }
}

Dopodichè inseriamo un altro pulsante nell’interfaccia dell’applicazione a, all’evento Click, invochiamo tale evento:

private async void OnGenerateAudio(object sender, EventArgs e)
{
    GenerateAudio();
}

Come potete vedere, grazie alle API UWP, è molto semplice raggiungere il nostro scopo: sfruttiamo la classe SpeechSynthesizer (che appartiene al namespace della Universal Windows Platform Windows.Media.SpeechSynthesis) a il metodo SynthesizeTextToStreamAsync(), che prende in input una stringa e ne restituisce l’elaborazione vocale sotto forma di stream audio. Il resto del codice fa uso di API standard del framework .NET: creiamo un file sul desktop dell’utente chiamato speech.wav, lo apriamo in scrittura e, al suo interno, copiamo lo stream audio appena ottenuto. Potete notare come il metodo sia stato impostato per sfruttare il pattern async / await: nella firma dell’event handler abbiamo aggiunto la parola chiave async, mentre abbiamo aggiunto il prefisso await a tutti i metodi asincroni che abbiamo utilizzato, come SynthesizeTextToStreamAsync() o CopyToAsync(). Noterete, però, immediatamente che Visual Studio vi mostrerà un errore, lamentandosi della mancanza dell’implementazione del metodo GetAwaiter().

 

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Per risolvere questo problema, è necessario aggiungere un’altra reference alla nostra applicazione Windows Forms, la quale non viene aggiunta in maniera predefinita dato che fa parte del framework .NET Core e non di quello tradizionale. Il nome della libreria è System.Runtime.WindowsRuntime.dll e la trovate nel percorso C:\Program Files (x86)\Reference Assemblies\Microsoft\Framework\.NETCore\v4.5.1

Dopo aver aggiunto tale reference, noterete immediatamente il messaggio di errore scomparire e sarete in grado di compilare l’applicazione Windows Forms senza problemi. Se volete testare questa funzionalità, ricordatevi che anche in questo caso non potete lanciare l’applicazione Windows Forms nativa, ma il progetto di deploy UWP incluso nella soluzione, dato che stiamo usando alcune API della Universal Windows Platform. Se avete fatto tutto correttamente, al termine della procedura troverete sul vostro desktop un file audio di nome speech.wav, con uno spezzone audio di una voce sintetizzata che pronuncerà la frase “Hello centennial”.

In conclusione

In questo articolo abbiamo visto come possiamo iniziare a integrare alcune funzionalità della Universal Windows Platform all’interno di un’applicazione Win32. Vi segnalo due link importanti:

Happy coding!

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