[Java] JavaFX桌面开发实战：从C++/Qt迁移构建现代化物联网测试工具

作为长期使用 C++ 和 Qt 进行桌面客户端开发的程序员，最初选择这套技术栈的理由非常充分：C++ 具备卓越的性能，Qt 拥有成熟的跨平台支持，并且对硬件操作友好，非常适合开发对性能有较高要求的桌面工具。

然而，在开发一款互联测试工具时，我遇到了一些挑战：

1. 生态适配问题：对于某些协议库，例如 MQTT，Java 生态中有 Eclipse Paho 这类成熟且易用的开源库，开发者无需进行复杂的底层封装。
2. UI 开发效率：Qt 的 UI 开发需要深入理解其信号槽机制，且自定义组件的开发成本较高。相比之下，JavaFX 采用的 FXML 结合 CSS 的开发模式，更贴近现代前端的开发逻辑，能更高效地构建现代化界面。

特别是考虑到团队协作成本，团队中熟悉 Java 技术栈的成员更多，采用 Java 与 JavaFX 能够显著降低协作门槛。

采用 Java/JavaFX 开发桌面测试工具的优势

使用 Java 与 JavaFX 重构桌面测试工具后（其核心功能是 MQTT 和 HTTP 协议测试），与之前的 C++/Qt 版本相比，新技术栈带来了以下几方面的提升：

协议开发效率显著提升

• Java 生态对物联网协议的支持更为丰富。例如，实现一个 MQTT 客户端，仅需引入 Eclipse Paho 依赖，几行代码即可完成客户端的创建、连接以及消息的发布与订阅。
• 而在 C++ 中，则需要自行对接 Paho MQTT 的 C /C++ 库，并处理大量的内存管理与封装工作。

界面现代化与高效实现

• JavaFX 内置了众多现代化的 UI 组件，如 TableView、TabPane、ProgressIndicator 等，并支持直接使用 CSS 修改组件样式，可以轻松打造符合当代审美标准的界面。
• 相较于 Qt，JavaFX 实现了界面代码与业务逻辑更彻底的分离。其 FXML (界面结构)、CSS (样式) 与 Controller (控制器) 三者结合的模式，清晰地将界面布局、视觉风格和交互逻辑解耦。这种模式与 Vue 或 React 这类现代前端框架的开发思路非常相似，新成员接手或修改界面时，完全不会影响核心业务代码。

跨平台与轻量化部署

• Qt 的跨平台部署需要打包相应的运行时库，通常会导致安装包体积较大。
• JavaFX 应用可以利用 jlink 工具，打包成一个仅包含程序所需 JDK 模块的轻量级运行镜像，最终安装包的体积可以控制在几十兆以内。

开发注意事项

思维模式的切换

• C++ 是面向过程与面向对象结合的语言，需要开发者关注内存管理；而 Java 是纯面向对象的语言，自带垃圾回收机制，开发者需要适应这种无需手动释放内存的模式。
• Qt 的核心通信机制是信号槽，而 JavaFX 则基于观察者模式的事件监听，需要适应这种不同的组件间通信逻辑。

性能的权衡

• Java 的绝对性能虽不及 C++，但对于物联网测试工具这类 CPU 密集型计算要求不高的应用场景，其性能完全能够满足需求。

Demo样例 - ClientAPP

本项目是一个基于 JavaFX 开发的现代化桌面应用程序示例，主要功能是进行 MQTT 和 HTTP 协议测试。市面上已有许多优秀开源工具，本项目的重点在于借此熟悉和展示 JavaFX 桌面应用的开发工具链。

技术栈

• Java 17：项目开发语言
• JavaFX 21：桌面 UI 框架
• Maven：项目构建与依赖管理
• Eclipse Paho (v1.2.5)：MQTT 客户端库
• org.json：JSON 处理库
• ControlsFX：JavaFX 控件增强库
• FontAwesomeFX：图标库

项目结构

client-app/
├── .gitignore                 # Git忽略文件
├── pom.xml                    # Maven配置文件
├── README.md                  # 项目说明文档
├── src/
│   └── main/
│       ├── java/
│       │   └── com/example/clientapp/
│       │       ├── controllers/    # 控制器类
│       │       │   ├── MqttController.java   # MQTT测试界面控制器
│       │       │   ├── HttpController.java   # HTTP测试界面控制器
│       │       │   └── AboutController.java   # About界面控制器
│       │       ├── MainApp.java               # 主应用类
│       │       └── Main.java                  # 启动类
│       └── resources/
│           └── com/example/clientapp/
│               ├── css/            # 样式文件
│               │   └── main.css     # 主样式文件
│               ├── fxml/           # FXML界面文件
│               │   ├── about.fxml   # About界面
│               │   ├── http.fxml    # HTTP测试界面
│               │   └── mqtt.fxml    # MQTT测试界面
│               └── images/         # 图片资源目录
└── target/                     # 构建输出目录
    ├── installer/             # 安装程序输出目录（javapackager生成）
    └── libs/                  # 依赖库目录

构建与运行

构建项目
执行 Maven 构建命令：

mvn clean package

构建成功后，可执行的 JAR 文件将生成在 target 目录下。

运行项目

方式一：通过 Maven 运行

mvn javafx:run

方式二：直接运行 JAR 文件

java -jar target/client-app-1.0-SNAPSHOT.jar

注意：由于 JavaFX 模块化的特性，直接运行 JAR 文件可能需要配置模块路径。更建议使用方式一或通过 IDE 运行。
或者，运行包含所有依赖的 fat JAR：

java -jar target/client-app-1.0-SNAPSHOT-jar-with-dependencies.jar

方式三：通过 IDE 运行

1. 在 IntelliJ IDEA 或 Eclipse 中导入项目。
2. 确保已安装 JavaFX 插件或正确配置运行环境。
3. 配置 JDK 17 或更高版本作为项目 SDK。
4. 运行 Main.java 类中的 main 方法。

应用界面预览

启动后的应用程序界面如下，展示了基于 JavaFX 构建的现代化标签页式布局和清晰的交互设计。