Xamarin 与 .NET MAUI：.NET跨平台原生移动App开发前世今生

三天不学习2025-12-02 10:51

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引言：跨平台移动开发的演进

在移动应用开发领域，开发者长期面临着一个核心挑战：如何用一套代码为 iOS 和 Android 两大平台开发高质量的原生应用？Xamarin 的出现曾为 C# 开发者带来了曙光，而现在，.NET MAUI 正接过接力棒，开启了跨平台开发的新篇章。

一、Xamarin：跨平台开发的先驱者

1.1 Xamarin的核心架构

Xamarin 基于 Mono 项目，通过以下机制实现跨平台开发：

csharp 复制代码 
// Xamarin.Forms典型页面结构
public class MainPage : ContentPage
{
    public MainPage()
    {
        // UI控件树构建
        var stackLayout = new StackLayout();
        
        var label = new Label
        {
            Text = "欢迎使用Xamarin!",
            FontSize = Device.GetNamedSize(NamedSize.Large, typeof(Label))
        };
        
        var button = new Button
        {
            Text = "点击我",
            BackgroundColor = Color.Blue,
            TextColor = Color.White
        };
        
        button.Clicked += OnButtonClicked;
        
        stackLayout.Children.Add(label);
        stackLayout.Children.Add(button);
        
        this.Content = stackLayout;
    }
    
    private void OnButtonClicked(object sender, EventArgs e)
    {
        // 平台特定功能调用
        DependencyService.Get<IToastMessage>().Show("按钮被点击!");
    }
}

1.2 Xamarin的技术优势

  • 100% API覆盖：通过绑定访问所有平台原生API
  • 原生性能：AOT编译实现接近原生应用的性能
  • 共享业务逻辑：可共享超过75%的代码
  • Visual Studio深度集成：强大的开发工具支持

1.3 Xamarin的局限性

  • UI渲染开销：额外的抽象层带来性能损耗
  • 文件结构复杂：多项目结构增加维护成本
  • 学习曲线：需要了解各平台特定实现

二、.NET MAUI：统一平台的未来

2.1 .NET MAUI的架构革新

csharp 复制代码 
// .NET MAUI应用启动配置
public static class MauiProgram
{
    public static MauiApp CreateMauiApp()
    {
        var builder = MauiApp.CreateBuilder();
        
        builder
            .UseMauiApp<App>()
            .ConfigureFonts(fonts =>
            {
                fonts.AddFont("OpenSans-Regular.ttf", "OpenSansRegular");
                fonts.AddFont("OpenSans-Semibold.ttf", "OpenSansSemibold");
            })
            .ConfigureLifecycleEvents(events =>
            {
                // 跨平台生命周期事件处理
            })
            .ConfigureMauiHandlers(handlers =>
            {
                // 自定义控件处理器
            });
            
        // 依赖注入注册
        builder.Services.AddSingleton<IDataService, DataService>();
        builder.Services.AddTransient<MainViewModel>();
        
        return builder.Build();
    }
}

// MAUI页面示例
public class MainPage : ContentPage
{
    public MainPage(MainViewModel viewModel)
    {
        this.BindingContext = viewModel;
        
        Content = new VerticalStackLayout
        {
            Spacing = 25,
            Padding = new Thickness(30, 0),
            VerticalOptions = LayoutOptions.Center,
            
            Children =
            {
                new Image
                {
                    Source = "dotnet_bot.png",
                    HeightRequest = 200,
                    HorizontalOptions = LayoutOptions.Center
                },
                
                new Label
                {
                    Text = "欢迎使用 .NET MAUI!",
                    FontSize = 32,
                    HorizontalOptions = LayoutOptions.Center
                },
                
                new Button
                {
                    Text = "开始学习",
                    Command = viewModel.StartCommand,
                    HorizontalOptions = LayoutOptions.Center
                }
            }
        };
    }
}

2.2 .NET MAUI的关键特性

2.2.1 单一项目结构

text 复制代码 
MyMauiApp/
├── Platforms/           # 平台特定代码
│   ├── Android/
│   ├── iOS/
│   ├── MacCatalyst/
│   └── Windows/
├── Resources/
│   ├── Styles/
│   ├── Fonts/
│   └── Images/
├── Services/           # 业务服务
├── ViewModels/        # 视图模型
├── Views/             # 页面视图
└── App.xaml.cs        # 应用入口

2.2.2 热重载支持

csharp 复制代码 
// 开发时即时看到UI更改效果
// 无需重新编译部署
public partial class MainPage : ContentPage
{
    public MainPage()
    {
        InitializeComponent();
        
        // 修改代码后保存，立即看到变化
        Title = "动态标题";  // 修改后热重载立即生效
        
        // 添加新控件
        Content = new ScrollView
        {
            Content = new VerticalStackLayout
            {
                // UI层次结构
            }
        };
    }
}

2.2.3 跨平台控件优化

csharp 复制代码 
// 自适应UI控件
public class AdaptiveView : ContentView
{
    public AdaptiveView()
    {
        // 基于平台的UI差异
        Content = new Grid
        {
            ColumnDefinitions =
            {
                new ColumnDefinition(new GridLength(1, GridUnitType.Star)),
                new ColumnDefinition(new GridLength(1, GridUnitType.Star))
            },
            
            Children =
            {
                new Label { Text = "左侧内容" }
                    .Column(0)
                    .SemanticHeading(SemanticHeadingLevel.Level1),
                    
                new Button { Text = "操作按钮" }
                    .Column(1)
                    .OnPlatform(
                        iOS: b => b.CornerRadius = 20,
                        Android: b => b.CornerRadius = 10,
                        WinUI: b => b.CornerRadius = 5
                    )
            }
        };
    }
}

2.3 性能优化策略

csharp 复制代码 
// 1. 列表性能优化
public class OptimizedListViewPage : ContentPage
{
    public OptimizedListViewPage()
    {
        var collectionView = new CollectionView
        {
            ItemTemplate = new DataTemplate(() =>
            {
                // 虚拟化模板
                var grid = new Grid();
                
                // 使用FixedSize减少布局计算
                grid.RowDefinitions.Add(new RowDefinition(GridLength.Auto));
                
                return grid;
            }),
            
            // 启用缓存提高滚动性能
            ItemSizingStrategy = ItemSizingStrategy.MeasureFirstItem,
            CacheLength = 10
        };
        
        // 绑定优化后的数据源
        collectionView.SetBinding(
            ItemsView.ItemsSourceProperty, 
            nameof(MyViewModel.Items)
        );
    }
}

// 2. 图像加载优化
public class ImageOptimizationService
{
    public static ImageSource LoadOptimizedImage(string url)
    {
        return new UriImageSource
        {
            Uri = new Uri(url),
            CacheValidity = TimeSpan.FromDays(1),  // 缓存时间
            CachingEnabled = true
        };
    }
}

三、从Xamarin迁移到.NET MAUI

3.1 迁移检查清单

1. 项目结构重构

xml 复制代码 
<!-- 旧的Xamarin.csproj -->
<Project Sdk="MSBuild.Sdk.Extras">
  <PropertyGroup>
    <TargetFramework>netstandard2.0</TargetFramework>
  </PropertyGroup>
</Project>

<!-- 新的MAUI.csproj -->
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <PropertyGroup>
    <TargetFramework>net7.0-android;net7.0-ios</TargetFramework>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <UseMaui>true</UseMaui>
  </PropertyGroup>
</Project>

2. 命名空间更新

csharp 复制代码 
// Xamarin
using Xamarin.Forms;
using Xamarin.Essentials;

// MAUI
using Microsoft.Maui;
using Microsoft.Maui.Controls;
using Microsoft.Maui.Essentials;
  1. API替换指南
csharp 复制代码 
// 设备信息访问
// Xamarin方式
var deviceInfo = Device.Info;
var platform = Device.RuntimePlatform;

// MAUI方式
var deviceInfo = DeviceInfo.Current;
var platform = DeviceInfo.Platform;

// 显示尺寸
// Xamarin
var screenSize = DeviceDisplay.MainDisplayInfo;

// MAUI
var screenSize = DeviceDisplay.Current.MainDisplayInfo;

3.2 迁移工具与自动化

bash 复制代码 
# 使用 .NET Upgrade Assistant
dotnet tool install -g upgrade-assistant
upgrade-assistant upgrade MyXamarinApp.sln

# 分析迁移准备情况
dotnet maui-check --preview

四、实战案例：构建天气应用

4.1 项目架构设计

csharp 复制代码 
// 分层架构
WeatherApp/
├── WeatherApp.Core/          # 核心业务逻辑
│   ├── Models/
│   ├── Services/
│   └── ViewModels/
├── WeatherApp.Infrastructure/# 基础设施
│   ├── Api/
│   ├── Database/
│   └── Cache/
└── WeatherApp.Maui/          # UI层
    ├── Views/
    ├── Controls/
    └── Converters/

// 依赖注入配置
public static class ServiceCollectionExtensions
{
    public static IServiceCollection AddWeatherAppServices(
        this IServiceCollection services)
    {
        // 注册视图模型
        services.AddTransient<WeatherViewModel>();
        services.AddTransient<ForecastViewModel>();
        
        // 注册服务
        services.AddSingleton<IWeatherService, OpenWeatherMapService>();
        services.AddSingleton<ILocationService, GeolocationService>();
        
        // 注册存储
        services.AddSingleton<ISettingsStorage, SecureStorageService>();
        
        return services;
    }
}

4.2 平台特定实现

csharp 复制代码 
// Android特定配置
// Platforms/Android/MainApplication.cs
[Application]
public class MainApplication : MauiApplication
{
    public MainApplication(IntPtr handle, JniHandleOwnership ownership)
        : base(handle, ownership)
    {
    }
    
    protected override MauiApp CreateMauiApp()
    {
        // Android特定服务注册
        Services.AddSingleton<INotificationService, AndroidNotificationService>();
        
        return MauiProgram.CreateMauiApp();
    }
    
    protected override void OnCreate()
    {
        base.OnCreate();
        
        // Android启动配置
        Platform.Init(this);
        
        // 请求必要权限
        RequestPermissions();
    }
}

// iOS特定功能
// Platforms/iOS/PlatformServices.cs
public class iOSPlatformServices : IPlatformServices
{
    public Task<bool> RequestNotificationPermissionAsync()
    {
        var tcs = new TaskCompletionSource<bool>();
        
        UNUserNotificationCenter.Current.RequestAuthorization(
            UNAuthorizationOptions.Alert | 
            UNAuthorizationOptions.Sound,
            (granted, error) => tcs.SetResult(granted)
        );
        
        return tcs.Task;
    }
    
    public void ShareContent(string text, string title)
    {
        var items = new[] { new NSString(text) };
        var activityController = new UIActivityViewController(items, null);
        
        var window = UIApplication.SharedApplication.KeyWindow;
        var rootController = window.RootViewController;
        
        rootController.PresentViewController(
            activityController, 
            true, 
            null
        );
    }
}

4.3 响应式UI实现

csharp 复制代码 
// 使用MVVM和绑定
public class WeatherViewModel : BaseViewModel
{
    private readonly IWeatherService _weatherService;
    private WeatherData _currentWeather;
    
    public WeatherData CurrentWeather
    {
        get => _currentWeather;
        set => SetProperty(ref _currentWeather, value);
    }
    
    public ObservableCollection<ForecastItem> Forecast { get; }
        = new ObservableCollection<ForecastItem>();
    
    public ICommand RefreshCommand { get; }
    public ICommand SelectLocationCommand { get; }
    
    public WeatherViewModel(IWeatherService weatherService)
    {
        _weatherService = weatherService;
        
        RefreshCommand = new Command(async () => await LoadWeatherAsync());
        SelectLocationCommand = new Command(async () => await SelectLocationAsync());
        
        // 自动刷新
        Device.StartTimer(TimeSpan.FromMinutes(30), () =>
        {
            Task.Run(LoadWeatherAsync);
            return true;
        });
    }
    
    private async Task LoadWeatherAsync()
    {
        try
        {
            IsBusy = true;
            
            var location = await Geolocation.GetLastKnownLocationAsync();
            
            if (location != null)
            {
                var weather = await _weatherService.GetWeatherAsync(
                    location.Latitude, 
                    location.Longitude
                );
                
                CurrentWeather = weather;
                
                // 更新预报
                Forecast.Clear();
                foreach (var item in weather.Forecast)
                {
                    Forecast.Add(item);
                }
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            await Application.Current.MainPage.DisplayAlert(
                "错误", 
                $"获取天气数据失败: {ex.Message}", 
                "确定"
            );
        }
        finally
        {
            IsBusy = false;
        }
    }
}

// 响应式UI页面
public partial class WeatherPage : ContentPage
{
    public WeatherPage(WeatherViewModel viewModel)
    {
        InitializeComponent();
        BindingContext = viewModel;
        
        // 动态主题切换
        Application.Current.RequestedThemeChanged += (s, e) =>
        {
            UpdateTheme(e.RequestedTheme);
        };
    }
    
    private void UpdateTheme(AppTheme theme)
    {
        Resources["BackgroundColor"] = theme == AppTheme.Dark
            ? Color.FromArgb("#1a1a1a")
            : Color.FromArgb("#ffffff");
    }
}

五、性能监控与调试

5.1 性能分析工具

csharp 复制代码 
// 自定义性能追踪
public class PerformanceTracker : IDisposable
{
    private readonly string _operationName;
    private readonly Stopwatch _stopwatch;
    
    public PerformanceTracker(string operationName)
    {
        _operationName = operationName;
        _stopwatch = Stopwatch.StartNew();
    }
    
    public void Dispose()
    {
        _stopwatch.Stop();
        
        Debug.WriteLine($"[Performance] {_operationName}: " +
                       $"{_stopwatch.ElapsedMilliseconds}ms");
        
        // 记录到应用洞察
        if (_stopwatch.ElapsedMilliseconds > 1000) // 慢操作警告
        {
            Analytics.TrackEvent("SlowOperation", new Dictionary<string, string>
            {
                ["operation"] = _operationName,
                ["duration"] = _stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString()
            });
        }
    }
}

// 使用示例
using (new PerformanceTracker("加载天气数据"))
{
    await viewModel.LoadWeatherAsync();
}

5.2 内存管理优化

csharp 复制代码 
public class MemoryOptimizedImage : Image
{
    protected override void OnParentSet()
    {
        base.OnParentSet();
        
        // 当离开页面时释放图像资源
        if (Parent == null && Source is StreamImageSource streamSource)
        {
            Device.BeginInvokeOnMainThread(async () =>
            {
                if (streamSource.Stream != null)
                {
                    await streamSource.Stream.DisposeAsync();
                }
            });
        }
    }
    
    protected override void ChangeVisualState()
    {
        base.ChangeVisualState();
        
        // 图像不可见时降低内存占用
        if (!IsVisible && Source != null)
        {
            // 可以在这里实现图像的延迟加载和缓存清理
        }
    }
}

六、部署与发布

6.1 多平台打包配置

xml 复制代码 
<!-- .NET MAUI多目标配置 -->
<PropertyGroup>
  <TargetFrameworks>net7.0-android;net7.0-ios;net7.0-maccatalyst</TargetFrameworks>
  
  <!-- Android配置 -->
  <ApplicationId>com.company.weatherapp</ApplicationId>
  <ApplicationVersion>1.0</ApplicationVersion>
  <ApplicationDisplayVersion>1.0.0</ApplicationDisplayVersion>
  
  <!-- iOS配置 -->
  <CFBundleIdentifier>com.company.weatherapp</CFBundleIdentifier>
  <CFBundleVersion>1</CFBundleVersion>
  <CFBundleShortVersionString>1.0</CFBundleShortVersionString>
</PropertyGroup>

<!-- 平台特定资源 -->
<ItemGroup Condition="$(TargetFramework.Contains('android'))">
  <AndroidResource Include="Resources\**\*.png" />
</ItemGroup>

<ItemGroup Condition="$(TargetFramework.Contains('ios'))">
  <BundleResource Include="Resources\**\*.png" />
</ItemGroup>

6.2 持续集成/持续部署

yaml 复制代码 
# GitHub Actions CI/CD配置
name: Build and Deploy

on:
  push:
    branches: [ main ]
  pull_request:
    branches: [ main ]

jobs:
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    
    steps:
    - uses: actions/checkout@v3
    
    - name: Setup .NET
      uses: actions/setup-dotnet@v3
      with:
        dotnet-version: '7.0.x'
        
    - name: Restore dependencies
      run: dotnet restore
      
    - name: Build Android
      run: dotnet build -c Release -f net7.0-android
      
    - name: Build iOS
      run: dotnet build -c Release -f net7.0-ios
      
    - name: Run tests
      run: dotnet test
      
    - name: Publish Android APK
      run: |
        dotnet publish -c Release -f net7.0-android \
          -p:AndroidPackageFormat=apk \
          -o ./output/
          
    - name: Upload artifacts
      uses: actions/upload-artifact@v3
      with:
        name: android-apk
        path: ./output/*.apk

结论：选择适合的技术方案

Xamarin适合的场景：

  • 现有 Xamarin 项目维护
  • 需要访问大量平台特定API
  • 团队已有 Xamarin 开发经验

.NET MAUI适合的场景：

  • 新项目开发
  • 追求现代化开发体验
  • 需要统一的跨平台解决方案
  • 希望减少平台差异带来的复杂度

迁移建议时间表：

  • 评估阶段 ：分析现有 Xamarin 应用复杂度
  • 试验阶段 ：用 .NET MAUI 创建原型验证可行性
  • 并行阶段：新旧版本并行开发
  • 迁移阶段：逐步替换模块，最终完全迁移

学习资源推荐

结语

无论是选择成熟的 Xamarin 还是新兴的 .NET MAUI ， C# 开发者都能在移动开发领域大展拳脚。随着 .NET 生态的不断发展，我们有理由相信，.NET MAUI 将成为未来跨平台移动开发的主流选择。关键在于根据项目需求、团队技能和长期维护考虑，做出最合适的技术选型。

技术不断演进，但创造优秀用户体验的初心不变。选择最适合的工具，为用户打造出色的移动应用体验。

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