2.1.4　用户界面

用户界面是指操作系统为用户提供的使用接口，便于用户使用操作系统提供的服务。在UNIX 类操作系统中，用户界面一般是指Shell（外壳），即操作系统（内核）与用户之间的外部界面层。用户界面的任务是接收用户的键盘或鼠标输入，调用或“启动”另一个程序；此外，用户界面通常具有额外的功能，例如改变当前目录、查看目录内容、控制作业任务等。简单地说，用户界面是指启动其他程序的程序。

用户界面通常分为两类：CLI（Command Line Interface，命令行界面）和GUI（Graphical User Interface，图形用户界面）。CLI指文本模式下的用户界面，主要依据用户的命令行文本来进行交互，一般只使用键盘进行输入、使用文本信息作为输出，如 UNIX 类操作系统的各种 Shell程序。GUI指图形模式下的用户界面，主要依据用户的图形指令进行交互，多使用鼠标等指针设备进行输入、使用图形内容作为输出，如Windows操作系统的Explorer程序，macOS中的Finder应用，UNIX类操作系统中的GNOME、KDE、Xfce等。

Windows系统的用户界面通常以GUI为主，用户用鼠标和键盘在被称为“文件资源管理器”的Explorer程序中与系统进行交互，操作简便，对使用者非常友好。对开发者来说，GUI的交互效率太低，且难以实现自动化。虽然Windows的命令解释程序cmd.exe提供了简单的CLI，但CLI功能非常有限。2006年微软公司发布的PowerShell可视为cmd.exe的升级版，基于.NET Framework开发，同时提供了命令解释和脚本编程的交互环境，包含大量的内部命令，可通过模块扩展功能，还可自动执行任务，例如用户管理、CI/CD（Continuous Integration/ Continuous Deployment，持续集成/持续部署）、云资源管理等，功能较为强大，发布后迅速成为Windows系统的首选CLI。

UNIX类操作系统为开发者提供了非常友好的交互界面，其突出特点是学习曲线陡峭，熟练后使用极为灵活高效。UNIX类操作系统的用户界面以CLI为主，用户主要使用键盘在命令行终端中与系统交互，也可选择运行GUI。CLI具有非常友好的命令解释功能，以及脚本编程功能，可高效地进行软件开发工作，还支持批量任务的自动化。另外，虽然CLI是基于纯文本的，但人们也开发了许多高效、有趣的应用，例如基于文本的菜单系统、用字符绘图的工具软件（见图2.7）等，可在CLI下展示丰富多彩的内容。

图2.7　CLI中的ASCIIArt

CLI实际上是由一种称为“Shell”的应用程序在操作系统内核的基础上实现的。1977年，斯蒂芬·伯恩（Stephen Bourne）在贝尔实验室为V7 UNIX开发了Bourne Shell，其凭借简洁、快速的特点，一直被沿用至今，并成为UNIX类操作系统的默认Shell，简称为sh。sh在脚本语言引入了控制流、循环和变量，提供了更强大的语言与操作系统交互，还引入了一系列今天仍在使用的功能，包括管道、重定向与Here文档[6]等。sh在Shell脚本自动化的前进道路上迈出了至关重要的一步，成了其他派生Shell的基石。

[6]　一种文本流输入重定向手段，可将内容I/O重定向到交互程序或终端，在编写脚本时十分方便。

今天的Bash（Bourne Again Shell）等流行的Shell更是具备了命令行编辑特性，极大地提升了操作系统的使用效率和交互体验。openEuler等GNU/Linux系统中默认的Shell是Bash，它与sh完全向后兼容。Bash有许多特色，可提供命令补全、命令编辑和命令历史表等功能，还包含很多csh和ksh具备的优点，有灵活和强大的编程接口，极大地提高了操作系统命令交互和脚本开发的效率。

在UNIX类操作系统中，无论是CLI还是GUI，都只是一种普通的应用程序，只不过执行着与系统交互的特殊任务。这种灵活的设计，一方面使系统更简单，另一方面给予了用户更多自由。用户可选择喜爱的用户界面，还可通过窗口管理器来非常灵活地定制个性化的用户界面，并且是否运行GUI也可由用户自己根据需要来决定。例如，FVWM是一个优秀的窗口管理器，几乎可将GUI定制成任何样式，FVWM自定义桌面如图2.8所示。

图2.8　FVWM自定义桌面

实际上，UNIX类操作系统中的GUI是基于X Window的桌面应用程序。X Window在1984年由麻省理工学院研发，它的设计哲学的原则之一是提供机制，而非策略。X Window 系统将GUI的内容和图形界面的显示分离开，分别在被称为X Client和X Server的两种不同的应用程序中实现。有趣的是，X Window系统中客户端、服务器概念与Windows远程桌面的客户端、服务器刚好相反。在X Window中，产生图形输出内容的设备称为X Client，而具有显示器、键盘、鼠标等I/O设备称为X Server。X Client通过X协议与X Server进行通信，它们可分布于不同的主机。这种GUI体系极具灵活性，即使远程的UNIX主机没有连接显示器和键盘的服务器，依然可在其他计算机的X Server中与它进行GUI交互。

X11R6是曾被广泛采用的经典X协议版本，X Server在Linux上的主要实现是XFree86和Xorg。X Server也可运行在Windows系统上，因此Linux中的X Client图形界面也可显示在Windows桌面中。上述连接的设置也非常简单，通过SSH（Secure Shell，安全外壳）工具中的转发机制即可实现，在第7章中介绍了相关内容。

正因为以上特点，很多UNIX用户认为UNIX具有非常友好的交互界面，可定制程度高、使用效率高，可极好地满足个性化需要。