“四核”驱动的“三维”导航 -- 淘宝新UI（需求分析篇）-阿里云开发者社区

前言

孔子说："软件是对客观世界的抽象"。

首先声明，这里的"三维导航"和地图没一毛钱关系，"四核驱动"和硬件也没关系，而是为了复杂的应用而发明创造的导航逻辑。说这是发明创造，也不是危言耸听，因为它完全突破了传统意义的页面导航概念，看完了本博客以后，相信会让你脑洞大开。当然这也是一种尝试，只有UWP的出现才会带来这种机遇，希望广大开发者给予指正。

上周发布了淘宝UWP的更新，地址在这里：https://www.microsoft.com/zh-cn/store/apps/%e6%b7%98%e5%ae%9d/9nblggh6c2cd

以前淘宝UWP的mobile版叫“手机淘宝”，desktop版叫“淘宝HD”。上周把silverlight版的半残“淘宝”下线了，把“淘宝”这个应用名称拿回来了，现在终于把二者统一为“淘宝”了。

随着UWP的诞生，一个App应该既可以在狭小的手机屏幕上运行，也可以在手持式平板电脑上运行，甚至可以在宽大的桌面电脑屏幕上运行。而对我们程序员来说，这才是真正的挑战。Windows 10，一统天下的宏伟计划确实给操作系统本身的设计带来了巨大的挑战，同时也给UWP应用的开发带来同样大的困难，因为它要求你的App可以运行在所有运行Windows 10的硬件上，而这些硬件有着截然不同的屏幕尺寸，从Band，到手机，到平板，到桌面电脑，到Hub。但从另外一个方面看，统一的操作系统和UWP却给用户带来了统一的体验，给整个产业带来了同样巨大的利益。

扯远了……

一维Z轴导航模式

首先看看手机上运行的App采用的导航模式：

这是最简单的导航模式了，从数据结构上看，是一个简单的堆栈。A是起始页面；在A上点击个按钮，进入B页面；在B上点击个图片，又进入C页面。按back键从C回到B，再按就回到A。

以下是淘宝UWP中，在手机屏幕上运行时的情况。

首先进入主页A，然后点击了"淘抢购"频道，进入淘抢购的列表页B，然后在B中点击了一个列表项，进入该商品的详情页面C。

手机屏幕有限，一次只能看一个页面，当用户想看其它商品信息时，必须先返回到B页，然后再选择另外一个条目。

在UWP中，导航必须在Frame类上实现，下面代码中所示的BackStack，是Frame类中的一个属性，专门用于保存导航历史记录:

//
// Summary:
// Gets a collection of PageStackEntry instances representing the backward navigation
// history of the Frame.
//
// Returns:
// The backward navigation stack.
public IList<PageStackEntry> BackStack { get; }

当用户按了back键时，你就可以简单地用Frame.GoBack()方法来返回到上一页了。

在Z轴导航模式中，我们使用App.xaml.cs里创建的Frame来做所有页面的导航容器。

Frame rootFrame = new Frame();
Window.Current.Content = rootFrame;
rootFrame.Navigate(typeof(PageA));

调用Frame.Navigate(typeof(PageA))时，会把Page A作为该Frame的Content，同时，这个Frame的值会传送到Page A的Frame属性中，两者是一回事儿，是为了方便再次Navigation时使用。比如this.Frame.Navigate(typeof(PageB))，这里的this实际上是Page A的实例，而this.Frame就是App.xaml.cs里创建的rootFrame。

Z轴导航的实际UWP的例子很多，如网易云音乐。Windows Store应用商店App是另外一个例子，它的内容也是可扩展的，就是说在窄屏上，可以一行列出4个项目，在宽屏上可以根据屏幕宽度列出5~8个项目。还有一个例子就是著名的必应词典Win10版啦，也是用了一个Frame搞定所有事情。

用这种模式最忌讳的事情是: 当应用场景稍微复杂一些时，也就是页面较多(8个以上)，有可能产生交叉跳转，可能会造成用户迷失；而在code方面，造成后退栈越来越大，不过这还是小事情。只要单个Frame的导航能满足你的应用场景就可以。

举例来说，如果我在必应词典里的背单词模块中，想查一个词，但不想跳转到search页，而是想在屏幕右侧滑出一个区域来显示该单词的词典解释，那就需要两个Frame来完成这个要求了。

不同的导航模式，对界面设计的要求是不同的，这一点请designer注意。在Z轴单页模式中，只需要专注每个页面的设计即可。但在后面的复杂导航模式中，只这样做就不够了。

一维Master/Detail导航模式

在宽大的桌面电脑屏幕上，上面那种在手机的窄屏界面的展示方式是不可接受的。如下图的Windows 10中的设置页面，它的窗口是可缩放的，可宽可窄，随心所欲。在窄窗口中，显示一页的内容；在宽窗口中，side by side地显示两页的内容，合理利用屏幕空间，同时简化了用户的操作: 用户可以在右图中的左侧列表控件中任意点击感兴趣的条目，在右侧可以立刻得到响应；但是在左图中，用户点击了Display，进入详情页，必须点back键回到列表框，才能再进入另外一个条目。

我们再来看看ITHome - IT之家UWP的界面：

整个屏幕分成三列，最左侧的窄条Vertical Menu Bar，中间偏左部分的资讯列表，右半部份的资讯详情。可以说这是一个标准的宽屏设计模式，易于理解，易于操作，适合推广使用。

它对应的XAML应该是这个样子：

 1 <Grid Background="{ThemeResource WhiteColorBrush}">
 2     <Grid.ColumnDefinitions>
 3         <!--vertical menu bar-->
 4         <ColumnDefinition Width="48" x:Name="menuCol"/>
 5         <!--list page container-->
 6         <ColumnDefinition Width="2*" x:Name="leftCol" MinWidth="360"/>
 7         <!--detail page container-->
 8         <ColumnDefinition Width="3*" x:Name="middleCol"/>
 9     </Grid.ColumnDefinitions>
10 
11     <common:VerticalMenuBarControl x:Name="menuBar" Grid.Column="0"/>
12 
13     <!--list content in this frame-->
14     <Frame x:Name="leftFrame" Grid.Column="1"/>
15 
16     <!--detail content in this frame-->
17     <Frame x:Name="rightFrame" Grid.Column="2"/>
18 </Grid>

Column-0的宽度为48 epx (effective pixel)，在点击了上方的汉堡控件展开菜单后，这个宽度可以调整为120左右。

Column-1和Column-2的常规比例为2:3，但是当窗口太窄时，Column-1的宽度有个限制MinWidth="360"，避免里面的内容无法以合理方式展示。当然也可以设置一个MaxWidth="720"，避免太宽时横向拉伸太难看。

关于epx的概念，请看这里：https://msdn.microsoft.com/windows/uwp/layout/design-and-ui-intro 。改天把这篇东西翻成中文给大家洗洗脑吧。

这种设计适合于简单的二级内容应用场景，想看三级片是不行的了。现在市面上大多数的UWP，都可以用这种方式来实现，如微博UWP就是另外一个典型。

如果这样做的话，是否能让mobile和desktop两个device使用同一套UI代码呢？当然可以，否则就不能叫做UWP了，只是需要我们多做一点点事情而已。具体需要做什么事情，我们在另外一篇博客中（关于Win10 Mobile Continuum的使用方式）会详细说明。

二维(Z+X)导航模式

用上述的master/detail模式，虽然可以充分利用屏幕，但是只适合于场景较为简单的应用，如新闻类，阅读类。下面我们看一下稍微复杂一些的应用，比如旺信UWP。先看看截图获得感性认识：

聊天主页，左侧展示好友列表：

右侧窗口为具体聊天页：

最右侧的浮出窗口为辅助的设置页面，基本是popup类型的信息：

它的主控页的XAML是这样写的：

<Grid Background="{ThemeResource WXWhiteColorBrush}">
    <Grid.ColumnDefinitions>
        <!--vertical menu bar-->
        <ColumnDefinition Width="48" x:Name="menuCol"/>
        <!--list page container-->
        <ColumnDefinition Width="2*" x:Name="leftCol" MinWidth="360"/>
        <!--detail page container-->
        <ColumnDefinition Width="3*" x:Name="middleCol"/>
    </Grid.ColumnDefinitions>
    <!--left side vertical menu bar-->
    <common:VerticalMenuBarControl x:Name="menuBar" Grid.Column="0"/>

    <!--list content in this frame-->
    <Frame x:Name="leftFrame" Grid.Column="1"/>

    <!--detail content in this frame-->
    <Frame x:Name="middleFrame" Grid.Column="2"/>

    <!--popup content in this frame-->
    <Grid x:Name="rightFrameGrid" Grid.Column="0" Grid.ColumnSpan="3">
        <Grid.ColumnDefinitions>
           <ColumnDefinition Width="*"/>
           <ColumnDefinition Width="500" x:Name="rightCol"/>
        </Grid.ColumnDefinitions>
        <Rectangle Grid.Column="0" Fill="Black" Opacity="0.5"/>
        <Frame x:Name="rightFrame" Grid.Column="1"/>
    </Grid>
</Grid>

最左侧的是vertical menu bar
第二列是leftFrame，用于显示主要Scenario的主页面
第三列是middleFrame，用于显示每个Scenario的详细页
最右侧是rightFrame，用一个grid承载。这个grid用于遮盖后面的menu bar, left Frame, middle Frame，形成性感的半透明遮罩效果；right Frame用于配置页面的展示。

在旺信UWP中，我们使用了三个Frame做navigation。在子模块开发前，就实现了一个导航framework，使得每个业务模块的开发者只需要完成自己的页面开发，然后直接调用该framework提供的导航方法即可。

当然，这里的导航不再是this.Frame.Navigate()那么简单，但是也没复杂到哪里去，也就是多加了一个参数而已，叫做that.Nav.To(page, left|middle|right)，由后面那个参数指定你将要展示的页面在哪个frame里出现。这样做的基本条件是，做好需求分析，仔细梳理页面之间的逻辑关系，使得每个页面都在一个预订的frame里展示。

旺信的导航逻辑可以抽象成这个样子：

具体是这样运行的：

用户登录旺信后，首先展示的是联系人页面，命名为A1；
用户分别和三个联系人聊天，会使用X轴导航方式，在右侧依次展示三个聊天页面，A2/A2'/A2"；在Middle Frame中，用了Z轴导航，承载三个页面。
用户在A2时做了两次配置修改，使用X轴导航方式，依次出现了A3/A3'两个页面；在Right Frame中，用Z轴导航承载两个页面。

所以，此应用的导航是X+Z的二维模式。这种模式要求interactive designer对该应用的业务非常熟悉，上下文处理得很流畅，否则会有跳跃感。而对于user experience designer，更多地要考虑两个页面之间的差别和联系，和单页设计的感觉完全不同，两个页面既不能长得完全不同（因为有上下文关系），又不能看着差不多，以为是让用户玩“找出不同处”的游戏，因为有上下级关系。

淘宝UWP的应用场景分析

迄今为止，我们遇到的最复杂的UWP就是淘宝了。打桥牌的人知道，桥牌是叫牌难，打牌难，计分难，发牌好像最简单；淘宝是设计难，实现难，测试难，使用起来可是随心所欲。

下面我们先来看一个常见的用户购物行为:

打开淘宝首页，点击淘抢购
进入淘抢购，点击一个水果商品
进入详情页，点击店铺按钮
进入该水果的店铺，点击了另一个水果
再次进入详情，加入购物车，然后从超级按钮跳转按钮中进入购物车
在购物车中忽然看到了一件以前收入的衣服，还没下单，于是点击立即购买按钮
进入订单页，发现送货地址应该修改一下，点击了地址控件
进入地址选择页，发现没有自己想要的地址，于是点击地址管理按钮
进入地址管理页，添加好了新地址，想看看以前的订单的送货地址有没有搞对
进入我的淘宝，点击我的订单按钮
进入订单管理，增加了一个新的发货地址
后面一系列折腾，整个购物过程经过了50多次页面跳转，历时1小时……

琳琅满目的商品，让人流连忘返，迷失于虚拟的货架之间。但是作为UWP开发者，我们不能迷失，要理智，理智，理智……老板，那个快递费能不能便宜些，再送一个赠品……回归理智！

之所以有超级跳转按钮的设计，是因为你不可能让用户back无数次后才能找到购物车页面，就好像在超市里你必须推着一个购物车，可以随时放置商品，并且可以有无数通道通向收银台一样。

下图演示了这次购物行为的页面跳转过程（篇幅有限，图片较模糊，见谅）：

让我们来仔细分析一下这个常见的购物行为。

第一眼看上去，我丂！页面是可以乱跳的！根本不是普通的App那样的进栈出栈的规矩，看上去像是一种网状关系。再仔细看看！怎么好像"详情"页出现了很多次呢？

在网购中，详情是购物的关键环节，图片，价格，评价，快递，等等，它可以很大程度决定是否立刻剁手。

怀着剁手党的激动心情，我们把详情用蓝色标记一下，变成如下图:

都可以从哪些地方进入详情页呢？顺藤摸瓜找上游业务链，那就是淘抢购，购物车，店铺。还有很多其他页面可以进入详情，篇幅有限，不一一列出，比如天猫，聚划算等等。

于是乎，我们把详情的上游业务标记成橙色的，如下图所示：

这里要注意，店铺虽然在下图中，处于详情的下游，但是从真实场景看，店铺的概念显然是大于详情的概念的，所以它实际是详情的上游。那个链接只是系统提供的一种方便的跳转而已。

我们还可以继续刚才的思路，看看更远端的上游和下游是什么?

先看上游，主页是一个肯定的入口；进入淘宝后，也可以不干别的，直接进入购物车，因此我们把购物车从橙色变为更高级的红色；我的淘宝是和主页、购物车并列的入口，也标为红色；地址管理的scenario非常特殊，可以作为一个独立的业务，因此也标为红色。

再看下游，详情后面紧跟着的业务应该是确认订单和支付，当然也可以先和商家讨价还价，进入旺信聊天页面，这些个下游页面我们标记为绿色的。如下图所示：

图中出现了4种颜色，红色，橙色，蓝色，绿色，也就是说，淘宝的绝大部分业务流程，都可以以详情为核心，串联起前后一共3~5步，成为业务链。而每条业务链，就是一个Scenario!

4色定理，怎么让我想起了微软大田村的logo呢？

OK，让我们照着这个思路，回过头浏览一下淘宝中的所有页面，大概能总结出以下几种scenario：

Home->H5(如天猫，聚划算)->详情->旺
Home(猜你喜欢)->详情->旺
Home->RushBuy->详情->旺
购物车->详情->旺
店铺->详情->旺
我的淘宝->H5->详情->旺
我的淘宝->设置[list]->关于[detail]->版权信息[chat]
我的淘宝->订单管理->详情
Home->搜索[list]->详情[detail]->旺[chat]
消息(物流)->物流列表[list]->查看跟踪[detail]
消息(商户)->旺[chat]
收货地址管理->ADRU
……

还有一些分支，处于第3层和第4层，我没有列出来，不太重要。以上这些足够我们整理出一个合理的需求分析了，如下示意图：

也就是说，主页、店铺、购物车、我的淘宝、地址管理等，都可以作为后续一系列业务的入口看待，我们把它们叫做Scenario.Home；

淘抢购、搜索、订单管理、天猫、聚划算等，都是一种业务频道，引导用户更方便快捷地购物，我们称之为Scenario.List；

详情是业务核心，成为Scenario.Detail；

后面的业务环节可以叫做Scenario.Chat，里面可以放旺信聊天页，也可以放下单页等等。

淘宝，必须做成四核的，需要4个Frame参与导航，才能符合我们经过缜密需求分析得出的完美业务模型。

于是，我们可以把业务抽象成这个样子：

A是一个Scenario的名字；
1/2/3/4分别是四核导航的4个Frame；
A1/A2/A2'/A2"/A3/A4/A4'是这个scenario所涉及的页面，后面的序号代表它们应该在那个Frame上显示，如果需要的话，在2/3/4三个frame上都可以做传统的Z轴导航。比如在淘抢购中，在Frame 2上点击一个商品，会在Frame 3上显示一个详情；在Frame 2上点击另一个商品，在Frame 3上就会显示另一个详情。

三维(Z+X+Y)导航模式

如果你没看懂前面说的二维(Z+X)导航模式，那就goto前一章节重新看。如果看懂了，那下面的东西就很容易理解了，就是在那个基础上多加了一维Y轴导航。

咱们还是看图说话吧，请看下图：

从上到下，一共三层（可以是N层）淡蓝色的面板，每一层表示一个scenario的内部navigation，这一点与前面说的二维导航模式相同，只不过是多了一个frame 4。具体用几个frame，是由这个App的Scenario决定的，原则上讲，用的Frame的数量越少，对系统的performance越有利，code写着也会简单些。

淡蓝色的面板的数量是随着用户navigation的深入而增加的，随着按下back键而减少的，可以把蓝色的面板定义为Scenario类。在下面这张图中，用户首先在最下面的Scenario A中畅游了6个页面(A1,A2,A2',A3,A4,A4')，其中A1->A2做了X轴导航，也就是切换了Frame；在Frame 2中做了Z轴导航，然后从A2->A3做了X轴导航，然后再次X轴导航到A4，在Frame 4中做了最后一次Z轴导航之后，发现了一个神奇的按钮，切换到了Scenario B，也就是到了第二层面板。以此类推，最后到了Scenario C中，又搞了一些事情。

此时，在Frame 1的导航历史中，有3个页面，A1/B1/C1；在Frame 2的导航历史中，有7个页面，A2/A2'/B2/B2'/C2/C2'/C2"；在Frame 3的历史中有个3个页面，A3/B3/C3；在Frame 4中有7个页面，A4/A4'/B4/B4'/B4"/C4/C4'。

用下面两个类可以表示以上数据模型:

public class Scenario
{ 
　　public FrameSlot HomeSlot; 
　　public FrameSlot ListSlot; 
　　public FrameSlot DetailSlot; 
　　public FrameSlot ChatSlot; 

　　public Scenario(Frame scenarioFrame, Frame listFrame, Frame detailFrame, Frame chatFrame, string url) 
 　 { 
　　　　this.HomeSlot = new FrameSlot(scenarioFrame); 
　　　　this.ListSlot = new FrameSlot(listFrame); 
　　　　this.DetailSlot = new FrameSlot(detailFrame); 
　　　　this.ChatSlot = new FrameSlot(chatFrame); 
　　　　this.Url = url;
　　} 
}

public class FrameSlot
{ 
　　public Frame frame; // current frame
　　int depth = 0; // navigation times 
}

在Scenario类的初始化函数中，从外面指定了Frame的实例，也就可以保证不同的Scenario实例可以共享同一组Frame。

而这些Frame，可以这样在XAML中定义：

<Grid x:Name="gridRoot" SizeChanged="gridRoot_SizeChanged">
　　<Grid.ColumnDefinitions>
　　<!--vertical menu bar-->
　　　　<ColumnDefinition Width="64" x:Name="menuColumn"/>
　　　　<ColumnDefinition Width="*" x:Name="contentColumn"/>
　　</Grid.ColumnDefinitions>
　　<localControls:VerticalMenuBarControl2 x:Name="menuBar" Grid.Column="0"/>

　　<!--for content page-->
　　<Canvas x:Name="panel" Grid.Column="1">
　　　　<Frame x:Name="homeFrame" Canvas.ZIndex="10"/>
　　　　<localControls:VerticalSeperatorControl x:Name="listSep"/>
　　　　<Frame x:Name="listFrame" Canvas.ZIndex="20"/>
　　　　<localControls:VerticalSeperatorControl x:Name="detailSep"/>
　　　　<Frame x:Name="detailFrame" Canvas.ZIndex="30"/>
　　　　<localControls:VerticalSeperatorControl x:Name="chatSep"/>
　　　　<Frame x:Name="chatFrame" Canvas.ZIndex="40"/>
　　</Canvas>
</Grid>

从XAML中可以看到，最左侧是个Vertical Menu Bar；右侧是个Canvas面板。之所以使用Canvas面板，是因为这个panel类型最简单，可以任意调整里面Frame的位置。其它的panel，如Grid, StackPanel, RelativePanel等等都有自己的一套Arrange Children的算法，我们并不需要。当然，你也可以自己从panel类派生出一个MyTaobaoPanel类，来组织这4个Frame。

好了，到目前为止，我们经过需求分析，找出了合理的模型，制定了基本类和界面逻辑，下面可以着手开发了……此处略去10000字的开发过程……最后的样子如下面的截图所示：

主页：

在主页上点击了淘抢购：

在淘抢购中点击了第一个商品：

在详情中点击了旺旺：

在详情中点击了店铺：

在左侧的超级菜单中点击了我的淘宝：

在我的淘宝中点击了设置：

页面太多了，上百种navigation的组合路径，一网打尽！

现在各位看官可能明白了，“四核”指的是4个Frame参与页面展示与导航，”三维“指的是在三个维度上的导航方向，一维是在一个frame上的Z轴栈式导航，二维是在两个frame以上的横向导航，三维是在两个Frame以上的横向导航，再加上虚拟层之间的Y轴导航，切换场景相当于OS的进程切换，只不过是栈式的。

孔子还说："完美的抽象不能决定软件的成功与否，但能判别开发者的素质。"

老子也说："好的开发者是一个软件成功与否的基石。"

庄子说：……哎，让庄子喝口茶水吧，实在编不下去了，意思你们都知道的，大家努力提高自己的职业素质吧，多学习，多观察，多思考，多实践，更好地抽象这个世界。