一、回顾
DDE 在 deepin 15 时期，使用 Mutter 作为带合成器的窗管，以及 Metacity 这种不带合成器的窗管，一个是在高性能设备上使用，一个是为低性能设备上使用。
在 deepin 20 时期，DDE 更换 KWin 当窗口管理器，由于 KWin 自带有关闭合成器的模式，所以 DDE 也放弃了 Metacity 作为备用窗管的选项。
二、痛点
从社区收集到的体验报告，绝大部分用户不满意在屏幕缩放上，一部分用户不满意在动画僵硬、死板、卡顿等用户体验上。
在以往版本的 DDE 中，受限于 X11 的架构，无法针对不同屏幕使用不同的缩放。很多用户可能是 1080p 的笔记本屏幕，外接一个 2K 或者 4K 的显示器，在 X11 下，用户只能照顾高分辨率的屏幕，牺牲低分辨率屏幕的使用，例如开启两倍屏幕缩放，在高分辨率下的屏幕显示刚刚好，但低分辨率屏幕已经无法查看任何一个正常的窗口了。
三、Treeland
Treeland 是 deepin 社区开发的一款基于 Wayland 协议的显示服务器，Treeland在底层使用 wlroots 作为 Wayland 的基础库，不修改 wlroots 的代码，也就意味着可以随时同步上游进度，获得新的功能与修复。上层使用 Qt，可以充分利用已有的大量 Qt 开发者，不再需要一直有专人负责特定项目，让 DDE 的技术栈更加统一。
四、优化
4.1 屏幕缩放
Treeland 直接管理屏幕，支持为不同屏幕设置独立的缩放比例，从而确保高分辨率和普通分辨率的屏幕可以完美共存。通过扩展协议，Treeland 还支持浮点数缩放比例（如 1.25 或 1.5），让各种分辨率下的显示效果都能得到良好支持。当窗口在不同屏幕间移动时，Treeland 会实时根据窗口所在位置调整其缩放比例。当窗口跨越两个屏幕时，系统会按照各自的缩放比例分别渲染窗口的不同部分，保证显示流畅且过渡自然。这种设计让用户在多屏工作时始终获得清晰、易用的界面体验。
4.2 复制模式
在 X11 下，复制模式是通过将两个屏幕设置为相同分辨率并重叠坐标来实现的。然而，这种方法存在以下显著劣势：
1、重复渲染
X11 需要为两个屏幕分别渲染相同的画面，这种资源利用方式非常低效。相比之下，Treeland 可以在 DRM 层面直接将同一份画面数据发送到多个屏幕，避免重复渲染，从而大幅降低 GPU 负载，提升性能。
2、画面压缩与变形
当两个屏幕分辨率差异较大时，X11 会强制调整分辨率以保持一致，导致画面压缩或变形。Treeland 则采用原始分辨率输出，通过在屏幕上下或左右留出空白区域（letterboxing/pillarboxing）的方式保持画面比例，有效避免画面失真，优化复制模式下的显示效果。
3、增强的视觉效果
Treeland 不仅保持画面比例，还能在空白区域（如上下或左右空隙）绘制额外内容，比如模糊处理后的桌面壁纸。这种设计既提升了美观性，又改善了用户体验，使复制模式更加精致自然。
总的来说，Treeland 的实现方案在性能、画面质量和用户体验等方面都显著优于传统的 X11 复制模式，为多屏应用场景带来了重要优化。
4.3 窗口效果
1、圆角处理优化
QtQuick 的 Rectangle 组件支持圆角效果，但受限于只能同时对四个角进行操作，且性能存在一定瓶颈。Treeland 为了解决这一问题，实现了自定义的圆角裁剪控件：
- 异形窗口支持：相比 QtQuick 原生 Rectangle 的四角统一裁剪，Treeland 的自定义控件支持不规则圆角设计（如 DTK 的异形窗口效果），大幅提升了界面灵活性。
- 算法优化：
-
- 新的圆角造型算法使得几何顶点数量减少 50%，降低了 GPU 的顶点处理负担；
- 三角细分效率提高了 100%，进一步优化了 GPU 渲染性能。
- 抗锯齿改进：引入自研抗锯齿算法，相比传统的 4xMSAA 算法，减少了 25% 的片元着色器计算量，同时保持视觉质量。
- 显存访问优化：通过直接从显存中读取组件下方的图像数据，避免了多余的 CPU-GPU 数据交换，提高了整体模糊处理效率。
- 融合模糊算法：
-
- 将多种模糊算法（如高斯模糊和双边模糊）进行融合，以实现更好的性能和视觉平衡；
- 针对动态内容场景，采用增量模糊计算方式，进一步减少了帧间计算成本。
3、阴影效果优化
QtQuick 提供了 BorderImage 组件，能通过九宫格拉伸技术为组件增加装饰效果。但原生机制在大规模应用时性能不足。Treeland 的改进如下：
- 材质复用：利用 ImageProvider 手动控制阴影贴图资源的创建和管理。在多个组件大小相同的情况下，共享同一份材质资源，避免重复加载，节省显存；
- 实时更新：对于动态调整大小的窗口，Treeland 实现了实时更新的阴影裁剪算法，无需完全重新生成贴图，进一步优化了性能；
- 视觉一致性：阴影的过渡效果与窗口动画联动，增强了整体界面的一致性和流畅性。
4、动画效果改进
Treeland 在动画实现上直接采用 QtQuick 的 State 和 Transition 机制，同时结合自定义优化，实现了流畅的界面动态效果：
- 状态驱动：
- 使用 State 定义组件的不同状态（如窗口最大化、最小化、还原等）；
- 通过 Transition 配置状态切换时的属性变化逻辑（如位置、大小、透明度等）。
- 动画增强：
- 借助 QtQuick 动画组件（如 NumberAnimation 和 PropertyAnimation），实现了高帧率的动画过渡；
- 自适应动画曲线，根据窗口的大小和目标状态调整动画时长，提供更贴合用户直觉的交互体验。
通过以上优化，Treeland 不仅显著提升了组件的渲染效率，还在视觉效果和用户体验上实现了跨越式进步。具体表现为：
- GPU 性能提升：相比 QtQuick 原生组件，Treeland 的渲染性能整体提高了；
- 资源利用率优化：通过显存访问优化和材质复用技术，大幅降低了内存和显存占用，为低性能设备也带来了良好的兼容性。
4.4 截图录屏
Treeland 提供了高效的快速区域选择功能，支持吸附窗口以自动确定选区边界，使操作更加直观便捷。系统监视器可通过该接口快速获取特定窗口的相关信息，简化信息提取的流程。此外，Treeland 通过引入 DMA Buffer 技术，大幅提升了数据复制的效率，支持跨屏幕截图功能，无需客户端处理复杂的窗口逻辑。为保护用户隐私，Treeland 对截图和录屏返回的信息进行严格管控，自动抹除窗口的敏感信息，杜绝隐私泄露的风险。在录屏功能方面，Treeland对录屏会话进行了全面监控，实时提醒用户当前处于录屏状态，有效避免用户在不知情的情况下泄露隐私。这种设计还弥补了 X11 环境下程序可直接获取屏幕数据所导致的潜在隐患，显著增强了系统的隐私保护能力。
4.5 多用户
Treeland 的多用户优化是其核心设计目标之一。在传统的 LightDM 模式下，不同用户之间的切换依赖于 tty 层面前端程序的控制权转移，每个用户独占一个 tty 进行画面显示。然而，这种方式存在明显的问题：
1、切换延迟与闪烁
由于 tty 切换需要进行底层 DRM 和显卡驱动的操作，屏幕缓冲区会被不同程序覆盖，导致屏幕出现闪烁甚至短暂黑屏的现象。
2、资源消耗
每个用户运行独立的一套进程组，包括窗口管理器、任务栏、文件管理器等。这不仅占用大量内存，还要求每个用户运行独立的锁屏界面，额外增加了资源负担。
3、信息同步难题
为维持界面的一致性，用户切换时需要同步跨用户的状态，这带来了实现上的复杂性。
Treeland 在设计中引入了 DDM（Deepin Display Manager），通过重新定义工作流程，解决了上述问题：
Treeland 被独立抽离为一个统一的画面合成器，各用户的窗口画面都通过统一机制发送到 Treeland 进行最终的合成和显示。这种架构彻底消除了多 tty 切换的闪烁问题。
不再需要为每个用户单独运行窗口管理器、锁屏界面等进程，大幅减少了内存开销。
即便在 LightDM 下，Treeland 仍然可以通过用户级别的 systemd 服务正常运行，作为一个独立的 Wayland 合成器使用。然而，在这种模式下，Treeland 无法实现 DDM 的多用户优化功能，仅具备单用户 Wayland 合成器的基础能力。Treeland 的多用户优化通过集中式合成与资源整合，显著改善了用户切换的体验，既提升了系统性能，又简化了实现逻辑。虽然在传统 LightDM 环境中无法完全发挥优势，但其灵活的架构设计确保了广泛的适用性和良好的兼容性。
4.6 手势
Treeland 在手势方面也有极大的进步，以下是 Treeland 和 X11 以及原生 Wayland 协议之间的对比：
- 手势事件由 libinput 生成，经由 XInput2 转发至 X Server。
- X Server 解析事件后，依据焦点窗口的配置，将事件分发给客户端应用程序或窗口管理器（如 KWin）。
- KWin 通过 XInput2 接口处理全局手势，包括：
-
- 注册输入管理器；
- 识别全局手势；
- 阻止手势事件冒泡。
- 由于事件需在 libinput、X Server 和窗口管理器之间多次传递，造成较高延迟，导致手势动画不够流畅且跟手性差。
- 手势事件由 libinput 直接传递至 Wayland 合成器，无需经过中间转发（如 XInput2）；
- 合成器（如 Treeland）可直接处理手势事件，从而提升响应速度和复杂手势支持能力。
- 使用 Waylib 将 libinput 输入事件转换为 Qt 事件；
- 利用 Qt 原生手势事件支持，将窗口或动画组件与手势处理器绑定，通过 QtQuick 实现流畅的跟手动画。
Wayland 采用直接事件处理机制，简化了手势事件的传递路径，大幅提升响应速度，有效降低延迟。相比之下，X11 的复杂交互流程使手势体验欠佳。Treeland 结合 Wayland 和 QtQuick 技术，实现了更出色的手势动画实时性和跟手性，带来现代化的用户体验。
五、总结
总的来说，Treeland 作为新一代的 Wayland 合成器，在多个方面都实现了重大突破：
- 通过状态驱动和动画增强，显著提升了视觉效果和交互体验；
- 引入 DMA Buffer 和隐私保护机制，让截图录屏功能更加安全高效；
- 创新性地采用 DDM 和集中式合成，优化了多用户切换体验；
- 基于 Wayland 和 QtQuick 技术，实现了更流畅的手势控制系统。
Treeland 的创新不仅显著提升了系统性能，为用户带来更现代化、更安全的使用体验，更充分展现了其在 Linux 桌面环境中巨大的发展潜力。
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内容来源：deepin（深度）社区
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