引言
niri 是一个基于 Rust 编写的 Wayland 合成器，以其独特的 "滚动平铺"（scrollable tiling）窗口管理理念在开源社区中备受关注。与传统的平铺窗口管理器将窗口均匀分布不同，niri 采用无限水平长条的布局方式，让窗口可以超出屏幕边界，通过滚动访问，构建了一种全新的窗口组织范式 [1]。
核心窗口管理算法：滚动平铺的技术原理
niri 的核心创新在于重新定义了平铺窗口管理的空间模型。传统平铺算法通常采用网格或树状结构，每个窗口都占据屏幕的一个固定区域。而 niri 的 "无限长条" 模型则将每个显示器视为一个独立的窗口容器，窗口以列的形式水平排列在一条无限延伸的条带上。这种设计避免了传统平铺管理器中 "窗口重排导致现有窗口尺寸变化" 的问题 [1]。
从算法层面看，niri 的窗口管理基于两个核心数据结构：垂直工作区栈和水平窗口条。每个显示器维护自己的工作区栈，工作区按垂直方向排列，窗口则水平排列在当前工作区内。窗口的插入操作总是将新窗口放在当前焦点窗口的右侧，移除时也不会触发其他窗口的重新布局。这种设计大幅降低了布局更新的复杂度，提供了更加稳定的用户交互体验。
布局优化与工作区管理机制
niri 在工作区管理上采用了动态创建和独立显示的策略。每个显示器拥有完全独立的工作区集合，工作区之间不会发生 "溢出" 现象。这种设计相比 PaperWM 这样的 GNOME 扩展是一个重要改进，因为扩展需要对抗 Shell 的全局坐标空间来防止窗口跨显示器溢出 [2]。
工作区的动态性体现在几个方面：首先，niri 总是保持至少一个空白工作区存在于栈底，为新窗口提供即时空间。其次，工作区可以在显示器断开连接时迁移到其他显示器，重连时又能回到原始显示器，这种机制保证了工作状态的连续性。再次，niri 支持命名工作区（named workspaces），允许用户创建始终存在的虚拟工作区，为特定应用类型（如浏览器、终端）提供专用空间。
在布局优化方面，niri 实现了预设的窗口尺寸系统。默认情况下，窗口高度为显示器高度的 100%，宽度则在三分之一、二分之一和三分之二之间循环切换。用户可以通过快捷键在不同的预设尺寸间切换，这种设计在保持布局一致性的同时提供了足够的灵活性。
Wayland 渲染管线工程实现
作为 Wayland 合成器，niri 采用了典型的 "客户端自绘 + 服务端合成" 架构模式。与 X11 不同，Wayland 客户端直接使用 OpenGL、Vulkan 等图形 API 渲染窗口内容，然后通知合成器更新特定区域。niri 的任务则是汇总所有客户端的更新请求，处理窗口的层叠关系，并调用图形驱动完成最终合成 [2]。
niri 的渲染管线实现基于 Smithay 框架，这是一个为加速 Wayland 合成器开发而设计的 Rust 项目。Smithay 提供了 "以通用方式提供几乎所有合成器都需要实现的对象和接口"，这使得 niri 能够在不重复造轮子的前提下快速迭代功能 [1]。在协议支持方面，niri 实现了 layer-shell、gamma-control、screencopy 等关键 Wayland 扩展，确保与主流桌面环境的兼容性。
性能优化是 niri 渲染管线的另一个重点。由于采用滚动平铺模型，niri 需要处理大量不可见窗口的渲染状态。合理的优化策略包括：仅对可见区域进行合成计算、为离屏窗口维护最小化渲染状态、以及利用 GPU 加速的纹理缓存机制。这些优化确保了在处理大量窗口时仍能保持流畅的交互体验。
技术创新与工程实践
niri 在多个技术维度上展现了创新性。首先是其 "零干扰窗口管理" 原则：打开新窗口不会影响现有窗口的尺寸和位置，这种设计理念与传统的 "一次布局、全局重算" 模式形成鲜明对比。其次是跨显示器的智能工作区管理，通过状态迁移和重连恢复机制，实现了多显示器环境下的无缝切换体验。
在工程实现层面，niri 支持了从基本窗口管理到高级交互的全套功能。浮动窗口系统允许特定窗口（如对话框）脱离平铺布局，以浮层形式显示。窗口规则系统提供了细粒度的布局控制，用户可以指定特定应用的默认行为。概览功能（overview）通过全局缩放提供了所有工作区和窗口的可视化导航。屏幕录制支持中包含敏感窗口屏蔽功能，体现了对用户隐私保护的重视。
动画系统是 niri 的另一个技术亮点，支持自定义着色器（custom shaders），这为创建流畅的视觉过渡效果提供了强大工具。从演示视频可以看到，窗口的移动、缩放和状态转换都采用平滑的动画过渡，提升了整体的用户体验质量 [1]。
结论与展望
niri 的技术创新在于将传统的平铺窗口管理从 "空间分配问题" 重新定义为 "导航问题"。通过无限长条和滚动机制，它避免了复杂的布局计算，同时为用户提供了直观的窗口访问方式。基于 Smithay 的架构选择和 Rust 的内存安全特性，为构建一个既高性能又稳定的合成器奠定了基础。
从工程实践角度看，niri 证明了通过深度整合现代图形 API、智能的布局算法和用户友好的交互设计，可以创造出与传统窗口管理完全不同的全新体验。这种滚动平铺模式可能代表了未来窗口管理系统的发展方向，特别是在大屏幕和超高分辨率显示设备日益普及的今天。
参考资料： [1] GitHub - YaLTeR/niri: A scrollable-tiling Wayland compositor. https://github.com/YaLTeR/niri [2] A tour of the niri scrolling-tiling Wayland compositor. LWN, July 7, 2025. https://lwn.net/Articles/1025866/