如果 Gnome 使用 GTK+ 而 KDE 使用 Qt，那么 KDE 应用程序为什么可以在 Gnome 下运行？
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GTK 和 Qt 都是用于构建图形界面的工具包。每个 UI 工具包都为程序提供自己的功能来创建小部件（按钮、文本框...），并以图形程序链接的库的形式出现。为 GNOME 编写的程序将使用 GTK（libgdk和libgtk），而 KDE 程序使用 Qt（libQtCore和libQtGui），Enlightenment 程序使用 EFL，等等。
但是，所有这些工具包都使用相同的X 窗口系统和相同的X11 协议。为了让东西出现在屏幕上，工具包连接到正在运行的 X 服务器（通常是 Xorg，以前称为 XFree86），发送 X11 命令（创建窗口，在窗口中绘制一些东西），并接收 X11 输入事件（鼠标、键盘、窗口大小调整） , &c) 回来。
（大多数现代工具包，如 GTK、Qt 或 EFL，自己执行花式绘图，只需使用 X11 发送整个窗口的完成图像，而 X 服务器仅将其放在屏幕上。较旧的工具包如 lXaw 或 Motif 改为使用X11 来绘制诸如线条、矩形或文本之类的图元，并且 X 服务器进行所有渲染。）
然后，X 服务器完成将所有内容放在一起、与您的图形卡通信等等的工作。通过这种方式，您可以运行使用不同工具包的各种不同版本的程序，因为最终它们只是使用相同的操作系统设施。
多工具包的情况并不是 X 独有的——例如，您会发现 Windows 程序使用标准comctl32但也使用 WPF、.NET WinForms、Chrome 的 Aura、Firefox 的 XUL，甚至相同的 GTK 或 Qt。大多数游戏使用自己风格的控件。实际上，这在任何允许您在整个窗口上绘制图像的图形系统上都是可能的。
然而，X的原则之一是“机制，而不是政策”。这意味着 X 服务器只为它的客户端（图形程序）提供了做各种事情的机制，但强加了尽可能少的规则。换句话说，X 比任何其他图形系统都更加重视这一点。
例如，图形系统的一个组成部分是窗口管理——在每个窗口周围绘制框架（又名装饰）、移动和调整窗口大小的能力等等。Windows 和 OS X 在系统中内置了一个窗口管理器，但在 X 中它作为一个单独的程序运行——X.Org 套件带有一个最小的twm，但几乎所有的桌面环境都带有自己的窗口管理器（GNOME 有 Sawfish、Metacity、 gnome-shell；KDE 具有 KWin）提供与相应桌面环境的集成。
（与工具包一样，现代“合成”窗口管理器实际上接管了 Xorg 将所有窗口合成到最终屏幕图像上的工作，允许添加阴影或效果等内容。）
对于现代桌面环境，这实际上也产生了问题。使用最常见的示例：热键使用相同的“抓取键盘”功能；弹出菜单；和屏幕保护程序，并且一次只能使用一个程序。这意味着您无法在弹出菜单打开时锁定屏幕，或在屏幕锁定时跳过歌曲。这是创建 Wayland 以替代 X11 的几个原因之一。
从技术上讲，这甚至意味着您可以在另一台计算机上运行 X 程序，通过网络与您机器上的 X 服务器通信。事实上，这是早期的主要用例，这也是“X服务器”这个名字的由来。可以在 Mac 上运行 X 服务器并让它显示由运行在 Linux、FreeBSD 甚至 OpenVMS 上的程序创建的窗口。
然而，如上所述，现代工具包在客户端执行所有绘图（花哨的图形和漂亮的字体很难用 X11 原语完成），并且只将最终图像推送到 X 服务器，这在本地非常快，但需要一个相当的网络带宽。
（其他协议，如 RFB（又名 VNC）或微软的“远程桌面”，就是为此而设计的，它们有非常有效的压缩窗口图像的方法。）
部分答案是领先的桌面环境（Gnome、KDE、XFCE，也许其他）在http://freedesktop.org下协同工作，使这种互操作成为可能。FD.o 发布的规范之一是EWMH，它确保了窗口管理器之间的一定程度的兼容性（针对现代功能，而不仅仅是基本的窗口管理）。