界面表示模型與實現(xiàn)

關于界面表示模型與實現(xiàn)人機交互界面表示模型界面描述語言窗口系統(tǒng)用戶界面管理系統(tǒng)內容摘要第2頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1.1行為模型分析人員獲取用戶需求后，結合領域專家的意見和指導，獲取系統(tǒng)中需要完成的任務，對任務的主要因素進行詳細地分析，如任務的層次、發(fā)生條件、完成的方法以及它們之間的關系等等。下面就從模型的基本原理、實例、局限性等幾個方面詳細介紹四種常見的行為模型。6.1人機交互界面表示模型第3頁,共52頁，2024年2月25日，星期天GOMS（

Goal,Operator,Method,Selection）目標操作方法和選擇行為模型是在交互系統(tǒng)中用來分析用戶復雜性的建模技術，用于建立用戶行為模型。它采用“分而治之”的思想，將一個任務進行多層次的細化，通過目標

(Goal)、操作(Operator)、方法

(Method)以及選擇規(guī)則

(Selectionrule)四個元素來描述用戶行為。6.1人機交互界面表示模型第4頁,共52頁，2024年2月25日，星期天目標目標就是用戶執(zhí)行任務最終想要得到的結果。操作操作是任務分析到最底層時的行為，是用戶為了完成任務所必須執(zhí)行的基本動作。方法方法是描述如何完成目標的過程。一個方法本質上來說是一個內部算法，用來確定子目標序列及完成目標所需要的操作。6.1人機交互界面表示模型第5頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1人機交互界面表示模型關閉窗口行為描述實例第6頁,共52頁，2024年2月25日，星期天選擇規(guī)則選擇規(guī)則是用戶要遵守的判定規(guī)則，以確定在特定環(huán)境下所使用的方法。當有多個方法可供選擇時，GOMS中并不認為這是一個隨機的選擇，而是盡量預測可能會使用哪個方法。6.1人機交互界面表示模型第7頁,共52頁，2024年2月25日，星期天LOTOS（LanguageOfTemporalOrderingSpecification）時序關系說明語言是一種作為國際標準的形式描述語言，它提供了一種通用的形式語義，可保證描述不存在二義性，便于分析和一致性測試理論的研究。其基本思想是用一套形式化和嚴格的表示法來刻畫系統(tǒng)外部可見行為之間的時序關系，系統(tǒng)由一系列進程組成，兩個以上的進程在執(zhí)行同一個外部可見的行為時會發(fā)生交互，進行數(shù)據(jù)交換、信息傳遞、協(xié)調同步等操作。6.1人機交互界面表示模型第8頁,共52頁，2024年2月25日，星期天下面給出LOTOS模型中定義的基本算符：

T1|||T2（交替Interleaving）：T1和T2兩個任務相互獨立執(zhí)行，可按任意順序執(zhí)行，但永遠不會同步。T1[]T2（選擇Choice）：需要在T1，T2中選擇一個執(zhí)行，一旦選擇某一個后，必須執(zhí)行它直到結束，在這中間另一個再無執(zhí)行機會。任務如何來選擇，并沒有給出一定的形式化描述。6.1人機交互界面表示模型第9頁,共52頁，2024年2月25日，星期天T1|[a1,...,an]|T2（同步Synchronization）：任務T1，T2必須在動作（a1,……，an）處保持同步。T1[>T2（禁止Deactivation）：一旦T2任務被執(zhí)行，T1便無效（不活動）。T1>>T2（允許Enabling）：當T1成功結束后才允許T2執(zhí)行。6.1人機交互界面表示模型第10頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1人機交互界面表示模型中國象棋LOTOS的圖形描述第11頁,共52頁，2024年2月25日，星期天UAN（UserActionNotion）用戶行為標注是一種簡單的符號語言，著眼于用戶和界面兩個交互實體的描述，主要描述用戶的行為序列以及在執(zhí)行任務時所用的界面。

UAN模型的標識符主要有兩種：用戶動作標識符和條件選擇標識符。6.1人機交互界面表示模型第12頁,共52頁，2024年2月25日，星期天用戶動作標識符在UAN的表示模型中有一些常用的已經預定義的符號，用來表示常見的用戶界面的交互動作。如：move_mouse(x,y)移動鼠標至(x,y)；release_button(x,y)在(x,y)位置釋放鼠標按鈕；hightLight(icon)使icon高亮顯示；de_highlight(icon)取消icon的高亮顯示。6.1人機交互界面表示模型第13頁,共52頁，2024年2月25日，星期天條件選擇標識符除了表示動作的符號，UAN模型還包含表示條件及選擇的標識符，主要有以下幾種：while(condition)TASK當條件condition為真時，循環(huán)執(zhí)行任務TASK；if(condition)thenTASK如果條件condition滿足，則執(zhí)行任務TASK；iterationA*orA+表示迭代操作；

waiting

表示等待，可以等待一個條件滿足，也可以等待任務中的一個操作執(zhí)行。6.1人機交互界面表示模型第14頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1人機交互界面表示模型UAN表格表示形式UAN描述的任務“文件拖入垃圾箱”的單通道實例第15頁,共52頁，2024年2月25日，星期天CTT（ConcurrentTaskTreeNotation）任務模型表示法是一種基于圖形符號的，采用層次的樹狀結構來組織并表示任務模型的方法。任務種類和暫態(tài)關系的含義及其圖形符號：任務分析是一個以人們的行為為出發(fā)點的分析過程，它分析人們完成任務的方法：他們要做的事、要起作用的事和想要知道的事。任務種類：抽象任務（AbstractTask），用戶任務（UserTask），交互任務（InteractionTask），系統(tǒng)任務（ApplicationTask）。6.1人機交互界面表示模型第16頁,共52頁，2024年2月25日，星期天暫態(tài)關系符號：

Choice：t1[]t2[]…[]tn

Concurrent（IndependentConcurrency）：t1|||t2|||…|||tn帶信息交換的Concurrent：t1|[]|t2|[]|…|[]|tnDisabling：t1[>t2Enabling：t1>>t2>>…>>tn帶信息交換的Enabling：t1[]>>t2[]>>…[]>>tnIndependence：t1|=|t26.1人機交互界面表示模型第17頁,共52頁，2024年2月25日，星期天單用戶任務模型單用戶任務模型在CTT中表示為一棵樹。6.1人機交互界面表示模型用戶使用自動取款機的任務模型第18頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1.2結構模型形式化語言的描述――產生式規(guī)則：

ifconditionthenaction或

condition→action或

condition：action一般來說，組成界面描述的產生式規(guī)則很多，規(guī)則定義的順序并不重要，只要與規(guī)則中的條件相匹配，就可以激活相應的動作。產生式規(guī)則系統(tǒng)可以是事件引導的，也可以是狀態(tài)引導的，或者兩者都有。6.1人機交互界面表示模型第19頁,共52頁，2024年2月25日，星期天狀態(tài)轉換網(wǎng)絡狀態(tài)轉換網(wǎng)絡（STN）的基本思想是定義一個具有一定數(shù)量的狀態(tài)的轉換機，稱之為有限狀態(tài)機（FSM），F(xiàn)SM從外部世界中接收到事件，并能使FSM從一個狀態(tài)轉換到另一個狀態(tài)。兩種最基本的狀態(tài)轉換網(wǎng)絡：狀態(tài)轉換網(wǎng)絡（StateDiagrams）擴展狀態(tài)轉換網(wǎng)絡（StateCharts）6.1人機交互界面表示模型第20頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1人機交互界面表示模型狀態(tài)轉換網(wǎng)絡符號簡單狀態(tài)轉換網(wǎng)絡帶條件和動作的狀態(tài)轉換網(wǎng)絡狀態(tài)轉換網(wǎng)絡（StateDiagrams）第21頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1人機交互界面表示模型基于鼠標畫圖工具狀態(tài)轉換網(wǎng)第22頁,共52頁，2024年2月25日，星期天擴展狀態(tài)轉換網(wǎng)絡（StateCharts）6.1人機交互界面表示模型分層的狀態(tài)圖實例第23頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1.3行為模型和結構模型的轉換一般來說行為模型主要對設計起指導作用，在此基礎上，設計人員再進行結構模型（如狀態(tài)轉換網(wǎng)絡等）的創(chuàng)建，這個過程很大程度上取決于設計人員的經驗和對行為模型的理解。整體框架轉換算法實例應用6.1人機交互界面表示模型第24頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1人機交互界面表示模型最高層目標狀態(tài)轉換“運行”目標狀態(tài)轉換第25頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1人機交互界面表示模型“走棋”目標狀態(tài)轉換第26頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1.4表現(xiàn)模型表現(xiàn)模型(PM)描述了用戶界面的表現(xiàn)形式，由層次性的交互對象組成。邏輯組織結構6.1人機交互界面表示模型面板用戶界面的圖形顯示面板用戶界面的數(shù)據(jù)結構表示面板用戶界面的繪制面板用戶界面的邏輯組織結構第27頁,共52頁，2024年2月25日，星期天面板內部的事件分發(fā)及響應方式控制面板用戶界面交互的核心模塊可以看作是一個事件處理中心，事件處理中心接收并解析用戶動作，然后將結果表現(xiàn)給用戶。6.1人機交互界面表示模型事件處理中心對事件的響應的實現(xiàn)第28頁,共52頁，2024年2月25日，星期天面板間的關系

JacobEisenstein創(chuàng)立了兩種新的抽象描述來描述基于面板的用戶界面表現(xiàn)模型。6.1人機交互界面表示模型面板關系分類面板種類第29頁,共52頁，2024年2月25日，星期天界面描述語言一般分為兩類：命令式語言(ImperativeLanguage)和陳述式語言(DeclarativeLanguage)。命令式語言要求編程人員明確的指定如何執(zhí)行任務，陳述性語言要求編程人員只需指定任務要做什么，陳述性語言要比命令式的語言更為抽象。下面介紹幾種常見的陳述性語言。6.2界面描述語言第30頁,共52頁，2024年2月25日，星期天用戶界面標記語言(UIML)6.2界面描述語言語言的基本表示結構第31頁,共52頁，2024年2月25日，星期天擴展界面標記語言(XIML)

XIML由組件(Components)、關系(Relations)和屬性(Attributes)三部分構成。6.2界面描述語言XML語言的基本表示結構第32頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

XML用戶界面語言XULXUL提供了創(chuàng)建現(xiàn)代圖形界面大多數(shù)元素的能力。能夠滿足特定設備的普遍需求，對開發(fā)者來說，也已經足夠強大，能夠創(chuàng)建復雜的界面。6.2界面描述語言第33頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.3.1窗口系統(tǒng)結構窗口系統(tǒng)一般有三種結構：在各個應用程序內部實現(xiàn)和管理多任務在操作系統(tǒng)核心集中處理多任務管理多任務的管理可由獨立的管理程序進行管理，應用程序通過調用該管理程序提供的接口來實現(xiàn)對多任務的管理和設備的獨立性操作6.3窗口系統(tǒng)第34頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.3.2交互事件處理應用程序內部事件處理循環(huán)6.3窗口系統(tǒng)事件處理循環(huán)第35頁,共52頁，2024年2月25日，星期天事件注冊方式6.3窗口系統(tǒng)事件注冊方式處理流程圖第36頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.3.3交互組件開發(fā)包一般的窗口系統(tǒng)，輸入和顯示是分離的，許多語言提供了用于開發(fā)交互系統(tǒng)的開發(fā)軟件包，交互系統(tǒng)開發(fā)軟件包在支持窗口管理的基礎上增加了另一種抽象，它把輸入和輸出的行為結合起來。6.3窗口系統(tǒng)按鈕交互對象行為第37頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.3.4交互框架6.3窗口系統(tǒng)桌面應用框架第38頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.3窗口系統(tǒng)下拉菜單示例工具欄示例第39頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.3窗口系統(tǒng)樹形菜單示例狀態(tài)欄示例標簽頁方式工作區(qū)示例第40頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.3.5MVC模式和基于Struts的實現(xiàn)

MVC把一個應用的輸入、處理、輸出流程按照模型

(model)、視圖（View）和控制（Controller）的方式進行分離，形成模型層、視圖層、控制層三個層次。6.3窗口系統(tǒng)MVC模型第41頁,共52頁，2024年2月25日，星期天Struts的體系結構實現(xiàn)了MVC模式的概念，它將這些概念映射到web應用程序的組件和概念中。6.3窗口系統(tǒng)

Struts結構第42頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.3窗口系統(tǒng)struts演示的基本構架和數(shù)據(jù)流程第43頁,共52頁，2024年2月25日，星期天UIMS(UserInterfaceManagementSystems)支持用戶界面的表示、設計、實現(xiàn)、執(zhí)行、評估和維護，能夠為用戶提供一致的人機界面，以極其友好的方式與用戶進行人機交互，并能使開發(fā)者幾乎隨心所欲地使用此開發(fā)工具進行軟件開發(fā)。6.4用戶界面管理系統(tǒng)UIMS第44頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.4.1對話獨立性對話的獨立性是人機交互研究領域的主要問題，主要是強調業(yè)務（應用程序的語義）與提供給用戶的界面的分離。對話的獨立性有許多優(yōu)點：

可移植性、可重用性、

界面的多樣性、定制界面6.4用戶界面管理系統(tǒng)UIMS第45頁,共52頁，20