（课程与教学论专业论文）动态几何com组件的研究与实现.pdf

摘要 摘要 动态几何是国际上较为活跃的一个数学和计算机交叉的边缘学科，动态几何作图 软件也层出不穷。由张景中院士领导团队开发的z + z 智能教育平台软件中引进了大 量创造性的动态几何的工作。 i n t e r n e t 快速的发展给人们带来了大量机会，各式各样的软件纷纷在寻找增强 i n t e r n e t 在线服务方法。如果我们的教学软件也可以通过i n t e r n e t 来进行交流，不 仅发挥网络的优势，更重要的是可以使教学软件得到更广泛的普及。 a c f i v e x 控件技术是当前日益普及的c o m 组件技术的集中体现。基于a c t i v e x 控 件本身的特点( 体积小，适于网络传输等等) ，本论文用v c 实现一个a c t i v e x 图形控 件，为教学软件可以在i n t e r n e t 上交流作了初步的尝试。 文章第一章绪论介绍了本文的研究背景和本文的具体内容以及独创和新颖之处。 文章第二章首先介绍了动态几何的概念、产生的背景，研究现状及其现实的应用。 接下来的第三章介绍了c o m 组件以及其最重要的一个应用a c t i v e x 控件技 术。 第四章、第五章详细介绍了作者的工作。第四章给出了该控件所包含的图形类的 设计和实现，并剖析了几个属性以及几个关键的方法。第五章是本文重要的一部分， 介绍了在各种类的设计和实现时遇到的一些问题以及解决的方法。 文章的末尾即第六章，作者对文中算法的一些不完善的地方及可能的改进方法做 了简要的阐述，对c o m 组件技术对软件业的发展进行了乐观的展望。 关键词：动态几何；c o m 组件；a c t i v e x 技术；教育软件 a b s t r a c t a b s t r a c t d y n a m i cg e o m e t r y i sa f l o u r i s h i n gi n t e r d i s c i p l i n a r y f i e l dt h a tc o v e r sb o t h m a t h e m a t i c sa n dc o m p u t e rs c i e n c e t h ez + zs e r i a l i n t e l l i g e n t e d u c a t i o ns o f t w a r e a p r o g r a md e v e l o p e db y ar e s e a r c ht e a ml e db ya c a d e m i c i a njz z h a n g h a si n t r o d u c e dl a r g e q u a n l i t i e so f c r e a t i v ew o r kr e l a t e dt od y n a m i cg e o m e t r y t h er a p i d d e v e l o p m e n to fi n t e m e tb r i n g s o u tl o t so fo p p o r m n k i e s a l lk i n d so f s o f t w a r e ，w h i c ha r ec a r r i e dt ol m t e m e tf o rt h ep u r p o s eo fp r o v i d i n go n 1 i n es e r v i c e ，h a v e b e e np r e s e n t e dt op e o p l eo n ea f t e ra n o t h e r i fo l l ri n s t r u c t i o n a is o f t w a r ec a r lb es h a r e db y n e ts u r f e r s i tw i l lb e n e f i tai o t t 1 1 i sw i l ln o to n l ym a k e sf u l lu s eo ft h ea d v a n t a g e so f i n t e r n e t b u ta l s o 鼬e r p o p u l a r i z e st h es o f t w a r e a c t i v e xc o n t r o lt e c h n o l o g yi sac o n c e n t r a t e de m b o d i m e n to f i n c r e a s i n g l yp e r v a s i v e c o m c o m p o n e n tt e c h n o l o g i e s b a s e do nt h ea c t i v e xc o n t r o l sa d v a n t a g e s ，s m a l lc u b a g e a n d s u i t a b i l i t yf o ri n t e m e tt r a n s m i s s i o ne t c ，t h i sp a p e rr e a l i z e sag r a p h i c sa c t i v e xc o n t r o l b y v i s u a lc + + 6 0 i nt h ec h a p t e ri ，a u t h o rs i m p l yi n t r o d u c e st h i sp a p e r sr e s e a r c hb a c k g r o u n da n dt h e c e n t r a lc o n t e n to ft h i sp a p e r , c o m p a r e st h ea c t i v e xc o n t r o lw i t hj a v a a p p i e to fg e o m e t r y s k e t c h p a d ，a n di n t r o d u c e st h eo r i g i n a l i t yo f t h i sp a p e r i nt h ec h a p t e ri io ft h i sp a p e ra u t h o rf i r s t l yp r e s e n t sr e a d e r sag e n e r a lp i c t u r eo f t h i s f i e l db yi n t r o d u c i n gt h ed y n a m i cg e o m e t r y sc o n c e p t i o n ，b a c k g r o u n d ，s t a t u s q u oo f t h i s r e s e a r c ha n di t sa p p l i c a t i o n i nt h ec h a p t e ri i ia u t h o ri n t r o d u c e st h et e c h n o l o g yo fc o m c o m p o n e n ta n di t sm o s t i m p o r t a n ta p p l i c a t i o n ，a c t i v e xc o n t r 0 1 t h i sc h a p t e re x p a t i a t e st h ec o m sm e a n i n ga n d t h es i g n i f i c a n c eo fc o m p r o g r a m m i n gi d e af o rm o d e ms o f t - w a r e sd e v e l o p m e n t 、h a t s m o r e ，t h i sp a r ti n t r o d u c e sa c t i v e xc o n t r o l sr e g i s t r a t i o n ，t h ec o n t r a s tb e t w e e na c t i v e xa n d j a v a a p p l e t ，a n d t h e a p p l i c a t i o n o nt h ei n t e m e t ，e t c i nt h ec h a p t e ri va n d c h a p t e r va u t h o ri n t r o d u c e 血er e s e a r c hw o r ki nd e r a i l s c h a p t e r i v p r e s e n t sr e a d e r st h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no fa c t i v e xc o n t r o l s 矿a p h i c sc l a s s ，a n d a n a l y z e ss o m ep r o p e r t i e sa n ds o m ek e ym e t h o d s c h a p t e r 、t h em o s ti m p o r t a n tp a r to ft h i s p a p e r , p l a c e s s o m ep r o b l e m st h ea c t i v e xc o n t r o l p r o g r a m m i n gm e ta n dg i v e st h e c o r r e s p o n d e n ts o l u t i o n s i nt h ec h a p t e rv i ，t h el a s tp a r to ft h i sp a p e r ，a u t h o rm e n t i o n ss o m e u n c o m p l e t e dp a r t s ， w h i c hs t i l lw i l lb ea m e l i o r a t e di n f u t u r e f i n a l l n a u t h o rt h i n k st h ec o m c o m p o n e n t t e c h n o l o g y w i l lb r i n g i n s p i r i n gp r o s p e c t f o rm o d e ms o f t w a r e i n d u s t r y k e yw o r d s ：d y n a m i cg e o m e t r y , c o mc o m p o n e n t , a c f i v e xc o n t r o l ，e d u c a f i o n a i s o f t w a r e 广州大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引 用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰 写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律 后果由本人承担。 学位论文作者签名：侈乱华日期：冽年6 月日 广州大学学位论文版权使用授权书 本人授权广州大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 广卅i 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 日期：汹年6 月f 日 日期：勿记岸多月) 日 缪 钢芰协半只 名名签签者师作导 文论位学 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 t e m e t 的发展可以说是日新月异，这种快速的发展给人们带来了大量机会。各式 各样的软件的出现令人目不暇接，它们也纷纷在寻找增强i n t e m e t 在线服务方法。如 果我们的教学软件也可以通过1 1 1 t e m e t 来进行交流，不仅发挥网络的优势，更重要的是 可以使教学软件得到更广泛的普及。 动态几何软件的优秀代表几何画板目前已经初步实现了i n t e m e t 在线服 务功能。当把几何画板的文件可以保存成h t n l l 格式，在浏览器中打开该网页文件时， 原来在几何画板软件平台中的图形“原封不动”被显示在了w e b 页中! 这样用几 何画板作的图形文件或者相关教学课件就可以上载到h t e m e t 中，从而i n t e m e t 上的 用户就可以进行课件交流，目前网络上已经有相关的课件了。 几何画板的这项功能是用j a v a 做的，它是基于j a v a 语言的a p p 】a ，通过一 套j a v a 类库来实现的。但由于a p p l e t 本身的局限，使得网络课件不能在用户自己的 浏览器里执行，即在没有安装几何画板软件平台、或者不保存在该安装目录下时，该 网页文件得不到正常打开；或者打开该文件时提供相应j a v a 类库下载，但这样速度 会很慢，并且每次打开类似网页图形文件时都要下载该类库。可见使用j a v a 实现时 有一定的局限性。 a a i v e x 控件技术是当前日益普及的c o m 组件技术的集中体现，基于a c t i v e x 本身体积小、适合网络传输、注册一次无须再注册等等特点，本论文拟使用a c t i v e x 控件技术来实现一个图形控件，当某个动态几何软件平台采用了该控件，把该平台软 件保存成网页格式，发布到网上就可以达到网络中进行课件交流的目的。a c t i v e x 控 件是可以作为w e b 页组成部分的特殊计算机程序。用户查看含有这种控件的w e b 页 时，它所连接的服务器计算机就自动将该控件送给用户，用户自己的浏览器下载并注 册在本地计算机上时，就可以使用这个控件，而且再次打开类似网页文件时无须再下 载控件，并且w e b 开发人员能在其w e b 页中加入可执行的内容。 1 2 本文内容 本文在什么是动态几何这一章中，介绍了有关动态几何的些知识，包括动 第一章绪论 态几何产生的背景、动态几何概念、动态几何点的分类以及介绍了两种优秀的动态几 何软件几何画板和z + z 智能教育平台，以期读者对动态几何领域以及动 态几何软件有一定的了解。 众所周知，在软件业中，c o m 组件编程思想日益流行。而本文所采用的a e t i v e x 控件技术即是c o m 组件编程技术的集中体现。什么是c o m ) ) 一章中作者详细介绍 了有关c o m 的内容，其中包括c o m 组件产生的背景、c o m 的含义、基于c o m 的 应用技术、c o m 与i n t e r n e t 和a c t i v e x 控件。读者可以在这一章中对c o m 和a c t i v e x 技术有所了解。 第四章、第五章是作者的研究内容。在这两章中，作者较为详细的叙述了控件的 图形类、图形命令及其使用以及控件实现过程中遇到的问题及解决方法。通过第四章 中的作图举例，大家可以明显的看到本控件中的图形命令的具体使用方法和用途：在 第五章中，作者使用了较多的代码来说明控件中的图形关联、动画、图形更新时的闪 烁以及控件如何在网络上使用等问题。 本文所编写的a c t i v e x 控件，是动态几何c o m 组件的一个尝试，里面的图形命 令的种类还相对较少，很多功能不健全，若要控件得到成熟的使用，还有一些问题需 要解决。在本文的末尾作者给出了该图形控件中存在的一些问题，与此同时，作者还 展望了a c t i v e x 控件技术以及a c t i y e x 图形控件对软件开发尤其是动态几何软件开发 的美好前景。 1 3 独特和创新 ( 1 ) 独创性 本控件的立意是在几何面板中产生的。在几何画板中，它可以把文件保存成 h t r r d 格式，从而可以在网页上显示相应的图形。几何画板的这项功能是通过j a v a 中的a p p l e t 来实现的。众所周知，微软的a c t i v e x 技术是与j a v a 相抗衡的。所以笔 者欲使用a c t i v e x 控件技术来实现几何画板中j a v a a p p l e t 的相应的功能。 a c t i v e x 的最大优势在于能够利用现有w i n d o w s 开发平台的资源，开发人员可以 很快适应开发环境。而且，a c t i v e x 提供了一种扩展包括j a v a 在内的任何编程语言的 机制，j a v a 的开发人员可以在a p p l e t 中使用a c t i v e x 技术，直接嵌入a c t i v e x 控件， 或者以a c t i v e x 技术为桥梁，将其他开发商提供的多种语言的程序对象继承到j a v a 中。与j a v a 的字节码技术相比，a c t i v e x 提供了“代码签名( c o d es i g n i n g ) ”技术保 2 第一章绪论 证其安全性，另外，a c t i v e x 控件与j a v a 应用程序处理网络安全的手段不同，a c t i v e x 控件本身有一个安全系统提供给程序设计人员使用。当然，j a v a 在某些方面占有明显 优势，例如多平台支持等。 本控件包括了点、线、圆等简单几何图形的作图以及鼠标拖动等一系列操作。缘 于a c t i v e x 技术是c o m 编程思想的一种重要体现，所以可以作为组件方便的添加到 a c t i v e x 控件的包容器中，如w e b 页或其他软件平台，当用于w e b 页时，可以通过编 辑源码使用作图命令来作图。 几何匦板的网页文件的保存是基于j a v a 语言的a p p l e t 来实现的。但由于 a p p l e t 本身的局限，使得网络课件不能在用户自己的浏览器里执行，并且在没有安装 几何画板软件平台、或者不保存在该安装目录下时，该网页文件得不到正常打开。 a c t i v e x 控件是可以作为w e b 页组成部分的特殊计算机程序。用户查看含有这种控件 的w e b 页时，它所连接的服务器计算机就自动将该控件送给用户，用户自己的浏览 器就可以运行这个控件。就使得w e b 开发人员能在其w e b 页中加入可执行的内容。 ( 2 ) 新颖性 由于该控件的设计用途主要是用在砸浏览器中，主要是通过修改t t t m l 源码来实 现其功能，所以本文在w e b 页的设计上做了一定的研究。这样的界面读者可以自行 来设计。如下图是本文的做出的一个在网页上使用的模板。 1 ) 可以将图形命令直接输入到相应的文本框中。 2 ) 相比较在h t m l 源码中修改属性设置更为直观方便。 3 ) 可以显示或隐藏图形序号，使得作图的时候更加方便。 4 ) 每个图形都有相应的序号，这里通过添加一个“显示隐藏”按钮，可以随 时显示或隐藏图形的序号，从而给作图带来方便。 图1 一i 3 第一章绪论 把图形软件搬到计算机上很多种方法，例如，现在已经有很多控件，直接可以放 置在w e b 页上，鼠标、键盘可以像在图形软件中一样使用。但我们这里的控件的立 意却不在于此。 本控件主要是采用图形命令的形式来做出相应的图形。在一个软件平台采用了该 控件后，在把图形文件保存成h t m l 文件时，那些图形命令的代码就已经生成，不 必要进行单独编写。当某一方的计算机上没有安装该软件平台，经过该控件的授权后， 同样可在浏览器中看到该图形文件。这一点类似于，没有安装f l a s h 的情况下在磁中 播放s w f 文件需要f l a s h 文件的一个插件。 第二章什么是动态几何 第二章什么是动态几何 2 1 动态几何产生的背景 动态几何现在已经成为研究动态图形性质的- f 新学科。动态几何的概念是在 上世纪8 0 年代出现的。在计算机刚刚诞生的年代，计算机的基本实现电路功能太 简单，电路集成度还很有限，没有高分辨率的显示器等等，根本没有办法满足几何 图形以及图像的各种处理操作，当然更没有足够大的内存和足够快的c p u 来处理 复杂的计算。到8 0 年代，计算机硬件技术迅速发展，满足了这一计算机图形学分 支的内在需求，人们更多的使用计算机来分析几何问题，从而出现了几何学和计算 机科学这门交叉学科的。 当计算机刚开始有了足够的显示精度和足够快的速度之后，人们自然而然的想 到用它来处理几何图形。用计算机做这样的工作当然完成得又快又好，首先你画图 的精度大大提高了，即使你还很不熟练，也能够丝毫不差地捕捉到两条直线的交点。 但是相对于尺规作图，计算机作图更大的好处是能够记录你是怎么样把点、线和圆 画出来的，当你改变了一些的参数后，作图软件就能够很快地按照同样的几何关系 帮你构造出新图来。 计算机的这一功能我们称之为交互性：捕捉一个点，拖动它，然后马上就可以 看到相应几何图形在点的移动下产生的变化。而这里变化时能自动保持( 构图时所 赋予的) 几何性质的图形，我们称之为动态图形。 这种鼠标拖拽的功能是计算机作图最明显的优势所在，也是动态几何软件的最 重要的特征。一旦你改变了一个几何对象，与之相关联的中间几何对象都会自动产 生相应的变化，不必再像画草图一样，做大量改动；更重要的是，人们可以使用这 样的软件去研究几何图形的性质：改变一些参数，就可以看到几何图形的动态特性， 哪些部分变化了而哪些部分没有改变。我们知道，数学科学研究中，研究者需要反 复实验才能发现规律，然后才是进行严格的逻辑论述和证明。而借助计算机，研究 者就可以观察体验几何图形的运动变化，可能会对某些图形更为敏感，也会对数学 从整体上增进了解。 2 2 动态几何概念 所谓动态几何技术是在一幅图形中各元素( 点、线、圆、角、弧，以及文本、 5 第二章什么是动态几何 公式等对象) 按一定的父子关系组成，其中的点可以有不同的自由度( 自由点、半 自由点、非自由点) 。不同自由度的点按照一定的方式可以自由变化，任意一个自 由度非零的点的位置的变化将引起其子对象的位置发生变化，从而整个图形( 由于 关联关系) 发生变化，但在图形的变化过程中几何元素之间的几何关系保持不变， 因而达到一图变百图、百图为一图的奇妙效果。而具有一定的自由度的点的驱动方 式可以有三种：鼠标拖动以使其产生平移、旋转、放缩等，动画命令使一定的点在 一定的轨道上变化，移动命令可使一个自由点按直线移动到指定的另一个点。其次， 设置几何对象的跟踪可以使图形在变化过程中的轨迹保留下来，以便于观察几何对 象的变化过程，这一功能往往可以产生一些非常有趣的包络图形。 2 3 动态几何点的分类 在动态几何中，点是一个最基本的图形，而点的运动也是重要的内容之一。在 分析几何图形的时候，常常使用某个点的某种运动来分析图形的性质，常常是一些 点的运动，使得整个图形产生运动和变化，这对于分析图形的性质是非常必要的， 所以点的运动在动态几何中是非常重要的。动态几何中的点，一般具有内在属性( 或 称本质属性) 和外在属性两类属性。其外在属性一般包括点的大小、颜色、坐标等， 这些都是相对固定而简单的。而相对于外在性质而言，点的内在性质就比较复杂了， 动态几何中的点从本质上来说，可以分为以下三类：自由点、半自由点和约束点。 定点，顾名思义，是在画面中的相对位置是不变的。它不能被拖动，也不受其 他点运动的影响，除非整个画面和它一齐被拖动或改变坐标系的尺度。定点的用处 是定位，可以作为保持画面稳定的骨架的枢纽。直接给出点的坐标的数值，是作定 点的基本方法。 自由点与定点相反，它可以被任意拖动。通常可用鼠标在屏幕上一般位置单击 作出一个自由点。也可以通过给出字母坐标的方法作自由点。自由点被拖动时，其 坐标作相应的变化，从而引起有关的其他点的运动。自由点可以用来控制画面的整 体安排和风格。 半自由点是被约束在曲线或曲面上的点，如线段上的点、圆周上的点、三维作 图时平面或球面上的点等。曲线上的半自由点通常由一个参数驱动。反之，拖动它 将导致该参数数值的改变。半自由点在运动时，常能引起其他有关的点沿一定的轨 道运动。许多动态几何作品中有趣的运动变化正是源于半自由点的驱动。通常的软 第二章什么是动态几何 件中在曲线上单击可作出半自由点。输入含参数的坐标也可以作出半自由点。 约束点包括线段的中点、垂足、直线与直线之间或圆与圆之问的交点等。一般 地，它总可以被看成两曲线的交点或曲线和曲面的交点或由其他点经几何变换( 如 反射) 而得到的点。约束点不会被拖动，但会随其他被决定的几何对象运动而运动。 自由点或半自由点的运动按严格的几何规律驱动约束点，这即是动态几何构图的实 质。 2 4 动态几何软件简介 第一个成熟的投入商用的动态几何软件是欧洲的c a b r ig e o m e t r y ，该软件的第 一版在1 9 8 8 年发行；之后的1 9 8 9 年大名鼎鼎的g e o m e t r ys k e t c h p a d 诞生了。近十 几年来，该领域生机勃勃，发展至今，市面上已经出现了几十种的动态几何软件。 但是从另一个角度来看，这软件多是以一种很直观的方式( 而缺乏更深刻的数学基 础) 来实现动态图形的功能，因而在动态几何呈现部分差异不大。所以这些软件的 差别更多在于用户界面友好性和教学辅助功能的差别上。下面我们选择其中较有特 色者进行介绍。 2 4 1g e o m e t e r ss k e t c h p a d ( 几何画板) 几何画板是由s c o t ta n dn i c kj a c k i w 共同开发编写的一款多媒体教学软 件，由美国k e yc u r r i c u l u mp r e s s 公司出版，全名是几何画板2 1 世纪的动 态几何。 几何画板具有如下功能： ( 1 ) 计算机上的直尺和圆规。几何画板在图形绘制上比一般的绘图软件更为 精确，更符合数学的严格要求。线可分为线段、射线和直线；圆为正圆。用它可以 完成所有的尺规作图，演绎欧几里德几何。要绘制平行线、垂直线等常用图形，可 打开“构造”菜单，直接点中所需图形即可。 ( 2 ) 多种图形的变化功能。通过几何画板中的工具箱，可按指定值或动态 值任意旋转、平移、缩放原有图形，并在其变化中保持几何关系不变，从而更有助 于研究图形的运动和变换等问题。 ( 3 ) 测量和计算功能。几何画板可测算线段长度、各种角的角度等，并对 测算出的值进行多种计算，包括四贝u 运算、幂函数、三角函数等等。 ( 4 ) 绘制多种函数图像。在中文版的坐标系功能下，使用者可绘制各种复杂的 第二章什么是动态几何 函数图象。并可通过参数变化，更深入地了解函数曲线。 ( 5 ) w i n d o w s 应用程序中的众多功能。几何画板可为文字选择字体、字号； 为图形添色：用剪贴版与w i n d o w s 中其他程序交换信息，如给几何画板加一幅 图画和段声音，或把所画图形插到w o r d 编辑的数学试卷中。 ( 6 ) 制作复杂的动画。虽然不能直接制作，但几何画板能将教简单的动画 和运动定义、构造和变换，得到所需的复杂运动。使用便捷的轨迹跟踪功能，能清 晰地了解目标的运动轨迹。 ( 7 ) 制作脚本。几何画板可随时记录几何图形的绘制过程，并用复原和恢 复进行浏览。不仅如此，脚本还可咀把整个绘制过程用语言记下来。 ( 8 ) 保持和突出几何关系。这是几何画板的精髓。画板中的几何图形无论 如何变化，它们之间确定的几何关系都不变。这恰恰是几何学的实质，即在不断变 化的几何图形中，研究不变的几何规律。 另外，几何画板还可以突出重要的几何关系，如把图形中不重要的部分隐藏 起来或变成虚线，把重要的部分加上颜色或加大字符。 几何画板为我们创设了一个数学实验室，提供了一个理想的做数学的环境。 学生可以从“听”数学转变到“做”数学，即以研究者的方式，参与包括发现、探 索在内的获得知识的全过程。它打破了传统的用尺规教学的方法。具有动态直观、 数形结合、色彩鲜明、变化无穷的特点，能极大地增强学生的学校兴趣，是一只点 石成金的金手指。 2 4 2 z + z 数学智能教育平台 z + z 智能教育平台是由中国科学院张景中院士策划、东方科技集团投资开发的 系列软件。现在已经完成的有包括平面几何、解析几何、立体几何、三角 函数、初中代数等几个独立的软件。 平台的主要技术基础是基于张景中院士领导的科研团队1 0 余年来在几何定理 机器证明方向的研究成果，该项成果于1 9 9 5 年获得“中国科学院自然科学奖”一 等奖， 9 9 7 年获中华人民共和国“国家自然科学奖”二等奖。z + z 智能教育平台 系列软件于2 0 0 0 年5 月于中华人民共和国版权局登记计算机软件著作权，2 0 0 0 年 9 月经教育部中小学教材审定委员会审查通过列入全国中小学教材用书目录，2 0 0 0 年1 1 月在香港国际发明展览会获金奖。 8 第二章什么是动态几何 平台的主要思想是基于动态几何技术及人工智能理论及符号演算、数值计算， 高度体现数与行的结合。内嵌脚本语言，用户可以进行编程。整个软件的设计力求 使用起来直观、方便、灵活和高效率。例如，窗口的几何对象和公式、文本对象可 以方便的进行选取、显示、隐藏、变换位置，线条图形可以修改颜色、线宽、线型， 文本对象可以修改字体、字号、字型。编辑功能强。例如，就选中对象而言，除了 单选、多选、区选方便使用的手段外、还有类选( 选中全部的点、或全部的线、或 全部的圆等等) 。移动对象除鼠标拖动、动画命令、移动命令外，还可以用键盘进 行精确微调。 该平台最大的特色是其智能性。这表现在几个方面：几何图形动态测量和极大 极小自动搜索，自动推理交互解题与图形信息库生成，工作区自动记录用户创作的 对象，便于控制显示隐藏运动停止等等。特别是同类软件中独有的自动推理：可以 回答用户提出的几何问题，证明几何定理，这些是几何画板中所不具有的。 9 第三章什么是c o m 第三章什么是c o m 3 1 c o m 组件产生的背景 在2 1 世纪的今天，面向对象已经不再是新鲜的说法，从早期的面向对象语言到 面向对象设计方法，面向对象的思想已经渗入计算机软件科学各个领域。随着软件科 学的不断发展，新的应用系统越来越复杂，尤其是这些年i n t r a n e t i n t e m e t 的飞速发展， 使软件应用置身于更加广阔的环境中，从而对应用软件提出了更高的要求，这就使得 软件设计更加困难。在这样的情况下，面向对象的思想已经难以适应这种分布式软件 模型，于是组件化程序设计思想得到了迅速的发展。 按照组件化程序设计的思想，复杂的应用程序被设计成一些小的、功能单一的组 件模块，这些组件模块可以运行在同一台机器上，也可以运行在不同的机器上，甚至 可以运行在跨越太平洋的两台机器上。在理想情况下，每台机器的运行环境可以不同， 甚至可以是不同的操作系统。为了实现这样的应用软件，组件程序和组件程序之间需 要一些极为细致的规范，只有组件程序遵守了这些共同的规范，软件系统才能正常运 行。为此，o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，对象管理组织) 和m i c r o s o f t 分别提出 了c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r e a k e ra r c h i t e c t u r e ，公共对象请求中介体系结 构) 和c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，组件对象模型) 标准，目前c o r b a 模型主 要应用于m i c r o s o f tw 曲d o w s 操作系统平台上【- 1 。 m i c r o s o f t 提出的组件对象模型标准不仅仅体现了组件化程序设计思想，在实现 上，它也采用了面向对象程序设计方法。 3 2c o m 是什么 c o m 是由m i c r o s o f t 提出的组件标准，它不仅定义了组件程序之间进行交互的标 准，并且也提供了组件程序运行所需的环境。在c o m 标准中，一个组件程序也被称 为一个模块，它可以是一个动态链接库( 缩写为d l l ) ，被成为进程内组件( i n - - p r o c e s s c o m p o n e n t ) 也可以是一个可执行程序( 即e x e 程序) ，被称作进程外组件( o u t o f - - p r o c e s sc o m p o n e n t ) 。一个组件程序可以包含一个或多个组件对象，因为c o r n 是以 对象为基本单元的模型，所以在程序与程序之间进行通信时，通信的双方应该是组件 对象，也叫做c o m 对象，而组件程序( 或称作c o m 程序) 是提供c o m 对象的代 1 0 第三章什么是c o m 码载体。 3 3 基于c o m 的应用技术 这些技术既具有c o m 的优点，又能更好地与应用环境结合起来。这些基于c o m 的实用技术包括：自动化技术、o l e 文档和a c t i v e x 文档技术、a c t i v e x 控件技术等。 本论文即是基于a c t i v e x 控件技术来完成的。 3 4 c o m 与i n t e r n e t c o m 在i n t e r a c t 相关的软件中的发展最能体现c o m 的优势，因为i n t e r n e t 软件 要求有很好的开放性，开放性就意味着要遵从标准。在w i n d o w s 平台上，c o m 就是 这样的标准。 m i c r o s o f t 提出的a c t i v e x 技术包含了所有基于c o m 的i n t e r a c t 相关的软件技术， 从服务器方面来看，a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e ) 把m i c r o s o f t 的i i s ( i n t e m e ti n f o r m a t i o n s e r v e r ，i n t e r a c t 信息服务系统) 和其他的软件产品结合起来了，a s p 页面文件中的脚 本分成服务器方执行的代码和客户方执行的代码，而服务器方执行的代码可以通过 a d o 访问i i s 服务器上( 也可以是其他服务器上) 的数据库，可以调用其他a s p 对 象( 也是c o m 对象) 所提供的各种功能服务，因此，在服务器方提供动态实时的信 息非常方便，只需在服务器上开发一些a s p 对象，利用m i c r o s o f t 的开发工具可以很 容易实现这样的w e b 应用。 3 5 a c t i v e x 控件 a c t i v e x 是一种标准，利用这个标准可以使通过不同语言开发的软件构件在单机 和网络环境中相互操作。同时，a c t i v e x 也是以组件对象模型为基础的开发技术的集 合，它代表了应用程序与i n t e m e t 的一种集成策略。a c t i v e x 控件作为一种可重用的组 件，相当于一个封装好的代码模块，通过其方法、属性、事件与应用程序进行通信。 3 5 1 a c t i v e x 控件和i n t e r n e t 一些人把i n t e m e t 看作是计算机的现代野蛮西部，因为在i n t e r a c t 上实施的标准实 在太少，几乎没有什么安全手段。虽然在i n t e r a c t 上出售商品的人正以指数方式增长， 但不幸的是，蛮荒不化的i n t e r n e t 环境使许多慎重的行业，如银行和大型零售商场都 不敢问滓。造成这种情况的原因很简单：它们不愿意承受可能出现安全漏洞的风险。 所以，就在许多新兴的公司。如c d - n o w 正高兴地迎接i n t e r n e t 的同时，另一些需要 第三章什么是c o m i n t e m e t 的老牌公司却对它持观望的态度。 就像野蛮的美国西部最终发展成了现代文明国度一样，i n t e r n e t 也将最终走向辉 煌。类似a c t i v e ) ( 控件这样的技术将使i n t e m e t 最终变成一个安全的商务场所，这些 技术也将把i n t e m e t 变得更加友好；就像汽车和高速公路把美国西部变得更加容易旅 行一样，这些技术也将加快人们从一个地方到另一个地方的交流速度。 a c t i v e x 控件是o l e 控件的更新版本。控件是建立可编程部件( c o m p o n e m ) 的 主要元素。a c t i v e x 控件可以用于所有支持c o m 规范的容器中，或者作为i n t e r a c t 控件嵌入到w e b 页面中。用户访问该页面时将下载该控件并自动在本地注册。利用 脚本描述语言( s c r i p t ) 可以在控件之间以及客户与服务器之间通过设置属性 ( p r o p e r t y ) 、调用方法( m e t h o d ) 和激活事件( e v e n t ) 进行通信。a c t i v e x 控件与以 前的o l e 控件相比，具有更少的接口，并且可以没有窗口。所有的a c t i v e x 控件都 支持i u n k n o w n 接口。考虑到当前i n t e m e t 相对较低的传输速率，设计运行于i n t e m e t 的a c f i v e x 控件时，必须考虑以下几个问题：控件尽可能小；持续存储数据( p e r s i s t d a t a ) 如何保存；如何在i n t e m e t 上下载和安装：控件如何在客户端注册【2 】。 在计算机软件技术日新月异的今天，a c t i v e x 技术已经不算- t o e 新技术了。全球 互联网的日益普及，以及微软的大力推广，促使a c t i v e x 技术得到了广泛的应用。 3 5 2a c t i v e x 控件的安全 之所以现在a c t i v e x 控件会在i n t e m e t 网上得到广泛的使用，主要的原因是 a c t i v e x 控件，可以将现有的桌面技术同h t m l 等基于w e b 的技术结合起来，为创 建令人兴奋的w e b 页提供丰富的环境和技术。a c t i v e x 控件可以使w e b 页面具有丰富 的交互能力，而w e b 开发者们可以使用成千上万的a c t i v e x 控件。但更为重要的一个 原因是a c t i v e x 控件技术有一个相对的安全系统。 这里简要介绍a c t i v e x 控件的数字签名技术。 使用公共密钥加密算法对信息进行加密是非常耗时的，因此加密人员想出了一种 办法来快速地生成一个代表你的消息的简短的、独特的消息摘要，这个摘要可以被加 密并作为你的数字签名。一般可以被数字签名的文件有如下几种格式d l l 、o c x 、e x e 、 c a b 的文件。我们自己来进行的数字签名一般只用来进行软件测试，而不是正规的商 业用途，真正商业用途的数字签名要在权威认证机构得到认证。 用测试版对控件进行数字签名主要包括以下四步。你可能要多次重复这些步骤才 1 2 第三章什么是c o m 能得到正确的结果。第一步是创建一个在本地w 曲服务器上使用a c f i v e x 控件的文档， 你把这个服务器当作一个i n t e m e t 站点来访问，它的详细过程在很多书中都有讨论， 这里就不再介绍了；第二步是删除控件的注册信息，许多编程语言为你创建的控件自 动注册，即便不能自动注册，你也要作为测试的一部分来注册它，去掉控件注册后， 所有的注册项被删除，这些项是w i n v e r i f y t r u s t 0 用来寻找控件的一个本地拷贝时使用 的，当它找不到注册项时，你所看到的屏幕将与用户看到的一样：第三步是对你的 a c t i v e x 控件进行签名；第四步也是最后一步，就是访问用来测试的w e b 站点并查看 w e b 页，它将下载这个控件并允许你测试签名的过程，你可能需要对后三步进行多次 测试才能最终确认签名过程的正确性。 数字签名和用户许可等是网络安全方面的另一门学科，这里只涉及它很少知识。 如果要在网上正式发布一个a c t i v e x 控件，就必须用到数字签名等技术，有兴趣的读 者可以查阅相关资料做进一步的了解。 3 5 3a c t iv e x 控件与j a v aa p p i e t a c t i v e x 控件是a c t i v e x 技术的种重要体现，它是从o l e 技术发展而来，又与 j a v aa p p l e t 有着不同。a c t i v e x 控件实际上是在o l e 控件的基础上附加一些功能而 形成的。同o l e 一样，a c t i v e x 控件同样描述那些能在应用程序中共享的部分。与 o l e 不一样的是，a c t i v e x 控件能在i n t e m e t 上共享。现在，o l e 己被赋予了全新 的内容，并改名为a e t i v e x 。a c t i v e x 不但有o l e 的一切功能，而且还增加了一些新 功能，这样就可以把个人计算机的桌面带入网络中。a c t i v e x 与o l e 的一个最大的不 同之处就在于，a c f i v e x 能够在网络环境中支持o l e 特性。也就是说，一旦o l e 把 应用程序装入系统来共享组件，那么a c t i v e x 就可以让应用程序在i n t e r n e t 上共享组 件。i n t e m e t 的开发商仍可以在他们的w e b 页( 以下简称网页) 上加入a c t i v e x 控件。 如果控件己在用户系统中注册，它就会自动的作为网页的一部分显示在用户的w e b 浏览器上。 a c t i v e ) 控件在两个方面的表现尤为突出：第一、开发人员不仅可以将控件加到 自己的主页上，还能够在网上传播。利用f r o n t p a g e 等主页制作工具，可在主