人机交互第6章

1、人机交互基础教程第6章人机交互界面表示模型与实现重点大学计算机专业系列教材内容摘要人机交互界面表示模型界面描述语言窗口系统用户界面管理系统6.1人机交互界面表示模型 6.1.1行为模型分析人员获取用户需求后，结合领域专家的意 见和指导，获取系统中需要完成的任务，对任务的 主要因素进行详细地分析，如任务的层次、发生条 件、完成的方法以及它们之间的关系等等。下面就从模型的基本原理、实例、局限性等几 个方面详细介绍四种常见的行为模型。6.1人机交互界面表示模型 GOMS ( Goal, Operator, Method, Selection ) 目标操作方法和选择行为模型是在交互系统中 用来分析用户

2、复杂性的建模技术，用于建立用户行 为模型。它采用“分而治之”的思想，将一个任务 进行多层次的细化，通过目标(Goal)、操作 (Operator)方法(Method)以及选择规则 (Selection rule)四个元素来描述用户行为。6.1人机交互界面表示模型目标目标就是用户执行任务最终想要得到的结果。操作操作是任务分析到最底层时的行为，是用户为 了完成任务所必须执行的基本动作。方法方法是描述如何完成目标的过程。一个方法本质上来说是一个内部算法，用来确定子目标序列及完成目标所需要的操作。关闭窗口行为描述实例6.1人机交互界面表示模型GOAL: ICONISE-WINDOWSelect GOA

3、L: USE-CLOSE-METHODphl OVEN OUSE-T O-WINDOW HE ADERpPOP-UP-MENUCL ICK- OVTR-CLO SE- OP TIONGOAL: USE-L7-METHOD，-PRESS-L7-KEY选择规则选择规则是用户要遵守的判定规则，以确定在特定环境下所使用的方法。当有多个方法可供选择 时，GOMS中并不认为这是一个随机的选择，而是 尽量预测可能会使用哪个方法。关闭窗口行为描述实例6.1人机交互界面表示模型 LOTOS (La nguage Of Temporal Orderi ng Specificati on)时序关系说明语言是一种作为

4、国际标准的形式 描述语言，它提供了一种通用的形式语义，可保证 描述不存在二义性，便于分析和一致性测试理论的 研究。其基本思想是用一套形式化和严格的表示法来 刻画系统外部可见行为之间的时序关系，系统由一 系列进程组成，两个以上的进程在执行同一个外部 可见的行为时会发生交互，进行数据交换、信息传 协调同步等操作。下面给出LOTOS模型中定义的基本算符:T1 HI T2 （交替Interleaving） : T1 和T2两 个任务相互独立执行，可按任意顺序执行，但永 远不会同步。Tl T2 （选择Choice）:需要在Tl , T2中 选择一个执行，一旦选择某一个后，必须执行它 直到结束，在这中间另

5、一个再无执行机会。任务 如何来选择，并没有给出一定的形式化描述。6.1人机交互界面表示模型T1 | al n | T2 （同步Synchronization）:任务Tl, T2必须在动作（al,., an）处保 持同步。T1 T2 （禁止Deactivation）: 一旦T2任务 被执行，T1便无效（不活动）。Tl T2 （允许Enabling）:当T1成功结束 后才允许T2执行。中国象棋LOTOS的图形描述 UAN (User Action Notion)用户行为标注是一种简单的符号语言，着眼于 用户和界面两个交互实体的描述，主要描述用户的 行为序列以及在执行任务时所用的界面。UAN模型的标

6、识符主要有两种：用户动作标识 符和条件选择标识符。6.1人机交互界面表示模型用户动作标识符在UAN的表示模型中有一些常用的已经预定义的符号，用来表示常见的用户界面的交互动作。如 move_mouse(x,y)移动鼠标至(x,y)； re!ease_button(x,y)在(x,y)位置释放鼠标按钮; hightLight(icon)使icon高亮显示;de_ highlight(icon)取消icon的高亮显示。6.1人机交互界面表示模型条件选择标识符除了表示动作的符号，UAN模型还包含表示条 件及选择的标识符，主要有以下几种： while(condition) TASK 当条件conditi

7、on为 真时，循环执行任务TASK； if(condition) then TASK 女口果条件condition 满足，则执行任务TASK；iteration A* or A+ 表示迭代操作；waiting表示等待，可以等待一个条件满足， 也可以等待任务中的一个操作执行。任务任务名称(the name of task) q用户行为Q界面反谟a界面状态9UAN表格表示形式UAN描述的任务“文件拖入垃圾箱”的单通道实例任务士 drag and drop a file in the recycle binQ，弔户行为屮:界至比态卩nious e_d.oTi(x:yif intersect(icon

8、:x:y,icon=selcted*卩then high light (icon片屮drag_icon(x.yshowoutlineCicony*if intersect(bin.xthen high light (bin”mouse_up(x：y)Qthen hide(iconshow bin full0 t2/ Enabling： tl t2 .tn/ 带信息交换的Enabling： tl t2 . tn/ Independence： tl | = | t26.1人机交互界面表示模型单用户任务模型单用户任务模型在CTT中表示为一棵树。 6.1.2结构模型形式化语言的描述一一产生式规则: i

9、f condition then action 或 condition action或 condition： action 一般来说，组成界面描述的产生式规则很多，规则定义的顺序并不重要，只要与规则中的条件相匹配，就可以激活相应的动作。产生式规则系统可以是事件引导的，也可以是状态引导的，或者两者 都有。状态转换网络状态转换网络(STN)的基本思想是定义一个具有一定数量的状态的转换机，称之为有限状态机( FSM) , FSM从外部世界中接收到事件，并能使 FSM从一个状态转换到另一个状态。两种最基本的状态转换网络:/状态转换网络(State Diagrams)/扩展状态转换网络(State Ch

10、arts)6.1人机交互界面表示模型状态转换网络(State Diagrams)状态转换网络符号简单状态转换网络条件c、源状态动作目标状态?带条件和动作的状态转换网络6.1人机交互界面表示模型基于鼠标画图工具状态转换网6.1人机交互界面表示模型扩展状态转换网络(State Charts)6.1人机交互界面表示模型 6.1.3行为模型和结构模型的转换一般来说行为模型主要对设计起指导作用，在此基础上，设计人员再进行结构模型（如状态转换 网络等）的创建，这个过程很大程度上取决于设计 人员的经验和对行为模型的理解。整体框架转换算法实例应用6.1人机交互界面表示模型6.1人机交互界面表示模型运行正常结束

11、M件最高层目标状态转换飞H屁b IE英鉴汪帕丰“运行”目标状态转换6.1人机交互界面表示模型走棋 6.1.4表现模型表现模型(PM)描述了用户界面的表现形式，由 层次性的交互对象组成。逻辑组织结构IOH匚何冈厂2ret81 1而板用户界而的图形显示By ADesktopCxBxBz面板用户界面的数据结构农示By而板用户界而的绘制面板用户界面的逻辑组织结构6.1人机交互界面表示模型面板内部的事件分发及响应方式控制面板用户界面交互的核心模块可以看作是 一个事件处理中心，事件处理中心接收并解析用户 动作，然后将结果表现给用户。面板间的关系Jacob Eisenstein创立了两种新的抽象描述来描述基

12、于面板的用户界面表现模型。面板关系分类面板种类6,2界面描述语言界面描述语言一般分为两类：命穿语言(Imperative Language)和陈述式语言(Declarative Language)。命令式语言要求编程人 员明确的指定如何执行任务，陈述性语言要求编程 人员只需指定任务要做什么，陈述性语言要比命令 式的语言更为抽象。下面介绍几种常见的陈述性语言。6,2界面描述语言用户界面标记语言(UIML)词汇逻辑结构(表现)内容样式语言的基本表示结构6.2界面描述语言扩展界面标记语言(XIML)XIML由组件(Components) 关系(Relations) 和属tt(Attributes)三

13、部分构成。XML语的基本表不结构6,2界面描述语言 XML用户界面语言XULXUL提供了创建现代图形界面大多数元素的能力。能够满足特定设备的普遍需求，对开发者来说 ,也已经足够强大，能够创建复杂的界面。63窗口系统 6.3.1窗口系统结构窗口系统一般有三种结构：在各个应用程序内部实现和管理多任务在操作系统核心集中处理多任务管理多任务的管理可由独立的管理程序进行管理，应 用程序通过调用该管理程序提供的接口来实现对 多任务的管理和设备的独立性操作63窗口系统 6.3.2交互事件处理应用程序内部事件处理循环客户应用程序服务器事件注册方式事件注册另式处理流程图63窗口系统 6.3.3交互组件开发包般的

14、窗口系统，输入和显示是分离的，许多语言提供了用于开发交互系统的开发软件包，交互 系统开发软件包在支持窗口管理的基础上增加了另 一种抽象，它把输入和输出的行为结合起来。63窗口系统移动单击释放移动63窗口系统窗口系统 6.3.4交互框架桌面应用框架研究年讲座芳勧毕业学位出園留系统救扌召生目录硕士招生目录博士招生目录 招生目录数据导入推免生管理硕士导入数据下拉菜单示例63窗口系统63窗口系统工具栏示例63窗口系统ill 献辄件報 version 1.0 0:053188391680状态栏示例二文件二腰.限管理D用户管理用户組管理D :甬色管理Q资遞管理D时间权限控制修改密码密码查询Z3公共信息维护

15、 二帮助Z3培养管理 r进程管理 二人员管理 二报到注册 二论文过程管理 二报表输出 6.3.5 MVC模式和基于Struts的实现MVC把一个应用的输入、处理、输出流程按照 模型(model)、视图(View)和控制(Controller )的方式进行分离，形成模型层、视图层、控制层MVC模型63窗口系统Struts的体系结构实现了MVC模式的概念，它将 这些概念映射到web应用程序的组件和概念中。63窗口系统63窗口系统Struts结构63窗口系统.ReadHTTPstruts演示的基本构架和数据流程6.4用户界面管理系统UIMS UIMS(User In terface Man agem

16、e nt Systems)支持用户界面的表示、设计、实现、执行、评估和维护，能够为用户提供一致的人机界面，以极其友好的方式与用户进行人机交互，并能使开发者几乎 随心所欲地使用此开发工具进行软件开发。6.4用户界面管理系统UIMS 6.4.1对话独立性对话的独立性是人机交互研究领域的主要问题， 主要是强调业务（应用程序的语义）与提供给用户 的界面的分离。对话的独立性有许多优点：可移植性、可重用性、 界面的多样性、定制界面6.4用户界面管理系统UIMS 6.4.2 UIMS的表示方法主要包含人机界面的规格说明和它与人的因素、 应用程序及其数据结构的联系等。UIMS逻辑结构模型中几个主要元素的表示方法,其中除了对话控制的表示方法比较成熟、研究成 果丰富外，其它层次的表示方法尚有待发展。如： 表现层的表示方法对话控制的表示方法应用层的表示方法 6.4.3 -个基于Java的UIMS的实现本节给出ffljava语言实现一个实用的UIMS的例 子，该系