第6章-人機(jī)交互界面表示模型與實(shí)現(xiàn)

第6章--人機(jī)交互界面表示模型與實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面的表示模型與實(shí)現(xiàn)在界面設(shè)計(jì)的早期階段，研究建立一種用戶界面表示模型和形式化設(shè)計(jì)語(yǔ)言利用形式化的設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)分析和表達(dá)用戶任務(wù)以及用戶和系統(tǒng)之間的交互情況；使界面表示模型能方便地映射到實(shí)際的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

2主要內(nèi)容人機(jī)交互界面表示模型界面描述語(yǔ)言窗口系統(tǒng)用戶界面管理系統(tǒng)36.1人機(jī)交互界面表示模型三種模型：行為模型，主要從用戶和任務(wù)的角度考慮如何來(lái)描述人機(jī)交互界面，將詳細(xì)介紹GOMS，UAN及LOTOS模型。結(jié)構(gòu)模型，主要從系統(tǒng)的角度來(lái)表示人機(jī)交互界面。重點(diǎn)介紹狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)（STN-StateTransitionNetwork）和產(chǎn)生式規(guī)則(ProductionRule)。46.1人機(jī)交互界面表示模型對(duì)象模型，是一種目前非常流行的面向?qū)ο蟮谋硎灸Ｐ?，它將人機(jī)交互活動(dòng)歸結(jié)為事件與對(duì)象的相互作用。模型轉(zhuǎn)換,界面的事件-行為表示模型與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型之間的轉(zhuǎn)換。表現(xiàn)模型，主要介紹人機(jī)界面表現(xiàn)的具體描述方法56.1.1行為模型分析人員獲取用戶需求后，結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜业囊庖?jiàn)和指導(dǎo)，獲取系統(tǒng)中需要完成的任務(wù)，對(duì)任務(wù)的主要因素進(jìn)行詳細(xì)地分析，如任務(wù)的層次、發(fā)生條件、完成的方法以及它們之間的關(guān)系等等。所有這些內(nèi)容，都是在行為模型中所要研究的。

66.1.1行為模型行為模型將在后面的具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)中起著非常重要的指導(dǎo)作用下面從模型的基本原理、實(shí)例、局限性等方面介紹四種行為模型：目標(biāo)操作和選擇行為模型GOMS

時(shí)序關(guān)系說(shuō)明語(yǔ)言LOTOS用戶行為標(biāo)注UAN預(yù)測(cè)性的行為模型GUL,融合上面三個(gè)71.GOMS1983年由Card,Morgan和Newell提出的。通過(guò)目標(biāo)(Goal)、操作(Operator)、方法(Method)以及選擇規(guī)則(Selection)四個(gè)元素來(lái)描述用戶的行為。GOMS是在交互系統(tǒng)中用來(lái)分析建立用戶行為的模型。它采用“分而治之”的思想，將一個(gè)任務(wù)進(jìn)行多層次的細(xì)化。81.GOMS1.目標(biāo)Goals目標(biāo)就是用戶執(zhí)行任務(wù)最終想要得到的結(jié)果,它可以在不同的層次中進(jìn)行定義。高層次的目標(biāo)可定義為“編輯文章”，低層次的目標(biāo)可定義為“刪除字符”高層次的目標(biāo)可分解成若干低層次的目標(biāo)91.GOMS2.

操作Operators操作是任務(wù)分析到最低層時(shí)的行為，是用戶為了完成任務(wù)所必須執(zhí)行的基本動(dòng)作。雙擊鼠標(biāo)，按Enter鍵操作不能再分解,在GOMS模型中是原子原子元素101.GOMS3.方法Methods方法是描述如何完成目標(biāo)的過(guò)程。一個(gè)方法本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是內(nèi)部的算法，用來(lái)確定子目標(biāo)序列及完成目標(biāo)所需要的操作。111.GOMS3.方法Methods在Macintosh操作系統(tǒng)下關(guān)閉窗口的方法：GOAL:ICONSIZE-WINDOW.[selectGOAL:USE-CLOSE-METHOD..MOVE-MOUSE-TO-WINDOW-HEADER..POP-UP-MENU..CLICK-OVER-CLOSE-OPTION.GOAL:USE-L7-METHOD..PRESS-L7-KEY]121.GOMS4．選擇規(guī)則Selection選擇是用戶要遵守的判定規(guī)則，以確定在特定環(huán)境下所要使用的方法。當(dāng)有多個(gè)方法可供選擇時(shí)，GOMS中并不認(rèn)為這是一個(gè)隨機(jī)的選擇，而是盡量預(yù)測(cè)會(huì)使用哪個(gè)方法,這需要根據(jù)特定用戶、系統(tǒng)的狀態(tài)、目標(biāo)的細(xì)節(jié)預(yù)測(cè)要選擇哪種方法。131.GOMS4．選擇Selection用戶Sam一般不用L7，在玩游戲時(shí)用:Rule1:UsetheCLOSE-METHODunlessanotherruleappliesRule2:IftheapplicationisGAME,useL7-METHOD另一個(gè)完整的實(shí)例如下：14GOMS實(shí)例Task:Editing任務(wù)EDITING的GOMS描述實(shí)例GOAL:EDIT-MANUSCRIPTGOAL:EDIT-UNIT-TaskrepeatuntilnomoreunittasksGOAL:ACQUIRE-UNIT-TASKGET-NEXTifatendofmanuscriptGET-NEXT-TASKGOAL:EXECUTE-UNIT-TASKGOAL:LOCATE-LINE[select:USE-QS-METHEDUSE-LF-METHOD]GOAL:MODIFY-TEXT[select:USE-S-METHODUSE-M-METHOD]VERIFY-EDIT

15GOMS實(shí)例上面實(shí)例中可以看到，當(dāng)所有子目標(biāo)完成后，對(duì)應(yīng)的最高層的用戶目標(biāo)就得以實(shí)現(xiàn)了屬于同一目標(biāo)的字母表之間存在幾種關(guān)系：如順序關(guān)系，選擇關(guān)系16GOMS應(yīng)用作為一種人機(jī)交互界面表示的理論模型，GOMS是人機(jī)交互研究領(lǐng)域內(nèi)少有的幾個(gè)廣為人知的模型之一，并被稱為最成熟的工程典范，該模型在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的評(píng)估方面也有廣泛的應(yīng)用。17GOMS應(yīng)用GOMScansavemoney!美國(guó)公司NYNEX利用GOMS分析一套即將被采用的新的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)效果不理想，放棄了使用新系統(tǒng)，為公司節(jié)約了數(shù)百萬(wàn)的資金。18GOMS的局限性GOMS沒(méi)有清楚的描述錯(cuò)誤處理的過(guò)程，一旦子目標(biāo)由于錯(cuò)誤而導(dǎo)致目標(biāo)無(wú)法正常實(shí)現(xiàn)而異常終止，系統(tǒng)將無(wú)法處理。這些錯(cuò)誤在GOMS模型中無(wú)法描述會(huì)假設(shè)用戶完全按一種正確的方式進(jìn)行人機(jī)交互，因此只針對(duì)那些不犯任何錯(cuò)誤的專家用戶。19GOMS的局限性GOMS對(duì)于任務(wù)之間的關(guān)系描述過(guò)于簡(jiǎn)單,只有順序和選擇.事實(shí)上任務(wù)之間的關(guān)系還有很多種（具體參見(jiàn)節(jié)中LOTOS的介紹），這限制了它的表示能力。另外選擇關(guān)系通過(guò)非形式化的附加規(guī)則描述，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較困難。20GOMS的局限性GOMS把所有的任務(wù)都看作是面向操作目標(biāo)的，而忽略了一些任務(wù)所要解決的問(wèn)題本質(zhì)以及用戶間的個(gè)體差異，它的建立不是基于現(xiàn)有的認(rèn)知心理學(xué)，故無(wú)法代表真正的認(rèn)知過(guò)程。GOMS的理論價(jià)值不容忽視，但需要對(duì)它進(jìn)行一定程度的擴(kuò)展，并結(jié)合其他的建模方式，以更好的應(yīng)用于人機(jī)交互領(lǐng)域212.LOTOS時(shí)序關(guān)系說(shuō)明語(yǔ)言LOTOS（LanguageOfTemporalOrderingSpecification）T.Bolognesi,H.Brinskma,"IntroductiontotheISOSpecificationLanguageLOTOS”，1987.222.LOTOS國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)形式描述語(yǔ)言，適于描述具有并發(fā)、交互、反饋和不確定性等特點(diǎn)的并發(fā)（concurrent）系統(tǒng)中的行為。開(kāi)始作為一種描述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的語(yǔ)言，由于交互系統(tǒng)、特別是多通道交互系統(tǒng)有并發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)，因此成為用來(lái)描述交互系統(tǒng)的行為模型。23LOTOS基本思想系統(tǒng)的外部可見(jiàn)行為可以看作是由一個(gè)有時(shí)序關(guān)系的交互序列組成。系統(tǒng)由一系列進(jìn)程組成，進(jìn)程同環(huán)境之間通過(guò)稱為“關(guān)口”（gates）的交互點(diǎn)進(jìn)行交互。兩個(gè)以上的進(jìn)程在執(zhí)行同一個(gè)外部可見(jiàn)的行為時(shí)會(huì)發(fā)生交互操作，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、信息傳遞、協(xié)調(diào)同步等操作。24LOTOS基本思想進(jìn)程行為用“行為表達(dá)式”來(lái)描述，復(fù)雜的行為由簡(jiǎn)單的行為表達(dá)式通過(guò)表示時(shí)序關(guān)系的LOTOS算符組合而成。在將LOTOS思想用于人機(jī)交互的行為模型時(shí)，用進(jìn)程之間的約束關(guān)系來(lái)描述交互子任務(wù)之間的關(guān)系。

25LOTOS算符T1|||T2（交替Interleaving）T1和T2兩個(gè)任務(wù)相互獨(dú)立執(zhí)行，可按任意順序執(zhí)行，但永遠(yuǎn)不會(huì)同步。

T1[]T2（選擇Choice）需要在T1，T2中選擇一個(gè)執(zhí)行，一旦選擇某一個(gè)后，必須執(zhí)行它直到結(jié)束，在這中間另一個(gè)再無(wú)執(zhí)行機(jī)會(huì)。任務(wù)如何來(lái)選擇沒(méi)有給出一定的形式化描述

26LOTOS算符T1|[a1,...,an]|T2(同步Synchronization)任務(wù)T1，T2必須在動(dòng)作（a1，……，an）處保持同步

T1[>T2（禁止Deactivation）一旦T2任務(wù)被執(zhí)行，T1便無(wú)效（不活動(dòng)）

T1>>T2（允許Enabling）當(dāng)T1成功結(jié)束后才允許T2執(zhí)行

27LOTOS與GOMS的結(jié)合LOTOS模型很好的描述了任務(wù)之間的時(shí)序約束關(guān)系，這些時(shí)序約束關(guān)系能更好的描述GOMS中子目標(biāo)之間的關(guān)系。如果能將兩個(gè)表示模型結(jié)合起來(lái)，用GOMS模型描述任務(wù)的分解過(guò)程，而用LOTOS給出子任務(wù)之間的約束關(guān)系，這樣就可以增加兩種表示模型的表示能力。

28LOTOS實(shí)例29中國(guó)象棋的LOTOS任務(wù)分解實(shí)例30結(jié)合GOMS和LOTOS的中國(guó)象棋程序的行為描述GOAL:中國(guó)象棋[>:GOAL:運(yùn)行|||:*GOAL:走棋ACTION:自動(dòng)記錄棋譜>>:GOAL:當(dāng)前方走>>:OPRATOR:拾取棋子OPRATOR:放置棋子GOAL:對(duì)弈方走>>OPRATOR:拾取棋子OPRATOR:放置棋子*GOAL:打譜[]:OPRATOR:加速OPRATOR:減速OPRATOR:暫停OPRATOR:恢復(fù)GOAL:退出31LOTOS總結(jié)LOTOS與GOMS結(jié)合，可以清楚地了解整個(gè)目標(biāo)層次及各目標(biāo)之間的約束關(guān)系。但與GOMS同樣存在無(wú)法描述目標(biāo)異常結(jié)束的缺陷，同時(shí)當(dāng)任務(wù)進(jìn)行選擇時(shí)用什么規(guī)則進(jìn)行選擇并為涉及。32LOTOS總結(jié)LOTOS最大的優(yōu)越性在于可以構(gòu)造一套現(xiàn)成的自動(dòng)化工具，利用這些工具，可自動(dòng)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，但它過(guò)于形式化的記法比較晦澀難懂。GOMS和LOTOS的結(jié)合可以很好地描述人機(jī)交互的較高級(jí)的任務(wù)，對(duì)于原子任務(wù)的形式化描述，上述模型并沒(méi)有給出一個(gè)比較清晰的描述，下面討論的UAN模型主要用于原子目標(biāo)的描述。

333.UAN

UANUserActionNotion用戶行為標(biāo)注UAN是一種簡(jiǎn)單的符號(hào)語(yǔ)言，主要描述用戶的行為序列及在執(zhí)行任務(wù)時(shí)所用的界面。

盡管UAN屬于一種行為模型，但作為一種任務(wù)描述語(yǔ)言，它又涉及一定程度的系統(tǒng)行為的描述，因而它兼有行為模型和結(jié)構(gòu)模型的一些特點(diǎn)。34UAN模型的基本思想預(yù)定義一些標(biāo)志符：用戶動(dòng)作標(biāo)志符：在UAN的表示模型中有一些常用的已經(jīng)預(yù)定義的符號(hào)，用來(lái)表示常見(jiàn)的用戶界面的交互動(dòng)作條件標(biāo)志符：除了動(dòng)作的符號(hào)，還包含表示條件及選擇的標(biāo)識(shí)符35UAN預(yù)定義的動(dòng)作標(biāo)志符（部分）用戶動(dòng)作標(biāo)志符：move_mouse(x,y)移動(dòng)鼠標(biāo)至(x,y)release_button(x,y)在(x,y)位置釋放鼠標(biāo)按鈕；highlight(icon)使icon高亮顯示；de_highlight(icon)取消icon的高亮顯示。用戶動(dòng)作標(biāo)志符：~[X]，在某個(gè)圖形對(duì)象上移動(dòng)鼠標(biāo)；￡，按下鼠標(biāo)；￠，釋放鼠標(biāo)；!,使對(duì)象高亮顯示；-!,取消對(duì)象的高亮顯示Display,顯示圖形對(duì)象Erase,取消顯示對(duì)象。36UAN預(yù)定義的條件標(biāo)志符（部分）while(condition)TASK當(dāng)條件condition為真時(shí)，循環(huán)執(zhí)行任務(wù)TASK；if(condition)thenTASK如果條件condition滿足，則執(zhí)行任務(wù)TASK；iterationA*orA+表示迭代操作；waiting表示等待，可以等待一個(gè)條件滿足，也可以等待任務(wù)中的一個(gè)操作執(zhí)行。

37UAN模型的基本思想有了上面定義的符號(hào)，UAN采用一種表格結(jié)構(gòu)來(lái)表示任務(wù)，表格構(gòu)成：任務(wù)（task）：任務(wù)名稱（thenameoftask）用戶行為界面反饋界面狀態(tài)38UAN模型的基本思想界面被分解成一些類似層次結(jié)構(gòu)的異步任務(wù)，每個(gè)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)都用表格來(lái)描述，用戶動(dòng)作的關(guān)聯(lián)性和時(shí)序關(guān)系由表格的行列對(duì)齊關(guān)系和從上到下、從左到右的閱讀順序來(lái)確定。39UAN實(shí)例-單通道交互任務(wù)：draganddropafiletotherecyclebin用戶行為界面反饋界面狀態(tài)mouse_down(x,y)

drag_icon(x,y)

mouse_up(x,y)thenhighlight(icon)show_outline(icon)thenhighlight(bin)

thenhide(icon)show_bin_full()ifintersect(icon,x,y)icon=selected

ifintersect(bin,x,y)

ifintersect(bin,x,y)40UAN實(shí)例-多通道交互任務(wù)：draganddropafiletotherecyclebin用戶行為界面反饋界面狀態(tài)2D鼠標(biāo)語(yǔ)音thenhighlight(icon)

show_outline(icon)thenhighlight(bin)

thenhide(icon)show_bin_full()ifintersect(icon,x,y)icon=selected

ifintersect(bin,x,y)

ifintersect(bin,x2,y2)mouse_down(x,y)drag_icon(x,y)mouse_up(x,y)PronounceMove_to_recycle_bin41UAN總結(jié)UAN模型更接近于實(shí)現(xiàn)，界面狀態(tài)和界面反饋用一般的程序語(yǔ)言描述，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較方便，當(dāng)然這種描述由于接近于程序語(yǔ)言，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要一定的編程基礎(chǔ)UAN模型在精確刻畫(huà)各成分之間的各種平行和串行的時(shí)序關(guān)系方面尚顯不足，任務(wù)之間的時(shí)序關(guān)系沒(méi)有明確表示出來(lái)，當(dāng)所描述的界面使用多種輸入設(shè)備和有若干可選交互路徑時(shí)，比較繁瑣。42層次化的界面描述方法43G-U-L模型在結(jié)合了LOTOS后，整個(gè)行為模型變得更為完整，可以考慮將GOMS、UAN、LOTOS中模型結(jié)合為一個(gè)預(yù)測(cè)行為模型：G-U-L模型。G-U-L運(yùn)用GOMS原理為基礎(chǔ)進(jìn)行任務(wù)分解，建立基本的行為模型，原子操作由UAN模型描述，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用LOTOS算符來(lái)表示任務(wù)目標(biāo)之間的時(shí)序關(guān)系。44G-U-L模型在G-U-L模型中沒(méi)有加入規(guī)則，在表示目標(biāo)之間的關(guān)系中也未考慮同步。這主要考慮到規(guī)則的轉(zhuǎn)換要涉及到推理、建立知識(shí)庫(kù)等問(wèn)題，而同步的問(wèn)題的描述和轉(zhuǎn)換也非常的復(fù)雜，這會(huì)在工作的初期造成非常大的困難。454.任務(wù)模型任務(wù)模型表示法（ConcurrentTaskTreeNotation，CTT），是一種基于圖形符號(hào)的，采用層次的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)來(lái)組織并表示任務(wù)模型的方法介紹任務(wù)模型中任務(wù)種類和暫態(tài)關(guān)系的含義及其圖形符號(hào)：461）任務(wù)分析任務(wù)分析是一個(gè)以人們的行為為出發(fā)點(diǎn)的分析過(guò)程，它分析人們完成任務(wù)的方法：他們要做的事、要起作用的事和想要知道的事。任務(wù)分析一個(gè)重要方法是任務(wù)分解，即需要考察將一項(xiàng)任務(wù)分成若干子任務(wù)的途徑以及這些子任務(wù)執(zhí)行次序的方法471）任務(wù)分析任務(wù)分解使得任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程層次化，即一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行被委托給它下一層的子任務(wù)來(lái)完成這些子任務(wù)之間的關(guān)系及其執(zhí)行順序成為了解一個(gè)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程的重點(diǎn)考慮一個(gè)用戶交互過(guò)程，對(duì)其進(jìn)行任務(wù)分析的目的和重點(diǎn)在于得到交互任務(wù)及其子任務(wù)的一個(gè)層次體系，以及一些描述子任務(wù)執(zhí)行的順序和條件的解決方案。481）任務(wù)分析這個(gè)方案必須能夠恰當(dāng)?shù)夭东@用戶的交互意圖，能夠如實(shí)地反映交互過(guò)程，并把它準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)同時(shí)它不能曲解交互過(guò)程蘊(yùn)含的業(yè)務(wù)要求這樣一個(gè)層次體系以及方案就是一個(gè)任務(wù)模型表達(dá)越準(zhǔn)確，由任務(wù)模型生成的用戶界面越能夠貼近實(shí)際的交互需求，符合一般的交互習(xí)慣，同時(shí)不會(huì)改變業(yè)務(wù)規(guī)則492）任務(wù)種類抽象任務(wù)（AbstractTask）用戶任務(wù)（UserTask）交互任務(wù)（InteractionTask）系統(tǒng)任務(wù)（ApplicationTask）502）任務(wù)種類抽象任務(wù)（AbstractTask），代表一個(gè)復(fù)雜抽象的任務(wù)，通常用來(lái)表示由其他種類的任務(wù)任意組合而成的任務(wù)用戶任務(wù)（UserTask），代表一個(gè)只能由用戶參與的任務(wù)，通常用來(lái)表示和用戶感知或者認(rèn)知行為相關(guān)的任務(wù)。例如用戶閱讀系統(tǒng)的反饋的信息提示，決定下一步的操作512）任務(wù)種類交互任務(wù)（InteractionTask）：代表執(zhí)行過(guò)程中需要用戶與系統(tǒng)進(jìn)行交互的任務(wù)。例如用戶在線注冊(cè)填寫(xiě)面板系統(tǒng)任務(wù)（ApplicationTask）：代表由系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行而不需要用戶參與交互的任務(wù)。例如，系統(tǒng)處理用戶提交的注冊(cè)信息，然后將處理結(jié)果顯示給用戶523）暫態(tài)關(guān)系符號(hào)在任務(wù)模型表示法定義了豐富的暫態(tài)關(guān)系，用以表示在執(zhí)行過(guò)程中任務(wù)之間的相互聯(lián)系和制約作用。這些關(guān)系都有相應(yīng)的圖形符號(hào)：(1)Choice：t1[]t2[]…[]tn選一個(gè)且只能選一個(gè)執(zhí)行，且在執(zhí)行過(guò)程中，一旦選定了一個(gè)任務(wù)則其他任務(wù)將不能被執(zhí)行533）暫態(tài)關(guān)系符號(hào)(2)Concurrent（IndependentConcurrency）：t1|||t2|||…|||tn任務(wù)可以并發(fā)的執(zhí)行，任務(wù)之間的執(zhí)行開(kāi)始和結(jié)束沒(méi)有任何的限制(3)帶信息交換的Concurrent：t1|[]|t2|[]|…|[]|tn任務(wù)可并發(fā)執(zhí)行，允許任務(wù)間進(jìn)行信息交換543）暫態(tài)關(guān)系符號(hào)(4)Disabling：t1[>t2一旦任務(wù)t2開(kāi)始執(zhí)行，則中斷并終止任務(wù)t1的執(zhí)行(5)Enabling：t1>>t2>>…>>tn必須按照順序執(zhí)行，ti+1只有在ti已經(jīng)執(zhí)行完成后才能開(kāi)始執(zhí)行553）暫態(tài)關(guān)系符號(hào)(6)帶信息交換的Enabling：t1[]>>t2[]>>…[]>>tn允許任務(wù)之間進(jìn)行信息交換(7)Independence：t1|=|t2任務(wù)可以按任意順序執(zhí)行，但當(dāng)一個(gè)開(kāi)始執(zhí)行后，另一個(gè)任務(wù)則不能開(kāi)始執(zhí)行，除非已經(jīng)開(kāi)始的任務(wù)執(zhí)行完成564）單用戶任務(wù)模型單用戶任務(wù)模型在CTT中表示為一棵樹(shù)用戶使用自動(dòng)取款機(jī)的任務(wù)模型574）單用戶任務(wù)模型每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)任務(wù)，任務(wù)可以被分解成更為具體的子任務(wù)，并用該節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)來(lái)表示。根節(jié)點(diǎn)代表的任務(wù)抽象層次最高，葉子節(jié)點(diǎn)代表的任務(wù)最為具體。584）單用戶任務(wù)模型擁有相同父節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系由暫態(tài)關(guān)系符號(hào)來(lái)表示。暫態(tài)關(guān)系符號(hào)決定了兄弟任務(wù)在某個(gè)時(shí)刻的相互之間的制約關(guān)系，并且決定了這組任務(wù)所能有的執(zhí)行順序任務(wù)具有不同的種類，以區(qū)別不同任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中參與的角色的不同，以及對(duì)交互要求的高低596.1.2結(jié)構(gòu)模型前面介紹了用任務(wù)分析或用戶行為的方法描述人機(jī)對(duì)話的過(guò)程本節(jié)主要介紹用結(jié)構(gòu)化的方法來(lái)描述人機(jī)交互的一般過(guò)程，簡(jiǎn)單介紹形式化語(yǔ)言的描述—產(chǎn)生式規(guī)則，這種結(jié)構(gòu)的方法從理論上可以引導(dǎo)界面設(shè)計(jì)者及界面工具的設(shè)計(jì)者進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)重點(diǎn)討論狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)及其擴(kuò)展方式它是一種圖示化的結(jié)構(gòu)601.產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則-ProductionRule是一種形式化語(yǔ)言，這種結(jié)構(gòu)的方法從理論上可以引導(dǎo)界面設(shè)計(jì)者及界面工具的設(shè)計(jì)者進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)-StateTransitNetwork用結(jié)構(gòu)化的方法來(lái)描述人機(jī)交互的一般過(guò)程，是一種圖示化的結(jié)構(gòu)611.產(chǎn)生式規(guī)則

產(chǎn)生式規(guī)則-ProductionRule，又稱為上下文無(wú)關(guān)文法，將人機(jī)交互對(duì)話看作是一種語(yǔ)言，運(yùn)用基于語(yǔ)法的方法來(lái)描述交互對(duì)話。產(chǎn)生式規(guī)則是一種形式化語(yǔ)言，這些規(guī)則可用于描述人機(jī)交互界面。621.產(chǎn)生式規(guī)則

產(chǎn)生式規(guī)則的一般形式是：ifconditionthenaction這些規(guī)則可以表示為不同的形式，如condition→

actioncondition：action631.產(chǎn)生式規(guī)則所有的規(guī)則都是有效的，并且系統(tǒng)不斷用它來(lái)檢測(cè)用戶的輸入是否與這些條件相匹配。若匹配則激活相應(yīng)的動(dòng)作，這些動(dòng)作可以是執(zhí)行應(yīng)用程序的一個(gè)過(guò)程，也可以是直接改變某些系統(tǒng)狀態(tài)的值。641.產(chǎn)生式規(guī)則一般來(lái)說(shuō)，組成界面描述的產(chǎn)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(yīng)的動(dòng)作。產(chǎn)生式規(guī)則系統(tǒng)可以是事件引導(dǎo)的，也可以是狀態(tài)引導(dǎo)的，或者兩者都有。

651)事件引導(dǎo)的系統(tǒng)

Sel-line→start-line<highlight'line'>C-pointstart-line→rest-line<rubberbandon>C-pointrest-line→rest-line<drawline>D-pointrest-line→<drawline><rubberbandoff>產(chǎn)生式集合，實(shí)現(xiàn)用戶在屏幕上繪直線

66事件的主要類型

用戶事件（userevent），Sel-line表示從菜單中選擇line命令，C-point和D-point表示用戶在繪圖平面上單擊和雙擊鼠標(biāo)

內(nèi)部事件，用于保持對(duì)話狀態(tài)，如start-line表示開(kāi)始畫(huà)線后的狀態(tài)，rest-line表示選擇了第一個(gè)點(diǎn)之后的狀態(tài)。

系統(tǒng)響應(yīng)事件，以尖括號(hào)表示可見(jiàn)或可聽(tīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，如<highlight'line'>，把菜單項(xiàng)'line'高亮度顯示，<drawline>表示在屏幕上顯示直線，<rubberbandon>表示橡皮筋繪制方式打開(kāi)，<rubberbandoff>表示橡皮筋繪制方式關(guān)閉。

67產(chǎn)生式規(guī)則的解釋在上面的產(chǎn)生式規(guī)則中，第一條規(guī)則表示選擇畫(huà)線命令后，系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)入了開(kāi)始畫(huà)線狀態(tài)，接著把'line'菜單項(xiàng)高亮度顯示；第二條規(guī)則表示，用戶在開(kāi)始畫(huà)線狀態(tài)時(shí)，在繪圖區(qū)域單擊鼠標(biāo)則系統(tǒng)表示已定義了一個(gè)點(diǎn)，此時(shí)橡皮筋繪圖方式打開(kāi)；第三條規(guī)則表示在定義了一個(gè)（或多個(gè)）點(diǎn)后，用戶單擊鼠標(biāo)可以連續(xù)地定義點(diǎn)；第四條規(guī)則表示雙擊鼠標(biāo)則結(jié)束畫(huà)線的交互過(guò)程。

68事件引導(dǎo)的系統(tǒng)對(duì)話控制由一塊系統(tǒng)內(nèi)存專門(mén)存放一系列的事件，如果來(lái)自用戶的事件與系統(tǒng)內(nèi)存中的內(nèi)部事件合并后與某條產(chǎn)生式規(guī)則匹配，則激活該條規(guī)則保存內(nèi)部事件序列構(gòu)造一個(gè)對(duì)話控制器，主要負(fù)責(zé)事件的產(chǎn)生和規(guī)則的匹配69對(duì)話控制對(duì)話控制主要負(fù)責(zé)事件的產(chǎn)生和規(guī)則的匹配，可以看到在每一時(shí)刻系統(tǒng)內(nèi)存中會(huì)保存一些內(nèi)部事件，當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)事件時(shí)，可能是用戶事件（如單擊鼠標(biāo)），也可能是內(nèi)部事件（如時(shí)鐘事件等）。70對(duì)話控制對(duì)話控制就要將所有的產(chǎn)生式規(guī)則與事件集合進(jìn)行匹配，這個(gè)過(guò)程是復(fù)雜的而且是耗時(shí)的，當(dāng)產(chǎn)生式很多并且產(chǎn)生式規(guī)則的條件復(fù)雜時(shí)，匹配算法的效率就顯的更為重要，因此需要設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和匹配算法來(lái)提高匹配規(guī)則的效率。可以將規(guī)則和事件進(jìn)行分組和分層。

712）狀態(tài)引導(dǎo)的系統(tǒng)

狀態(tài)引導(dǎo)的系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)存保存的不再是動(dòng)態(tài)的隨時(shí)進(jìn)出的事件，而是一些表示系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)的屬性，這些屬性在不同的時(shí)刻有不同的值。72畫(huà)線操作在系統(tǒng)中的五個(gè)屬性Mouse:﹛mouse-null,select-line,click-point,double-click﹜Line-state:﹛menu,start-line,rest-line﹜Rubber-band:﹛rubber-band-on,rubber-band-off﹜Menu:﹛highlight-null,highlight-line,highlight-circle﹜Draw:﹛draw-nothing,draw-line﹜73對(duì)象的狀態(tài)第一個(gè)特征Mouse有4個(gè)不同的狀態(tài)mouse--null（鼠標(biāo)空閑），select-line（選擇線命令），click-point（單擊鼠標(biāo)），double-click（雙擊鼠標(biāo)）當(dāng)用戶對(duì)鼠標(biāo)進(jìn)行操作時(shí)Mouse自動(dòng)設(shè)置成相應(yīng)的狀態(tài)；74對(duì)象的狀態(tài)第二個(gè)特征Line-state用于保持當(dāng)前會(huì)話的狀態(tài)，分別是menu（可選命令狀態(tài)），start-line（開(kāi)始繪制線），rest-line（已經(jīng)定義點(diǎn)）；75對(duì)象的狀態(tài)后三個(gè)屬性用于控制系統(tǒng)響應(yīng)Rubber-band橡皮筋繪制的開(kāi)和關(guān)狀態(tài)，Menu表示任何項(xiàng)也沒(méi)有選中（highlight-null）、選中繪直線命令（highlight-line）或選中繪圓命令（highlight-circle）

Draw表示什么也不畫(huà)狀態(tài)（draw-nothing）或畫(huà)直線狀態(tài)（draw-line）顯示控制器根據(jù)上面狀態(tài)做出相應(yīng)顯示控制76狀態(tài)引導(dǎo)的產(chǎn)生式規(guī)則（畫(huà)直線）Select-line→mouse-nullstart-linehighlight-lineClick-pointstart-line→mouse-nullrest-linerubber-band-onClick-pointrest-line→mouse-nulldraw-lineDouble-clickrest-line→mouse-nullmenudraw-linerubber-band-off77狀態(tài)引導(dǎo)的產(chǎn)生式規(guī)則的特點(diǎn)當(dāng)產(chǎn)生式規(guī)則的條件和狀態(tài)匹配時(shí)將激活該產(chǎn)生式規(guī)則，對(duì)于某一特定的屬性，如果前面的狀態(tài)需要改變成新的狀態(tài)時(shí)才需要在產(chǎn)生規(guī)則的后面標(biāo)注78狀態(tài)引導(dǎo)的產(chǎn)生式規(guī)則的特點(diǎn)例如，在第二條規(guī)則中，規(guī)則指定“Line-state”屬性應(yīng)設(shè)置成“rest-line”，因?yàn)樵瓉?lái)的“start-line”值將丟失而在第三條規(guī)則中，沒(méi)有提及"rest-line"值，因?yàn)樗涯J(rèn)，"Line-state"屬性的值繼續(xù)保留為"rest-line"。

79狀態(tài)引導(dǎo)的產(chǎn)生式規(guī)則的特點(diǎn)屬性的永久特性有時(shí)會(huì)引起一些奇怪錯(cuò)誤因此在上述的規(guī)則集中，每一條產(chǎn)生式規(guī)則都要求將鼠標(biāo)的狀態(tài)設(shè)置為"mouse-null"，

否則，當(dāng)用戶單擊了鼠標(biāo)，激活了第二條規(guī)則，如果不立即將鼠標(biāo)的屬性設(shè)置為"mouse-null"，則會(huì)立即激活第三條規(guī)則，此時(shí)系統(tǒng)的狀態(tài)和第三條規(guī)則的條件是匹配的，并且會(huì)反復(fù)的一直執(zhí)行下去。803）混合引導(dǎo)系統(tǒng)

有的對(duì)話過(guò)程比較適合于事件引導(dǎo)方式，有的對(duì)話過(guò)程適合于狀態(tài)引導(dǎo)方式，當(dāng)然也可以將兩者結(jié)合起來(lái)，例如采用下面的形式：

event:condition→action813）混合引導(dǎo)系統(tǒng)

描述一個(gè)產(chǎn)生式規(guī)則，事件用來(lái)計(jì)劃產(chǎn)生式規(guī)則，如果條件不滿足，即當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)存中的狀態(tài)和產(chǎn)生式的規(guī)則不匹配，則無(wú)法激活規(guī)則，另外當(dāng)狀態(tài)改變時(shí)，產(chǎn)生式規(guī)則中的action本身也可以產(chǎn)生新的事件，從而可以激活另一條規(guī)則。

82文本樣式

混合的事件/狀態(tài)產(chǎn)生式系統(tǒng)

Bold:﹛off,on﹜

Italic:﹛off,on﹜Underline:﹛off,on﹜

圖6-2粗體/斜體/下劃線對(duì)話框根據(jù)用戶點(diǎn)擊鼠標(biāo)的位置不同，可能產(chǎn)生三個(gè)事件：select-bold，select-italic，select-under，該對(duì)話過(guò)程有下面六個(gè)產(chǎn)生式規(guī)則定義。

83混合的事件/狀態(tài)產(chǎn)生式系統(tǒng)select-bold:Bold=off→Bold=onselect-bold:Bold=on→Bold=offselect-italic:Italic=off→Italic=onselect-italic:Italic=on→Italic=offselect-under:Underline=off→Underline=onselect-under:Underline=on→Underline=off84產(chǎn)生式規(guī)則總結(jié)如果有n個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，則會(huì)產(chǎn)生2n個(gè)規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則比較適合于描述并發(fā)的操作，而對(duì)于順序的對(duì)話就不太適合852.狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)（STN）的基本思想是定義一個(gè)具有一定數(shù)量的狀態(tài)的轉(zhuǎn)換機(jī)，稱之為有限狀態(tài)機(jī)-FiniteStateMachine(FSM)FSM從外部世界中接收到事件，并能使FSM從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)。862.狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)這里介紹兩種最基本的狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)：傳統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)（StateDiagrams）擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)(StateCharts)后者是前者的一個(gè)擴(kuò)展

871）傳統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分是狀態(tài)，以及代表狀態(tài)改變和轉(zhuǎn)換的箭頭，狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一個(gè)有向圖，圖的節(jié)點(diǎn)代表狀態(tài)，圖中的有向邊轉(zhuǎn)換代表一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)可以定義為在給定時(shí)間、方法和行為的情況下，與用戶環(huán)境相關(guān)的一組環(huán)境變量或?qū)傩约?81）傳統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)則用于圖形化地顯示狀態(tài)以及任何時(shí)刻在狀態(tài)之間發(fā)生的交互源狀態(tài)目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)換891）傳統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)當(dāng)發(fā)生一個(gè)外部或內(nèi)部事件時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)狀態(tài)，這稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換。外部事件主要由用戶操作外部輸入設(shè)備來(lái)產(chǎn)生，內(nèi)部事件可以是系統(tǒng)產(chǎn)生的事件，如時(shí)鐘事件，也可以是為了改變系統(tǒng)的狀態(tài)和行為而產(chǎn)生的事件，如當(dāng)一個(gè)任務(wù)完成后可以激活另一個(gè)任務(wù)等。90一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換與一對(duì)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。一般的系統(tǒng)具有很多個(gè)狀態(tài)，假設(shè)系統(tǒng)由n個(gè)狀態(tài)組成，狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換最多可能有n*(n-1)個(gè)。91帶條件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換源狀態(tài)目標(biāo)狀態(tài)條件動(dòng)作92帶條件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換

T2[C2]T1[C1]SE1E2S+C1S+C2E1E2T1T293帶條件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)例(基于鼠標(biāo)的畫(huà)圖工具)drawcircle單擊在圓周上rubberband單擊在中心點(diǎn)highlight‘circle’選擇‘circle’Circle1MenuFinishCircle2drawline雙擊rubberband單擊在第一點(diǎn)highlight‘line’選擇‘line’Line1FinishLine294基于鼠標(biāo)畫(huà)圖工具狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)95帶條件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)例(基于鼠標(biāo)的畫(huà)圖工具)圖中是一個(gè)基于鼠標(biāo)畫(huà)圖工具，圖中涉及到了狀態(tài)、轉(zhuǎn)換、條件、動(dòng)作等元素。它有一個(gè)菜單（有兩個(gè)選項(xiàng)“circle”和“l(fā)ine”）和一個(gè)繪圖平面。若選擇“circle”則要求你確定兩個(gè)點(diǎn)：第一個(gè)點(diǎn)是圓心，第二個(gè)點(diǎn)表示圓周上的任意一點(diǎn)。第一個(gè)點(diǎn)確定后，系統(tǒng)就在圓心和當(dāng)前鼠標(biāo)位置之間畫(huà)一條“橡皮圈”線，第二個(gè)點(diǎn)確定后就畫(huà)出了一個(gè)圓。96傳統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)比相應(yīng)的文本解決方案更易于設(shè)計(jì)、理解、修改和文檔化，它給出了對(duì)行為的精確的、甚至是格式化的定義。97傳統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型存在著一定的局限性，一個(gè)最大的缺陷是需要定義出系統(tǒng)的所有狀態(tài)，這對(duì)于小型的系統(tǒng)是沒(méi)有問(wèn)題的，但是在一個(gè)較大的系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)很快崩潰，狀態(tài)的數(shù)目是呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的，同時(shí)狀態(tài)的增長(zhǎng)直接導(dǎo)致了狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)過(guò)于復(fù)雜、無(wú)法實(shí)際應(yīng)用。98傳統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型為了解決狀態(tài)爆炸的問(wèn)題，可以采用面向?qū)ο蠓椒▉?lái)為每個(gè)類定義單獨(dú)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)類都有一個(gè)簡(jiǎn)單的、易于理解的狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，這種方法很好地消除了狀態(tài)級(jí)數(shù)爆炸的問(wèn)題992）擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)

（1）層次狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)層次元素的使用不改變對(duì)話基本描述法功能，但它卻能簡(jiǎn)單地說(shuō)明一個(gè)大的復(fù)雜的系統(tǒng)，從最高級(jí)的主菜單到擊鍵或擊鼠標(biāo)這樣的小動(dòng)作100分層的狀態(tài)圖實(shí)例101帶有幫助功能的狀態(tài)轉(zhuǎn)換按下HELP按鈕按下HELP按鈕從菜單出發(fā)drawcircle單擊在圓周上rubberband單擊在中心點(diǎn)Circle1FinishCircle2幫助子系統(tǒng)幫助子系統(tǒng)描述并發(fā)任務(wù)？102狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型狀態(tài)的爆發(fā)式增長(zhǎng)問(wèn)題具有良好的描述串行和順序行為的能力，并發(fā)及其他行為的描述能力差雖然是一個(gè)結(jié)構(gòu)模型，但難以實(shí)現(xiàn)1036.1.3行為模型和結(jié)構(gòu)模型的轉(zhuǎn)換一般來(lái)說(shuō)行為模型主要對(duì)設(shè)計(jì)起指導(dǎo)作用，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員再進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型（如狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)等）的創(chuàng)建，這個(gè)過(guò)程很大程度上取決于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)行為模型的理解。整體框架轉(zhuǎn)換算法1046.1.3行為模型和結(jié)構(gòu)模型的轉(zhuǎn)換

一般來(lái)說(shuō)行為模型主要對(duì)設(shè)計(jì)起指導(dǎo)作用，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員再進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型（如狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)等）的創(chuàng)建，這個(gè)過(guò)程很大程度上取決于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)行為模型的理解.本節(jié)主要介紹一種從行為模型到結(jié)構(gòu)模型的一種轉(zhuǎn)換思想和算法，以實(shí)現(xiàn)兩種模型間的自動(dòng)的轉(zhuǎn)化工作。

1051.基本的模型轉(zhuǎn)換整體框架

轉(zhuǎn)換算法

行為模型(G-U-L)

結(jié)構(gòu)模型StateChartsGOMSUANLOTOS約束規(guī)則用戶DomainExpertDesigner圖6-17模型轉(zhuǎn)換整體框架106模型轉(zhuǎn)換整體框架

整個(gè)框架分為三個(gè)部分：行為模型使用G-U-L模型，在這一層將產(chǎn)生一個(gè)基本的預(yù)測(cè)性的行為模型。

結(jié)構(gòu)模型采用層次狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，它涉及到的元素有狀態(tài)、轉(zhuǎn)換、事件、層次結(jié)構(gòu)。不考慮狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)在轉(zhuǎn)換中條件和同步，可以簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換工作。

107模型轉(zhuǎn)換整體框架

整個(gè)框架分為三個(gè)部分：用戶包含兩種用戶，領(lǐng)域?qū)＜液驮O(shè)計(jì)者。G-U-L模型的創(chuàng)建主要是由領(lǐng)域?qū)＜液驮O(shè)計(jì)者合作來(lái)完成的，然后通過(guò)模型轉(zhuǎn)換算法轉(zhuǎn)換成為結(jié)構(gòu)模型，最后提供給設(shè)計(jì)者使用。

1082.轉(zhuǎn)換算法

1）基本思想2）基本步驟3）實(shí)例應(yīng)用1091）基本思想

采用G-U-L以層次化結(jié)構(gòu)對(duì)任務(wù)進(jìn)行建模，包括目標(biāo)（包括循環(huán)屬性）、行為、關(guān)系。狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)表示的是狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，也采用層次化表示，涉及到的主要是狀態(tài)、轉(zhuǎn)換、事件和行為。1101）基本思想

在G-U-L中體現(xiàn)的層次關(guān)系轉(zhuǎn)換到狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中也體現(xiàn)出層次的關(guān)系，G-U-L中的每個(gè)目標(biāo)都對(duì)應(yīng)一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。如果一個(gè)目標(biāo)下層有子目標(biāo)，對(duì)子目標(biāo)來(lái)說(shuō)，它所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該嵌套在上層目標(biāo)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中。

1111）基本思想在產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中，有兩類事件起作用：一類是外部由用戶激活的事件，如“按下鼠標(biāo)”

事件、“點(diǎn)擊鍵盤(pán)”

事件等；另一類是內(nèi)部由目標(biāo)產(chǎn)生的內(nèi)部事件，這里只定義了“目標(biāo)正常結(jié)束”，表示目標(biāo)正常結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的事件。1121）基本思想在進(jìn)行從G-U-L到狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)，這些事件只是形式上的一個(gè)定義，沒(méi)有具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，如要在某一層出現(xiàn)的第i個(gè)外部事件用“外部事件i”來(lái)代替，而由某個(gè)目標(biāo)Ti執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部事件也僅僅用類似于“Ti正常結(jié)束事件”來(lái)表示1131）基本思想而具體的事件還需要由狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)通過(guò)專門(mén)的事件管理器來(lái)定義和管理。

對(duì)G-U-L中的行為在轉(zhuǎn)換后就成為對(duì)應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)行為。114圖6-18事件產(chǎn)生過(guò)程G產(chǎn)生“G正常結(jié)束”事件S0……F圖6-18中描述了一個(gè)目標(biāo)層次中產(chǎn)生事件的過(guò)程。1152）基本步驟對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)的是狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中表示轉(zhuǎn)換的弧，如下圖所示：出發(fā)狀態(tài)目的狀態(tài)觸發(fā)事件父狀態(tài)行為1162）基本步驟其中的觸發(fā)事件就是觸發(fā)從出發(fā)狀態(tài)到目的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件；父狀態(tài)表示的是當(dāng)前弧所在狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的上層狀態(tài)，可以是一個(gè)抽象出來(lái)的狀態(tài)名1172）基本步驟轉(zhuǎn)換基本步驟（1）讀取存儲(chǔ)G-U-L模型的數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行解析，定義一個(gè)數(shù)組stn用于存儲(chǔ)狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的弧。獲取G-U-L模型中的最高目標(biāo)，設(shè)為G0，然后調(diào)用(2)中的Translate函數(shù)，在Translate執(zhí)行完畢后，stn中便存儲(chǔ)了轉(zhuǎn)換后的狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。函數(shù)示意如下：1182）基本步驟main(){定義一個(gè)存儲(chǔ)弧的數(shù)組stn[]讀取G-U-L文件GOALG0<-GetSubGoal(null);//獲取在目標(biāo)Translate(G0,&stn);//調(diào)用轉(zhuǎn)換函數(shù)}1192）基本步驟（2）對(duì)當(dāng)前的目標(biāo)進(jìn)行處理，如果是原子目標(biāo)，參考原子目標(biāo)的UAN模型，創(chuàng)建其狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)。否則，獲得目標(biāo)層次下的數(shù)據(jù)，包括行為、關(guān)系算符及子目標(biāo)名。通過(guò)關(guān)系符號(hào)來(lái)調(diào)用（3）中相應(yīng)的關(guān)系轉(zhuǎn)換函數(shù)，對(duì)所有的子目標(biāo)進(jìn)行遞歸調(diào)用。函數(shù)示意假如下： 1202）基本步驟Translate（目標(biāo)G,存儲(chǔ)數(shù)組stn[]）{獲得目標(biāo)G的子目標(biāo)subG[]switch(關(guān)系){case“[]”:選擇關(guān)系處理case“>>”:允許關(guān)系處理case“|||”:交替關(guān)系處理case“[>”:禁止關(guān)系處理}//對(duì)所有的子目標(biāo)進(jìn)行遞歸調(diào)用for(intI;I<subG.length;I++)Translate(subG[I],stn);} 1212）基本步驟（3）定義了G-U-L的各種關(guān)系向狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的具體的實(shí)現(xiàn)函數(shù)，實(shí)際就是生成狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的弧，并進(jìn)行存儲(chǔ)。各狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中都會(huì)有一個(gè)初始狀態(tài)S。在每個(gè)處理函數(shù)中，需要考慮目標(biāo)具有循環(huán)屬性的情況，這在狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中的體現(xiàn)是某個(gè)狀態(tài)通過(guò)一個(gè)事件激活以后能仍然返回到該狀態(tài)。如果要轉(zhuǎn)換到其他狀態(tài)，還需要一個(gè)外部事件的作用。如對(duì)*G，如圖所示：1222）基本步驟帶有循環(huán)屬性的目標(biāo)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖G正常結(jié)束事件外部事件SU123G-U-L中各種約束關(guān)系對(duì)應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)

[](選擇choice)：設(shè)目標(biāo)G下的子目標(biāo)關(guān)系為[](G0,G1)，表示共有兩條路徑可以完成目標(biāo)Ｇ。從初始狀態(tài)S0出發(fā)，有兩條弧需要記錄，經(jīng)過(guò)“外部事件0”到S1的轉(zhuǎn)換及經(jīng)過(guò)“外部事件1”到S2的轉(zhuǎn)換，記錄格式如下：

124G-U-L中各種約束關(guān)系對(duì)應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)

[](選擇choice)：S0S1外部事件0GNullS0S2外部事件1GNull125在狀態(tài)S1下，等待“G0正常結(jié)束事件”發(fā)生后被激活轉(zhuǎn)到S0，或在S2下，等待“G1正常結(jié)束事件”發(fā)生后被激活轉(zhuǎn)到S0也回到S狀態(tài)，這兩條弧在返回S0后都將執(zhí)行動(dòng)作“產(chǎn)生G正常結(jié)束事件”，并記錄下這兩條轉(zhuǎn)換的弧。每次重新回到S0都認(rèn)為完成了目標(biāo)G的一次執(zhí)行。126在下圖中考慮了存在目標(biāo)循環(huán)的情況，即[](*G0,G1)，需要記錄的弧也在圖中進(jìn)行了反映，在后面介紹的關(guān)系中所涉及到的循環(huán)情況與此類似。選擇關(guān)系允許在一個(gè)層次下有多個(gè)目標(biāo)同時(shí)存在，如[](G0,G1,……,Gn)。

127選擇”關(guān)系狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖6-21a“選擇”關(guān)系狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)G1正常結(jié)束事件G0正常結(jié)束事件外部事件1外部事件0S1S2S0產(chǎn)生G正常結(jié)束事件產(chǎn)生G正常結(jié)束事件128選擇”關(guān)系狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)-考慮了存在目標(biāo)循環(huán)的情況

圖6-21b帶循環(huán)的“選擇”關(guān)系狀態(tài)圖產(chǎn)生G正常結(jié)束事件G0正常結(jié)束事件S0外部事件1外部事件0G1正常結(jié)束事件產(chǎn)生G正常結(jié)束事件S2S1外部事件2129>>（允許Enabling）：設(shè)目標(biāo)G下的子目標(biāo)關(guān)系為>>(G0,G1)，在這種關(guān)系中完成目標(biāo)G的路徑只有一條，當(dāng)G0成功結(jié)束后才允許G1執(zhí)行，這是一個(gè)順序執(zhí)行的過(guò)程。在轉(zhuǎn)換成狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)后如下圖所示。

130圖6-22允許”關(guān)系狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)G1正常結(jié)束事件G0正常結(jié)束事件外部事件S1S2S0產(chǎn)生G正常結(jié)束事件131從狀態(tài)S0在外部事件激發(fā)轉(zhuǎn)換至S1，在S1狀態(tài)等待“G0正常結(jié)束事件”發(fā)生后轉(zhuǎn)換至S2；然后在S2處等待“G1正常結(jié)束事件”轉(zhuǎn)換至S0，這樣表示目標(biāo)G執(zhí)行完畢，同時(shí)發(fā)生動(dòng)作“產(chǎn)生G正常結(jié)束事件”，處理轉(zhuǎn)換過(guò)程中存儲(chǔ)所有的弧。這種約束關(guān)系允許同一層次下有多個(gè)目標(biāo)存在，如>>(G0,G1,……,Gn)允許，這些目標(biāo)都是順序執(zhí)行。

132|||（交替Interleaving）：設(shè)目標(biāo)G下的子目標(biāo)關(guān)系為|||(G0,G1)，表示兩個(gè)目標(biāo)之間一種任意的組合來(lái)執(zhí)行完成。在轉(zhuǎn)換到狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)后，如圖6-23所示，有S0->S1->S4->S0和S0->S2->S3->S0兩條途徑可以完成目標(biāo)G的一次執(zhí)行。

133圖6-23“交替”關(guān)系狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)G0正常結(jié)束事件S2G1正常結(jié)束事件G0正常結(jié)束事件外部事件0S0S3’S4S1產(chǎn)生G正常結(jié)束事件產(chǎn)生G正常結(jié)束事件G01常結(jié)束事件外部事件1134從S0狀態(tài)，如果產(chǎn)生“外部事件0”，依次等待“G0正常結(jié)束事件”、“G1正常結(jié)束事件”并最終回到S0狀態(tài)，同理，若產(chǎn)生“外部事件1”，則會(huì)沿著另一條路徑回到S0。記錄下所有狀態(tài)轉(zhuǎn)換的弧。在有交替關(guān)系的層次中最多只允許有兩個(gè)狀態(tài)存在。

135[>（禁止Deactivation）：設(shè)目標(biāo)G下的子目標(biāo)關(guān)系為[>(G0,G1)，一旦G1任務(wù)被執(zhí)行，G0便無(wú)效（不活動(dòng)）。這個(gè)關(guān)系在轉(zhuǎn)換到狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)以后與前面不同的是，在狀態(tài)S2被“G1正常結(jié)束事件”激活以后，不會(huì)再回到S0,而是轉(zhuǎn)到了一個(gè)新的狀態(tài)F。在有禁止關(guān)系的層次中最多只允許有兩個(gè)目標(biāo)狀態(tài)存在。一個(gè)典型的例子是G0=”運(yùn)行”，G1=”退出”。在執(zhí)行退出以后整個(gè)程序結(jié)束，也就無(wú)法再回到運(yùn)行狀態(tài)了。

136G0正常結(jié)束事件產(chǎn)生G正常結(jié)束事件G1正常結(jié)束事件外部事件0外部事件1S2S0F圖6-24“禁止”關(guān)系狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生G正常結(jié)束事件S11373）實(shí)例應(yīng)用

根據(jù)上面的轉(zhuǎn)換算法，在圖中給出了中國(guó)象棋的最高層目標(biāo)、運(yùn)行、走棋三個(gè)目標(biāo)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，它們之間通過(guò)事件的產(chǎn)生和激活完成其層次間的通信。其他目標(biāo)的狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)表示與這三個(gè)圖類似，在這里沒(méi)有列出.138運(yùn)行正常結(jié)束事件外部事件1外部事件0退出正常結(jié)束事件S0S1S2F圖6-24a最高層目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)最高層目標(biāo)

139運(yùn)行

運(yùn)行

產(chǎn)生運(yùn)行正常結(jié)束事件產(chǎn)生運(yùn)行正常結(jié)束事件打譜正常結(jié)束事件打譜正常結(jié)束事件S02外部事件1打譜正常結(jié)束事件走棋正常結(jié)束事件外部事件0S00S03S04S01圖6-24b“運(yùn)行”目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)140走棋

圖6-24c“走棋”目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)走棋

對(duì)弈方走正常結(jié)束事件產(chǎn)生走棋正常結(jié)束事件當(dāng)前方走正常結(jié)束事件外部事件S001S002S0001416.1人機(jī)交互界面表示模型

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(duì)象組成。邏輯組織結(jié)構(gòu)面板內(nèi)部的事件分發(fā)及響應(yīng)方式面板間關(guān)系1421.邏輯組織結(jié)構(gòu)在一個(gè)填表用戶界面中，可以有很多面板，這些面板以鏈表的形式組織每個(gè)面板或是嵌套面板，或是包含很多界面元素，這就形成了森林的結(jié)構(gòu)。根：整個(gè)面板對(duì)象；中間節(jié)點(diǎn)：嵌套的容器對(duì)象；葉：?jiǎn)挝唤缑嬖貙?duì)象143面板用戶界面的圖形顯示面板用戶界面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示面板用戶界面的繪制面板用戶界面的邏輯組織結(jié)構(gòu)1442.面板內(nèi)部的事件分發(fā)及響應(yīng)方式控制面板用戶界面交互的核心模塊可以看作是一個(gè)事件處理中心，事件處理中心接收并解析用戶動(dòng)作，然后將結(jié)果表現(xiàn)給用戶。145事件處理中心對(duì)事件的響應(yīng)的實(shí)現(xiàn)1463.面板間的關(guān)系JacobEisenstein創(chuàng)立了兩種新的抽象描述來(lái)描述基于面板的用戶界面表現(xiàn)模型。147面板關(guān)系分類面板種類1486.2界面描述語(yǔ)言界面描述語(yǔ)言一般分為兩類：命令式語(yǔ)言(ImperativeLanguage)陳述式語(yǔ)言(DeclarativeLanguage)。1496.2界面描述語(yǔ)言命令式語(yǔ)言要求編程人員明確的指定如何執(zhí)行任務(wù)陳述性語(yǔ)言要求編程人員只需指定任務(wù)要做什么陳述性語(yǔ)言要比命令式的語(yǔ)言更為抽象。下面介紹幾種常見(jiàn)的陳述性語(yǔ)言。1501.用戶界面標(biāo)記語(yǔ)言(UIML)語(yǔ)言的基本表示結(jié)構(gòu)1512.擴(kuò)展界面標(biāo)記語(yǔ)言(XIML)XIML由組件(Components)、關(guān)系(Relations)和屬性(Attributes)三部分構(gòu)成。152XIML語(yǔ)言的基本表示結(jié)構(gòu)1533.XML用戶界面語(yǔ)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(shè)備的普遍需求，對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，也已經(jīng)足夠強(qiáng)大，能夠創(chuàng)建復(fù)雜的界面。1546.3窗口系統(tǒng)

6.3.1窗口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)窗口系統(tǒng)一般有三種結(jié)構(gòu)：在各個(gè)應(yīng)用程序內(nèi)部實(shí)現(xiàn)和管理多任務(wù)在操作系統(tǒng)核心集中處理多任務(wù)管理多任務(wù)的管理可由獨(dú)立的管理程序進(jìn)行管理，應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用該管理程序提供的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多任務(wù)的管理和設(shè)備的獨(dú)立性操作1556.3.2交互事件處理應(yīng)用程序內(nèi)部事件處理循環(huán)1562.事件注冊(cè)方式系統(tǒng)為每一個(gè)應(yīng)用程序建立一個(gè)事件處理中心，事件處理中心負(fù)責(zé)事件的處理157事件注冊(cè)方式處理流程圖1586.3.3交互組件開(kāi)發(fā)包一般的窗口系統(tǒng)，輸入和顯示是分離的，許多語(yǔ)言提供了用于開(kāi)發(fā)交互系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)軟件包，交互系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件包在支持窗口管理的基礎(chǔ)上增加了另一種抽象，它把輸入和輸出的行為結(jié)合起來(lái)。159按鈕交互對(duì)象行為1606.3.4交互框架交互系統(tǒng)在一般桌面應(yīng)用中，主要有兩種交互方式：桌面方式瀏覽器方式161桌面應(yīng)用框架162下拉菜單示例工具欄示例163樹(shù)形菜單示例164狀態(tài)欄示例165標(biāo)簽頁(yè)方式工作區(qū)示例1666.3.5MVC模式和基于Struts的實(shí)現(xiàn)

1.MVC模型MVC最初是在Smalltalk-80中被用來(lái)構(gòu)建用戶界面的，是目前廣泛流行的一種軟件設(shè)計(jì)模式。在J2EE應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)中，MVC主要適用于交互式的Web應(yīng)用，尤其存在大量頁(yè)面及多次客戶訪問(wèn)及數(shù)據(jù)顯示167MVC模型1686.3.5MVC模式和基于Struts的實(shí)現(xiàn)

1.MVC模型MVC把一個(gè)應(yīng)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(jìn)行分離，形成模型層、視圖層、控制層三個(gè)層次。視圖模型控制1691.MVC模型-視圖視圖代表用戶交互界面，對(duì)于Web應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可以概括為HTML界面，也有可能為XHTML、XML和Applet一個(gè)應(yīng)用可能有很多不同的視圖，MVC設(shè)計(jì)模式對(duì)于視圖的處理僅限于視圖上數(shù)據(jù)的采集和處理，以及用戶的請(qǐng)求，不包括在視圖上的業(yè)務(wù)流程的處理（交給模型處理）1701.MVC模型-視圖實(shí)例：一個(gè)訂單的視圖，只接受來(lái)自模型的數(shù)據(jù)并顯示給用戶，以及將用戶界面的輸入數(shù)據(jù)和請(qǐng)求傳遞給控制和模型1711.MVC模型-模型模型負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)流程/狀態(tài)的處理以及業(yè)務(wù)規(guī)則的制定。模型接受視圖請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，并返回最終的處理結(jié)果。業(yè)務(wù)模型的設(shè)計(jì)可以說(shuō)是MVC最主要的核心，包含完成任務(wù)所需的所有的行為和數(shù)據(jù)1721.MVC模型-控制器控制器將模型映射到界面中。用于處理用戶的輸入，每個(gè)界面一個(gè)控制器是一個(gè)接收用戶輸入、創(chuàng)建或修改適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛯?duì)象并將修改在界面中體現(xiàn)出來(lái)的狀態(tài)機(jī)。也可以創(chuàng)建其他界面和控制器。決定那些界面和模型組件在某個(gè)給定的時(shí)刻應(yīng)該是活動(dòng)的，負(fù)責(zé)接收和處理用戶的輸入，來(lái)自用戶輸入的任何變化都被從控制器送到模型1731.MVC模型-優(yōu)點(diǎn)可以為一個(gè)模型在運(yùn)行時(shí)同時(shí)建立和使用多個(gè)視圖視圖與控制器的可接插性，允許更換視圖和控制器對(duì)象，而且可以根據(jù)需求動(dòng)態(tài)打開(kāi)或關(guān)閉、甚至在運(yùn)行期間進(jìn)行對(duì)象替換模型可移植性，因?yàn)槟Ｐ褪仟?dú)立于視圖的，可以把一個(gè)模型獨(dú)立地移植到新的平臺(tái)工作1741.MVC模型-缺點(diǎn)嚴(yán)格遵循MVC，使模型、視圖與控制器分離，會(huì)增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，并可能產(chǎn)生過(guò)多的更新操作，降低運(yùn)行效率視圖與控制器既相互分離但又過(guò)于緊密鏈接，視圖若沒(méi)有控制器的存在，其應(yīng)用是很有限的視圖對(duì)模型數(shù)據(jù)的低效率訪問(wèn)。依據(jù)模型接口的不同，視圖可能需要多次調(diào)用才能獲得足夠的顯示數(shù)據(jù)175Struts結(jié)構(gòu)Struts的體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了MVC模式的概念，它將這些概念映射到Web應(yīng)用程序的組件和概念中176

Struts結(jié)構(gòu)177struts演示的基本構(gòu)架和數(shù)據(jù)流程178UIMS(UserInterfaceManagementSystems)支持用戶界面的表示、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、執(zhí)行、評(píng)估和維護(hù)，能夠?yàn)橛脩籼峁┮恢碌娜藱C(jī)界面，以極其友好的方式與用戶進(jìn)行人機(jī)交互，并能使開(kāi)發(fā)者幾乎隨心所欲地使用此開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。6.4用戶界面管理系統(tǒng)UIMS1796.4用戶界面管理系統(tǒng)軟件包功能有限，開(kāi)發(fā)費(fèi)用高，對(duì)非程序員使用困難。比軟件包更高層次的是用戶界面管理系統(tǒng)（UIMS：UserInterfaceManagement）UIMS支持用戶界面的表示、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、執(zhí)行、評(píng)估和維護(hù)，能夠?yàn)橛脩籼峁┮恢碌娜藱C(jī)界面，以極其友好的方式與用戶進(jìn)行人機(jī)交互，并能使開(kāi)發(fā)者幾乎隨心所欲使用開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)1806.4用戶界面管理系統(tǒng)軟件包功能有限，開(kāi)發(fā)費(fèi)用高，對(duì)非程序員使用困難。比軟件包更高層次的是用戶界面管理系統(tǒng)（UIMS：UserInterfaceManagement）UIMS支持用戶界面的表示、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、執(zhí)行、評(píng)估和維護(hù)，能夠?yàn)橛脩籼峁┮恢碌娜藱C(jī)界面，以極其友好的方式與用戶進(jìn)行人機(jī)交互，并能使開(kāi)發(fā)者幾乎隨心所欲使用開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)1816.4.1對(duì)話獨(dú)立性對(duì)話的獨(dú)立性是人機(jī)交互研究領(lǐng)域的主要問(wèn)題，主要是強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)（應(yīng)用程序的語(yǔ)義）與提供給用戶的界面的分離。對(duì)話的獨(dú)立性有許多優(yōu)點(diǎn)：可移植性：應(yīng)用程序可用于不同的系統(tǒng)可重用性：對(duì)話獨(dú)立性界面的多樣性：同一應(yīng)用，不同