基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案

彭順順，周傳生

（沈陽(yáng)師范大學(xué) 軟件學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

圖形界面是連接用戶和計(jì)算機(jī)的紐帶，用戶不僅要求圖形界面功能豐富、操作簡(jiǎn)單，還在感官層次上要求操作的舒適感和愉快感[1]，因此，在較短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出滿足用戶需求的圖形界面成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。目前，圖形界面的開(kāi)發(fā)是在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下采用某種編程語(yǔ)言編寫(xiě)功能代碼實(shí)現(xiàn)的[2]。這種開(kāi)發(fā)方式存在以下問(wèn)題：（1）圖形界面與功能代碼的高耦合[3]，圖形界面需求的改變會(huì)導(dǎo)致功能代碼重復(fù)繁瑣的修改，影響了開(kāi)發(fā)效率，延遲軟件發(fā)布時(shí)間；（2）圖形界面重復(fù)利用性差[4]，已經(jīng)發(fā)布的圖形界面不能被其他軟件使用，即使是功能相似的軟件，圖形界面的重復(fù)使用也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)人員根據(jù)客戶的需求重新設(shè)定圖形界面的布局和控件的功能，增加了開(kāi)發(fā)人員的勞動(dòng)量[5]。

隨著數(shù)據(jù)庫(kù)的潛力被無(wú)限發(fā)掘，越來(lái)越多的軟件以數(shù)據(jù)為中心完成更多的任務(wù)，進(jìn)入了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)時(shí)代[6-7]。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法借助數(shù)據(jù)交換工具（例如XML）以數(shù)據(jù)為中心，根據(jù)數(shù)據(jù)的變動(dòng)推動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行[8-9]。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法已經(jīng)應(yīng)用到軟件測(cè)試的設(shè)計(jì)中，這種方法使測(cè)試腳本和測(cè)試數(shù)據(jù)分離，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)的變動(dòng)驅(qū)使測(cè)試的運(yùn)行，有效地縮短了軟件開(kāi)發(fā)周期，減少了開(kāi)發(fā)人員的勞動(dòng)量。

為解決圖形界面開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題，把開(kāi)發(fā)人員從繁瑣的編碼中解放出來(lái)，提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案。開(kāi)發(fā)方案以XML形式描述圖形界面的信息，根據(jù)XML提供的數(shù)據(jù)對(duì)界面控件進(jìn)行布局和響應(yīng)，組裝滿足需求的圖形界面。

1 開(kāi)發(fā)方案

1.1 開(kāi)發(fā)流程

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案是以界面控件為對(duì)象，使用XML描述圖形界面信息，由一個(gè)可重復(fù)利用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)對(duì)圖形界面數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、提取、分析、處理等操作，推動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)描述的功能。

根據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的原理，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案有以下幾個(gè)步驟：

（1）根據(jù)圖形界面的動(dòng)態(tài)需求，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案利用現(xiàn)有的界面轉(zhuǎn)換工具把圖形界面控件信息編寫(xiě)到圖形界面文件中，圖形界面文件以XML形式描述；

（2）綜合、抽象圖形界面控件信息，根據(jù)圖形界面控件信息初始化界面控件庫(kù)；

（3）讀取并分析圖形界面文件中界面控件的外觀、布局、行為等數(shù)據(jù)；

（4）根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)，調(diào)用界面控件庫(kù)里的控件，設(shè)計(jì)圖形界面控件的功能和布局，組合圖形界面。

1.2 功能模塊

從基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案的步驟可以看出，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案由界面規(guī)范、功能界面、界面轉(zhuǎn)換工具、圖形界面文件、界面控件庫(kù)、數(shù)據(jù)處理模塊、運(yùn)行環(huán)境幾個(gè)模塊組成，如圖1所示。

界面規(guī)范是描述操作的規(guī)定和要求，對(duì)界面輸入、界面信息轉(zhuǎn)換、界面數(shù)據(jù)的處理和界面布局等操作具有指導(dǎo)作用。

功能界面是由多個(gè)簡(jiǎn)單的界面控件組成，每個(gè)界面控件都有其基本屬性。界面控件的屬性包括大小、顏色、位置、字體類型等，這些屬性可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)的，體現(xiàn)了界面控件的外觀、布局和行為。

界面轉(zhuǎn)換工具根據(jù)功能界面提供的信息編寫(xiě)圖形界面文件。

圖形界面文件是用來(lái)描述圖形界面信息的，包括圖形界面基本信息和界面控件信息，其文件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

中醫(yī)診療在臨床實(shí)踐中積累了很多有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)，主要著眼于病因進(jìn)行辨證施治。根據(jù)全國(guó)高等中醫(yī)藥院校規(guī)劃教材《中醫(yī)耳鼻咽喉科學(xué)》[2，3]，將本病分為5個(gè)證型：肺經(jīng)風(fēng)熱，膽腑郁熱，脾胃濕熱，肺氣虛寒和脾氣虛弱型。對(duì)肺經(jīng)風(fēng)熱型鼻淵，主要采用疏風(fēng)散邪、宣肺通竅的治法，方藥如銀翹散、辛夷清肺飲；膽腑郁熱型，以清泄膽熱、利濕通竅為主，方藥如龍膽瀉肝湯或當(dāng)歸龍薈丸等加減；脾胃濕熱型，以清熱利濕、化濁通竅為主，方藥可選用連樸飲或甘露消毒丹等加減；對(duì)肺氣虛寒型，以溫補(bǔ)肺臟、散寒通竅為主，藥用玉屏風(fēng)散或溫肺止流丹加減；脾氣虛弱型，以健脾利濕、益氣通竅為主，方藥如參苓白術(shù)散加減。

圖1 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案的總體框架

圖2 圖形界面文件的結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)圖形界面信息的讀取、分析和顯示。以下是數(shù)據(jù)處理模塊完成的主要操作：

（1）采用工廠模式獲取DOM解析器，這種模式將應(yīng)用程序代碼和DOM解析器徹底分離開(kāi)來(lái)，實(shí)現(xiàn)更好的解耦；

（2）DOM解析器解析描述圖形界面信息的XML文檔，獲取界面控件信息，并按照一定的機(jī)制將界面控件信息放入到迭代器中；

（3）數(shù)據(jù)處理模塊識(shí)別界面控件信息，為了更好地識(shí)別界面控件類型，定義了界面控件庫(kù)；

（4）當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊依次從迭代器中獲得界面控件信息，根據(jù)界面控件信息設(shè)定界面控件的顏色、大小、位置等屬性，形成圖形界面。

界面控件庫(kù)封裝了控件集和圖形庫(kù)，在構(gòu)造界面控件庫(kù)時(shí)，首先分析界面控件的外觀、功能等信息，抽象分離這些信息找出類似點(diǎn)，根據(jù)類似點(diǎn)將界面控件分類；其次對(duì)每類的界面控件來(lái)說(shuō)，將界面控件具有的共同信息以編碼形式保存下來(lái)，初始化界面控件庫(kù)，通過(guò)編程語(yǔ)言的繼承方式保存界面控件的共性；最后，設(shè)定界面控件信息的接口，當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊識(shí)別界面控件并對(duì)界面控件設(shè)定時(shí)，能保證界面控件之間的無(wú)縫連接，不需要重新設(shè)定界面控件信息。

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案將圖形界面信息封裝到XML描述文件中，把處理XML描述文件的操作以代碼形式顯示出來(lái)，這樣不僅使圖形界面與功能代碼分離，便于圖形界面的維護(hù)，還提高了圖形界面的重復(fù)利用性。當(dāng)需求發(fā)生變化時(shí)，圖形界面文件隨之發(fā)生改變，數(shù)據(jù)處理模塊會(huì)重新處理圖形界面數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)圖形界面的功能，不需要手動(dòng)修改功能代碼。這種方法使開(kāi)發(fā)人員的主要精力放在了數(shù)據(jù)的獲取和分析上，減少了開(kāi)發(fā)人員的勞動(dòng)量，提高了開(kāi)發(fā)效率。由于圖形界面信息是用XML描述的，便于圖形界面的擴(kuò)展。

2 圖形界面的設(shè)計(jì)

2.1 圖形界面文件

（1）圖形界面文件的結(jié)構(gòu)類似一棵樹(shù)，是從根元素開(kāi)始構(gòu)造的；

（2）圖形界面文件是對(duì)圖形控件的描述，如果圖形界面文件包括多個(gè)圖形控件，就要對(duì)多個(gè)圖形控件進(jìn)行描述；

（3）圖形控件的信息封裝在一個(gè)自定義的標(biāo)簽內(nèi)，在這個(gè)自定義的標(biāo)簽內(nèi)，可以定義圖形控件的類型、名稱、外觀、功能等子標(biāo)簽；

（4）圖形界面文件不僅顯示了界面控件的信息，還要顯示界面控件之間的關(guān)系，以及定義界面控件響應(yīng)的對(duì)象。下面的XML文檔是對(duì)按鈕和標(biāo)簽的描述：

2.2 數(shù)據(jù)處理模塊

處理圖形界面信息時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊要解析XML圖形界面文件，DOM（文檔對(duì)象模型）定義了訪問(wèn)和操作XML圖形界面文檔的方式。獲取DOM解析器并解析XML圖形界面文件的步驟如下：

（1）調(diào)用 DOM解析器工廠類的 newInstance（）方法獲取解析器工廠對(duì)象；

（2）調(diào)用 DOM 解析器工廠的 newDocumentBuilder（）方法獲取DOM解析器，將XML數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為常駐內(nèi)存的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)；

（3）將 XML文檔解析成 Document對(duì)象，讀取 XML圖形界面文件里的數(shù)據(jù)；

（4）根據(jù) getDocumentElement（）方法獲得 XML 文件的根節(jié)點(diǎn)；

（5）根據(jù)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的層次嵌套結(jié)構(gòu)，結(jié)合遞歸方式依次建立節(jié)點(diǎn)對(duì)象，并將節(jié)點(diǎn)對(duì)象存放在迭代器內(nèi)；

（6）通過(guò)循環(huán)方式訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)對(duì)象，獲得節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，即界面控件屬性。

DOM解析XML圖形界面文件流程圖如圖3所示，得到界面控件信息后，數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)界面控件信息判斷界面控件類型，為界面控件創(chuàng)建界面控件對(duì)象，通過(guò)界面控件對(duì)象把界面控件信息設(shè)置到功能代碼中，運(yùn)行功能代碼，實(shí)現(xiàn)圖形界面。

2.3 界面控件類

圖3 DOM解析流程圖

界面控件庫(kù)是由描述界面控件外觀、類型、行為等的界面控件和管理這些界面控件的控件組成。界面控件的外觀決定了圖形界面帶給用戶的愉悅感和可操作性，界面控件的類型決定了圖形界面功能的多樣性，界面控件的行為決定了圖形界面的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，圖形界面不僅僅是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)的，例如：鼠標(biāo)在按鈕上時(shí)，按鈕的顏色是紅色的，鼠標(biāo)離開(kāi)按鈕后，按鈕的顏色就是藍(lán)色的。

圖形界面的控件無(wú)非是窗體、面板、標(biāo)簽控件與圖標(biāo)、按鈕控件、文本控件、列表控件、進(jìn)度條等類型，界面 控 件 的 屬 性 也 就 是 name、text、size、height、width 等 性質(zhì)，界面控件庫(kù)可以包括這些基本信息。構(gòu)造界面控件庫(kù)的步驟如下：

（1）為圖形界面的每種類型的界面控件創(chuàng)建一個(gè)類，并且設(shè)置這些類繼承的基類，將這些類放到一個(gè)文件夾中；

（2）在類的函數(shù)中添加相應(yīng)的響應(yīng)事件，例如鍵盤，keyPressed（）是鍵盤上按鍵按下時(shí)觸發(fā)的事件，keyReleased（）是鍵盤上按鍵釋放時(shí)觸發(fā)的事件。

當(dāng)應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊讀取圖形界面文件的數(shù)據(jù)，通過(guò)反射機(jī)制調(diào)用界面控件庫(kù)中的組件，設(shè)置組件的屬性，完成圖形界面的開(kāi)發(fā)。

圖形界面開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為軟件開(kāi)發(fā)的重要組成部分，對(duì)于目前圖形界面開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題，如何提高圖形界面重用性和降低圖形界面與功能代碼的耦合度對(duì)于企業(yè)很重要?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖形界面開(kāi)發(fā)方案將界面控件信息以XML文件形式描述，圍繞對(duì)界面控件信息的解析、處理等操作驅(qū)使系統(tǒng)運(yùn)行。這種方式實(shí)現(xiàn)了以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)軟件運(yùn)行，數(shù)據(jù)與功能代碼的分離，當(dāng)需求發(fā)生變化時(shí)，不需要修改源代碼，減小了開(kāi)發(fā)人員的勞動(dòng)量。同時(shí)，XML具有較高的擴(kuò)展性，用XML描述圖形界面信息，便于后期的擴(kuò)展。

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