基于Web仿真的Windows交互式操作實(shí)踐研究

崔青 石剛 劉淑嫻 王崇國

摘要：本文探討了Windows的交互界面信息，分析了獲取Windows操作系統(tǒng)交互對(duì)象的屬性及其調(diào)用關(guān)系，研究了生成Silverlight的仿真程序。

關(guān)鍵詞：對(duì)話框;仿真;API函數(shù);交互

中圖分類號(hào)：TP311.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）09-0081-01

0 引言

近年來軟件仿真一直是虛擬化及可視化研究中的一個(gè)重要方向。而在Windows操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)教學(xué)和評(píng)估過程中，實(shí)踐操作是非常重要的環(huán)節(jié)，例如對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的設(shè)置或者更改系統(tǒng)屬性參數(shù)等等。但是這些操作往往使實(shí)驗(yàn)環(huán)境發(fā)生改變，而錯(cuò)誤的系統(tǒng)配置可能導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。在學(xué)校的機(jī)房中通常會(huì)在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上安裝還原卡以保護(hù)計(jì)算機(jī)重啟后自動(dòng)回到原先的狀態(tài)，然而在評(píng)估學(xué)生實(shí)際上機(jī)操作掌握情況的時(shí)候，這種方法往往不能起到正確的評(píng)價(jià)效果。研究基于Web仿真的Windows交互式操作界面，可以在實(shí)現(xiàn)不改變本機(jī)系統(tǒng)配置的情況下，一方面通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)的仿真，另一方面能夠獲取學(xué)生操作的過程和結(jié)果，很好的解決了評(píng)價(jià)學(xué)生操作能力的問題。

1 Windows的交互界面信息

Windows操作系統(tǒng)的用戶界面，主要有四個(gè)部分：（1）桌面，包括菜單、圖標(biāo)和任務(wù)欄;（2）資源管理器;（3）瀏覽器;（4）交互式對(duì)話框窗體。

然而要想仿真Windows操作系統(tǒng)是一件非常困難的事，一方面微軟對(duì)于Windows系統(tǒng)更新比較快，版本多;另一方面Windows操作系統(tǒng)中與配置相關(guān)的內(nèi)容也比較多，各種對(duì)話框及屬性相關(guān)性復(fù)雜。利用編碼直接實(shí)現(xiàn)Windows的交互界面是可以實(shí)現(xiàn)的，但這兩方面導(dǎo)致直接采用硬編碼去實(shí)現(xiàn)Windows操作系統(tǒng)的工作量太大，而且面對(duì)Windows的眾多版本，以及不斷隨著版本的更新必然要重新實(shí)現(xiàn)，但可重用的部分相對(duì)較少，其代碼的重用性往往很差。

自動(dòng)化的重建Windows交互界面，是在沒有Windows源代碼的條件下，完全依靠用戶交互操作，獲取Windows交互對(duì)話框界面信息。在Web中仿真Windows交互對(duì)話框需要得到幾點(diǎn)基本信息：（1）對(duì)象的類型：用以根據(jù)不同類型創(chuàng)建不同的仿真對(duì)象。（2）對(duì)象的句柄：這是當(dāng)前對(duì)象在內(nèi)存中的標(biāo)識(shí)。（3）對(duì)象的大小和位置信息：用以還原對(duì)象的大小和位置。（4）對(duì)象的標(biāo)題（Caption）：用于還原對(duì)象，可以在一定范圍內(nèi)區(qū)分對(duì)象。

2 獲取Windows操作系統(tǒng)交互對(duì)象的屬性及其調(diào)用關(guān)系

獲取用戶行為并分析對(duì)象間調(diào)用關(guān)系，是整個(gè)在Web頁面中還原Windows操作系統(tǒng)交互界面的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也是作為實(shí)際操作過程中屬性修改的核心部分[1]。那么，如何獲取Windows操作系統(tǒng)交互對(duì)象的屬性及其調(diào)用關(guān)系呢？采用對(duì)用戶的交互行為進(jìn)行跟蹤來獲取用戶操作的對(duì)象及其屬性，利用Windows中API函數(shù)自動(dòng)化獲取Windows對(duì)話框及其屬性，分析各對(duì)象間的調(diào)用關(guān)系，再利用Web下圖形顯示技術(shù)在頁面上動(dòng)態(tài)生成這些對(duì)象，進(jìn)行自動(dòng)化提取軟件仿真所需要的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)在Web環(huán)境下對(duì)Windows操作系統(tǒng)的交互式對(duì)話框仿真系統(tǒng)[2]。

在研發(fā)過程中，利用User32.dll的幾個(gè)相關(guān)API函數(shù)來獲取窗口元數(shù)據(jù)信息。GetDesktopWindow函數(shù)首先獲取桌面窗口的句柄，再利用返回與給定窗口有特定關(guān)系的窗口句柄函數(shù)GetWindow和根據(jù)輸入查找窗口對(duì)象函數(shù)FindWindowEx函數(shù)，可以遞歸獲取所有當(dāng)前狀態(tài)下的Windows對(duì)象及其包含的控件的句柄，并記錄從屬關(guān)系，然后利用獲取窗口標(biāo)題條的文本函數(shù)GetWindowText、獲取對(duì)象的類名函數(shù)GetClassName、獲取各窗口對(duì)象的位置和大小信息函數(shù)GetWindowRect等函數(shù)獲取窗口對(duì)象的元數(shù)據(jù)。

在Web頁面下仿真Windows交互功能，除了能夠顯示對(duì)話框及其子對(duì)象外，更重要的是必須能夠在各對(duì)話框之間進(jìn)行導(dǎo)航。實(shí)踐中我們采用非手工方式：即在抓取對(duì)象時(shí)，保存對(duì)話框?qū)ο箝g的調(diào)用關(guān)系。Windows的鉤子（Hook）是Windows用以捕捉自己進(jìn)程或其它進(jìn)程發(fā)生的事件的較好的方法[3]。通過“鉤掛”可以給指定的Windows事件安裝一個(gè)回調(diào)函數(shù)，通過回調(diào)函數(shù)可以獲取窗口對(duì)象，以捕獲對(duì)象的鼠標(biāo)事件為基礎(chǔ)，建立事件日志，記錄下每次鼠標(biāo)事件點(diǎn)擊的對(duì)象句柄以及顯示的新窗口對(duì)象句柄，并保存調(diào)用關(guān)系，每次獲取對(duì)象，就可以得到一個(gè)調(diào)用關(guān)系圖。

3 生成Silverlight的仿真程序

微軟Silverlight是一種融合了微軟的多種技術(shù)的Web呈現(xiàn)技術(shù)，當(dāng)前Windows的用戶仍然以IE為主，Silverlight提供了一套基于.Net Framework的開發(fā)框架，并通過使用矢量圖層技術(shù)，支持任何尺寸圖像的無縫整合，對(duì)多數(shù)Web開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)了無縫連接[4]。

如果應(yīng)用在考試系統(tǒng)過程中，由于考生幾乎都是同時(shí)開始，并發(fā)請(qǐng)求要求較高，動(dòng)態(tài)生成Windows窗口對(duì)話框?qū)⒋蟠蠹又胤?wù)器的負(fù)擔(dān)，因此我們沒有采用運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成對(duì)象的方式，而是采用生成對(duì)象的Silverlight代碼，再進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，最后編譯部署運(yùn)行。這種方案一方面可以提高程序并行效率，保證用戶請(qǐng)求的高速響應(yīng);另一方面可以進(jìn)行調(diào)試，添加局部的修飾。自動(dòng)生成的Silverlight代碼，有些地方并不十分完善，可以通過手工的方式進(jìn)行修改。比如Windows的有些對(duì)話框中會(huì)顯示些動(dòng)態(tài)結(jié)果，如動(dòng)畫圖片等。這時(shí)就需要手工進(jìn)行修改，甚至添加新的資源等等。最后將所有生成的窗口對(duì)象文件，一同添加到工程中，并對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行修改，同時(shí)可以進(jìn)行聯(lián)調(diào)和測(cè)試。

4 結(jié)語

本文提出的方法，大大降低了Windows交互界面仿真程序編寫的難度，適用于不同版本的Windows系統(tǒng)，在交互操作仿真效果上完全相似于真實(shí)的Windows操作系統(tǒng)，通過更改對(duì)象的屬性，直接改變顯示屬性，最終生成的界面元素代碼也可以在其他系統(tǒng)中直接使用。這就為基于Web的Windows考試系統(tǒng)或基于Web的Windows實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)提供了非常好的基礎(chǔ)，不僅為初學(xué)者提供了真實(shí)環(huán)境的操作仿真平臺(tái)，而且能夠獲取學(xué)生操作的過程和結(jié)果，很好的解決了評(píng)價(jià)學(xué)生操作能力的問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃聰會(huì)，陳靖，龔水清，陳明華.64位Windows ABI虛擬化方法研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2014（1）：39-42.

[2] 洪文圳，周勁樺，梁慧娜.開源虛擬化桌面在實(shí)驗(yàn)環(huán)境部署中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育，2015（2）：94-98.

[3] 王琦，胡濤，賀剛.基于輪詢差異檢測(cè)和鉤子捕獲技術(shù)的屏幕變化捕捉的研究[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2013（10）：8-12.

[4] 栗少萍.NET平臺(tái)耦合Silverlight的圖像系統(tǒng)開發(fā)[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（1）：106-109.

Abstract：In this paper the information of ?Windows interactive interface is discussed， the attributes and calling relationships of the interactive objects of ?Windows operating system are analyzed， and the simulation program for Silverlight generation is studied.

Key words：dialog box; simulation; API function; interaction