用戶界面模型語義一致性研究.pdf

1、用戶界面作為用戶和計(jì)算機(jī)進(jìn)行溝通和交互的橋梁，往往是一個(gè)系統(tǒng)成功與否的核心方面。但即使在一些可視化界面設(shè)計(jì)工具的支持下，用戶界面的開發(fā)仍然是一個(gè)困難和耗時(shí)的工作。基于模型的用戶界面設(shè)計(jì)環(huán)境已成為人機(jī)交互領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　 在基于模型的軟件開發(fā)中，模型的質(zhì)量決定了軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，而模型的語義一致性是關(guān)于模型質(zhì)量的一個(gè)重要方面。和其他模型錯(cuò)誤相比，模型在語義一致性方面的錯(cuò)誤更具有隱蔽性和破壞性，因此，在建模過程中必須要發(fā)現(xiàn)和解決

2、這些錯(cuò)誤。
　　 用戶界面的各分層模型分別描述用戶界面構(gòu)成、功能和展示等方面的特性，而這些特性往往具有錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系和復(fù)雜的語義約束。而在各分層界面模型的遞增式開發(fā)中，需要逐步添加與描述方面相關(guān)的特性，由于存在可能的需求沖突，設(shè)計(jì)矛盾，特別是模型中可能存在語義相互影響的冗余信息，在用戶界面分層模型中都可能會出現(xiàn)語義矛盾的語義特性描述，即模型可能存在內(nèi)部語義不一致性。
　　 在用戶界面模型化設(shè)計(jì)方法中，考慮到界面設(shè)計(jì)的復(fù)雜

3、性，往往都采用從不同視角建立不同分層模型的方法。但這些模型并不是孤立存在的，而是相互依賴、相互約束的，語義約束需要在不同的分層模型之間進(jìn)行映射和轉(zhuǎn)換，不正確的映射轉(zhuǎn)換將會造成分層模型間的語義不一致，也會影響整個(gè)模型的質(zhì)量。
　　 在目前的用戶界面模型化設(shè)計(jì)方法研究中，還很少有研究涉及用戶界面模型的語義一致性問題?，F(xiàn)有方法中所建立的界面模型，模型之間仍然是孤立的，之間缺少清楚和靈活的轉(zhuǎn)換和映射。即使一些研究提出過模型間的轉(zhuǎn)換映射方

4、法，但仍然不是形式化的，更沒有考慮轉(zhuǎn)換映射對模型間語義一致性的影響。由于缺少有效的語義一致性描述和檢測手段，用戶界面模型的語義一致性更多地依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。故為保證用戶界面模型本身的正確性和有效性，而且為用戶界面模型中各分層模型間的轉(zhuǎn)換映射提供正確性保證等，用戶界面模型的構(gòu)建需要考慮語義的一致性。
　　 本文總結(jié)吸收模型語義一致性和基于模型的用戶界面設(shè)計(jì)方法兩方面研究成果，主要針對在基于模型的用戶界面設(shè)計(jì)方法中缺乏語義一

5、致性研究的現(xiàn)狀，在用戶界面模型構(gòu)建研究中對模型的語義一致性進(jìn)行深入研究和探討，系統(tǒng)建立一種能保證模型語義一致性的用戶界面模型化設(shè)計(jì)方法，提高模型的質(zhì)量，使所設(shè)計(jì)用戶界面的正確性和有效性程度得以提高。主要研究內(nèi)容包括：
　　 為能有機(jī)融合用戶界面模型描述和模型的語義一致性考查，本文以范疇理論和代數(shù)規(guī)范為理論基礎(chǔ)，為用戶界面模型提出一種統(tǒng)一的模型構(gòu)成和模型語義形式化描述機(jī)制，此描述機(jī)制能同時(shí)精確描述用戶界面模型的構(gòu)成和語義。其中對象

6、規(guī)范對應(yīng)各模型元素，態(tài)射則指明模型元素是如何組合在一起的，對象規(guī)范的層次組合為用戶界面模型的結(jié)構(gòu)化構(gòu)建和考查模型間語義一致性提供基礎(chǔ)。而模型內(nèi)部語義的一致性判定是通過檢查所有模型元素本身語義描述是否存在語義矛盾以及所有對象規(guī)范態(tài)射是否滿足結(jié)構(gòu)態(tài)射和行為態(tài)射定義而完成的。
　　 基于用戶界面模型的形式化描述，將界面模型各分層模型之間的映射看作是范疇之間的映射轉(zhuǎn)換，而這種映射轉(zhuǎn)換必須保證模型間的語義一致性。本文用對象規(guī)范映射形式化模

7、型元素的映射，用規(guī)范態(tài)射映射形式化模型元素關(guān)系的映射，研究分層模型間的映射語義，并給出模型間語義一致性的判定方法，該方法用分層模型組合對象規(guī)范間語義特性保持性考查模型間的語義一致性。這些研究成果可用于指導(dǎo)分層模型間映射轉(zhuǎn)換規(guī)則的定義，為分層模型之間映射關(guān)系的正確性驗(yàn)證提供依據(jù)。
　　 建立一種用戶界面模型的構(gòu)建方法。該方法采用分層處理的方式，分層建立領(lǐng)域模型，擴(kuò)展對象描述、界面交互圖、界面展示描述，分解處理用戶界面的復(fù)雜性方面。

8、為處理界面布局的復(fù)雜性，建立界面模板，為處理展示形式的多樣性和重用性，采用用戶界面設(shè)計(jì)模式，并把它作為模型設(shè)計(jì)的模型元素。所建立方法是一個(gè)從領(lǐng)域模型開始，逐層向上映射參與模型構(gòu)建的過程，而在分層模型的構(gòu)建和映射中，必須保證語義的一致性。由此研究用戶界面模型中各分層模型的模型構(gòu)成及模型語義，關(guān)注在底層模型的映射參與下，上層模型的構(gòu)建過程，并考查映射對模型語義一致性的影響以及研究模型語義一致性的保證方法。
　　 開發(fā)用戶界面模型化設(shè)

9、計(jì)的原型工具，研究工具對模型語義一致性的支持方法。工具可以采用圖形表示的方式幫助設(shè)計(jì)者建立所需的各種分層模型，并幫助完成模型之間的映射轉(zhuǎn)換。另外，工具通過模型語義檢查、自動(dòng)維持、強(qiáng)制約束等手段提供對界面模型語義一致性的保證。
　　 本文工作的主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在：
　　 (1)建立了一種能保證模型語義一致性的用戶界面模型化設(shè)計(jì)方法，能將界面模型的構(gòu)建和語義一致性的考查有機(jī)融合，更容易更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)模型語義的一致。
　　

10、(2)為用戶界面模型提出了一種統(tǒng)一的模型構(gòu)成和模型語義形式化描述機(jī)制，通過形式化，模型的構(gòu)成和語義可以精確的進(jìn)行定義和研究，這也為描述模型間的映射關(guān)系和語義奠定了基礎(chǔ)。將范疇理論用于研究用戶界面模型的構(gòu)成和模型語義一致性是一種新的嘗試，為其他學(xué)者的研究提供了一種新的思路。
　　 (3)通過檢查模型組合對象的語義矛盾性來判斷模型的內(nèi)部語義一致性，檢查各分層模型組合對象之間的語義特性保持性來判斷分層模型間語義一致性，為模型語義一致性