CAD交互行為模型實現(xiàn)與組織

1、CAD交互行為模型實現(xiàn)與組織摘要：通過對CAD交互行為研究，描述了該類行為的形式化模型，并基于軟件工程思想給出了該模型的統(tǒng)一方法及其組織設(shè)計方法。關(guān)鍵詞：交互；行為模型；軟件工程中圖分類號：TP391.72文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599(2010)14-0000-02CADInteractionsModel,AchieveandOrganizationWuZhinan(JiangxiYichunUniversity,Yichun336000,China)Abstract:TheinteractionsofCADresearch,describestheformalmodelofsu

2、chbehaviorandthoughtsonsoftwareengineeringofthemodelgiventheirorganizationsunifiedmethoddesign.Keywords:Interactive;Behaviormodel;Softwareengineering一、引言CAD類系統(tǒng)是一類同用戶交互密集的圖形應(yīng)用系統(tǒng)。它的強交互性是軟件設(shè)計成敗的重要指標(biāo)之一。目前對人機交互界面的宏觀模型較多，而因各個軟件交互行為存在較大的差異，對微觀用戶行為難以形成統(tǒng)一的行為描述，本文通過研究CAD類軟件用戶交互行為的特點出發(fā)，從微觀角度給出了單個具體交互行為統(tǒng)一模型，并結(jié)合

3、設(shè)計模式給出具體實現(xiàn)方法，并結(jié)合軟件工程思想，給出行為集的組織方法。二、CAD交互行為模型CAD軟件系統(tǒng)一般都提供的較多的圖形操作功能，且大多步驟多且連續(xù)，例如畫線、畫圓，放樣等功能，每個功能包含多個過程，如三點繪制圓弧就包括“開始、取圓弧始點、取圓弧終點、拖曳、取圓弧中點，確定繪制圓弧、結(jié)束”等多個狀態(tài)，每一狀態(tài)都由前一狀態(tài)轉(zhuǎn)換而來，每個狀態(tài)還可接受取消等操作。由此可見，CAD的用戶交互行為大多是由一個多個微操作的組成過程，該操作滿足偏序關(guān)系，每個操作過程都是基于當(dāng)前狀態(tài)，每個用戶交互過程就是由初始狀態(tài)向終止?fàn)顟B(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程，該過程包含若干中間狀態(tài)轉(zhuǎn)換，每一個當(dāng)前狀態(tài)隨著操作不同轉(zhuǎn)換到下一

4、個狀態(tài)，且該轉(zhuǎn)換是確定的。由此可見，CAD的交互行為很適合確定有限狀態(tài)機來描述，但其由于事件響應(yīng)對狀態(tài)表現(xiàn)力不夠，這里結(jié)合王云鵬在其博士論文提出的執(zhí)行機的概念，對傳統(tǒng)的有限狀態(tài)進行改進，對CAD系統(tǒng)的每一個軟件交互行為用以下六元組模型進行描述：EM=(Q,M,MH,q0,F,SH)對各元素含義描述如下：1 .Q是有限狀態(tài)集。2 .M系統(tǒng)接收的消息集合，在任何一個確定的時候，只能接收一個消息。3 .MH是M相應(yīng)的有限消息處理函數(shù)的集合，它與消息集合一一對應(yīng)，主要完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，相當(dāng)于狀態(tài)遷移函數(shù)。4 .q0初始態(tài)，其包含于Q。5 .F是終止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)包含于Q。6.SH是狀態(tài)處理函數(shù)集，負(fù)責(zé)狀態(tài)處理

5、時需處理的功能操作，是狀態(tài)轉(zhuǎn)變的時發(fā)生的操作行為集合。自動機從初始狀態(tài)q0起，進入消息循環(huán)狀態(tài)，準(zhǔn)備接收消息。當(dāng)接到某一消息時，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)、當(dāng)前消息和轉(zhuǎn)移函數(shù)H決定自動機的下一步狀態(tài)；如果自動機處于終結(jié)狀態(tài)集合F的某一個狀態(tài)，這表示該功能已經(jīng)完成或取消。三、設(shè)計與實現(xiàn)由以上分析可知，一個完整的CAD行為自動機應(yīng)包括完整的六個部分：有限狀態(tài)集、消息集、消息響應(yīng)集函數(shù)、初始狀態(tài)，終止?fàn)顟B(tài)集、狀態(tài)處理函數(shù)集。因此一個狀態(tài)機的實現(xiàn)其實就是如何將狀態(tài)機各組成元素封裝和處理的過程。在實際的軟件設(shè)計過程中，可用狀態(tài)模式來實現(xiàn)。這里就以三點圓弧繪制為例，其狀態(tài)機的形式化描述如下：ArcOpEM=（Q,M,M

6、H,q0,F,SH）其中各元素的定義如下：有限狀態(tài)集：Q=S_STAR，TS_GETFIRST，PST_GETENDP，TS_DRAG，S_END，S_CANCEL；消息集：M=WM_KEYDOWN，WM_LBUTTONDOWN，WM_ONMOUSEMOVE；消息響應(yīng)處理函數(shù)集：MH=OnLButtonDown（），OnKeyDown（），OnMouseMove（）；初始狀態(tài)：q0=S_START；終止?fàn)顟B(tài)集：F=S_END，S_CANCEL；狀態(tài)處理函數(shù)集：SH=DoGetFirstP（t），DoGetEndP（t），DoEnd（），DoMove（），DoCance（）l；采用狀態(tài)模式來實現(xiàn)

7、，其狀態(tài)機實現(xiàn)的解決方案如圖1所示：從上圖可以該方案結(jié)構(gòu)可以看出，主要分為兩大模塊。一是CArcOperation,一是CState其中CArcOperation主要負(fù)責(zé)擁有該事件的公有的事件響應(yīng)方法以及關(guān)于動作的受保護的狀態(tài)處理方法，它主要負(fù)責(zé)狀態(tài)機的結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)以在某狀態(tài)要實現(xiàn)的功能，并不管理在某狀態(tài)下的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系。而CState類的各派生類則代表該狀態(tài)機的各個狀態(tài)類，該狀態(tài)類是一些沒有屬性的純方法類，只提供狀態(tài)的邏輯處理操作，負(fù)責(zé)本狀下狀態(tài)的遷移邏輯。四、行為集的組織CAD軟件通常有很多操作行為，從以上可知，我們把各種行為操作抽象成統(tǒng)一的行為模型，但在調(diào)用每個行為操作時，每個操作類的生成

8、必須知道具體的操作類，如當(dāng)選擇繪制圓弧菜單或工具欄時，其中實現(xiàn)必定有如下語句：CarcOperation*pOp=newCarcOperation（）；CarcOperation是一個具體類，這說明在框架中必須依賴于某個具體操作類，這使得程序易受具體類的變化的影響，不容易擴展和維護。根據(jù)設(shè)計模式中的依賴倒置的原則，我們應(yīng)當(dāng)依賴于一個抽象接口，從而得以避免大多數(shù)的變化?？梢杂霉S（FACTOR）Y模式來解決這個問題。工廠模式主要思路是，提供一個創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴的接口負(fù)責(zé)整個操作類的集中生成，而無需指定它們具體的類。這樣以來我們只依賴于該接口，應(yīng)用程序類只需調(diào)用該接口數(shù)就可達到生成新的操作

9、對象的功能，從而使應(yīng)用程序框架得以與具體類相脫離。在這種方式下的操作類的組織與類圖如下：在上圖中的COperationFactor1中有一個函數(shù)Cretate,其C+例型為：COperationFactorCOperationCretate(OpertationIDoperID)；Cretate其實現(xiàn)為：COperationCoperationFacto：r：Cretate(OpertationIDoperID)；If(operID=ArcOperation)returnnewCarcOperation()；If(operID=LineOperation)returnnewCLineOpera

10、tion()；If(operID=MoveOperation)returnnewCMoveOperation()；If(operID=RotateOperation)returnnewCRotateOperation()；其在主程序調(diào)用可為：VoidCNapView：OnArc（）COPerations=factory.Creat(eArcOperation)；至此，CAD的軟件行為模型實現(xiàn)和組織得到較好的設(shè)計，使可使界面事件調(diào)用接口與具體行為功能解藕，達到較好模塊分解效果。五、結(jié)束語雖然CAD系統(tǒng)功能繁多，軟件開發(fā)的工作量大，但每個功能通常有共同的操作如拾取、智能捕捉，且每個具體操作響應(yīng)的消息、狀態(tài)都具有很大的相似性，采用狀態(tài)機理論模型的形式并結(jié)面向?qū)ο笤O(shè)計方法、設(shè)計模式可使軟件結(jié)構(gòu)更加清晰，簡化了開發(fā)，使系統(tǒng)更易擴充，提高了可維護性，其分析和設(shè)計可為類似軟件開發(fā)提供有益的借鑒。參考文獻：1刁成嘉.UML系統(tǒng)建模與設(shè)計M.北