智能手机平台的GUI设计与代码结构优化技术研究

摘要

随着现代手持移动设备如智能手机、PDA等的迅速发展以及图形化用户界面(GUI)的普及，在满足功能的前提下，如何在手机平台上开发高效的应用程序受到了越来越多研究者的关注。手机平台GUI 设计的主要目标包括：具有更为人性化的视觉优化、更容易识别的图标以及其它元素，和更具有可操控性和扩充性的使用维护性。 为了开发高效的应用程序，研究者们从硬件体系结构、软件设计以及手机操作系统的角度进行了深入的研究并且取得了很大的进展。作为手机软件中处理几乎所有人机交互操作和界面响应事件的部分，GUI 在整个软件系统中扮演着非常重要的角色。但目前很少有研究者从人机交互的角度出发，来研究如何设计高效的GUI组件以提高软件的操作效率。 同时，从手机应用程序的开发者和维护者的角度看，随着GUI 设计的日益复杂以及相应实现代码规模的扩大，GUI代码和业务逻辑代码不可避免地将纠缠在一起。传统的面向对象编程的方法虽然能够提高程序的模块性，降低软件的复杂性，但也难以解决代码分散（code scattering）和代码纠缠（code tangling）问题，进而不利于提高整个系统的可维护性。 因此从程序开发的角度来研究如何提高GUI代码的维护性和可重用性显得非常有价值。 本文从上述实际问题出发，旨在实现手机平台上更用户友好、更高效的图形用户界面以及更容易维护的GUI代码结构。文章针对当前手机平台上用户界面的特点，研究分析了主流的GUI 设计与优化方法，总结其缺陷和不足。在这基础之上，本文设计与实现了一种高复用性的自适应动态菜单组件。与传统的静态GUI组件相比，自适应动态菜单组件能够更灵活地适应不同用户的使用习惯，减少不必要的界面操作，进一步提高人机交互的效率。在优化GUI代码结构方面，本文提出了一种新的基于场景模式的面向方面重构方法用于改善GUI的代码设计。该方法针对GUI代码中常见的实现模式，使用面向方面编程的基本要素来抽象散落在系统中的大量横切关注代码，使得重构的代码更加容易维护和重用。 为了准确评估经过面向方面重构后GUI代码的可维护性，本文又提出了一种基于多元线性统计模型的软件可维护性评估模型。该模型利用了23个公认的面向方面基准程序集对模型中的参数进行了调整和拟合。 整个建模过程完全由本文所实现的自动化分析工具完成，没有任何的人工干预。在对第三方基准程序和上海世博会专项项目——“水晶球”GIS系统的实验评估过程中，我们验证了该模型能够准确、定量反映出经过面向方面重构后程序代码的可维护性变化，并与具体编程语言无关。