（计算机应用技术专业论文）基于xml的用户界面管理的研究与实现.pdf

基于t - m t 的用户界面管理的研究与实现 摘要 随着信息技术的不断发展以及软件系统规模的不断扩大，开发大型软件系统 所耗费的时间和成本也不断增加。用户界面由于其复杂性，在软件开发中占用了 大量的时间。而提高用户界面的开发效率，无疑是提高整个软件系统开发效率非 常有效的手段。大型商业系统和人机交互较为复杂的软件系统不仅要求能够快速 开发出优质的用户界面，对用户界面的扩展性也提出了要求，即要求实现用户界 面的最终用户可修改性。最终用户可修改性使软件系统即便在发布之后，开发人 员和最终用户仍然可以较小的代价扩展用户界面。 本文研究了用户界面管理的基本模型。利用x m l 的的良好的扩展性、自描 述性、跨平台性、树状存储结构等特点，提出了基于m l 的用户界面管理模型， 用x m l 来描述用户界面。将菜单、工具栏、按钮、编辑框等界面元素通过用户 界面配置定制控制工具将其持久存储于可执行文件之外的x m l 文件中。在软 件启动时，先读取界面元素信息，然后根据信息动态生成图形用户界面( g u i ) 。 从而简化了用户界面的开发与维护，使软件具有良好的定制能力，达到了用户界 面的最终用户可修改性的效果。而且采用x m l 文件来存储界面信息，不仅解决 了数据流存储方案所遇到的不易扩充、不够灵活等问题，还为软件的国际化、本 地化、跨平台创造了条件。 为了解决用户界面文件散乱、不易管理以及不能同步更新的问题，本文还提 出了界面仓库的概念，用数据库来存储这些界面文件，不仅可以对用户界面集中 管理，还达到一处配置，随处可用的效果。 关键词：x m l ，用户界面管理，界面配置，界面定制， 界面控制 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 a b s t r a c t a si n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yc o n t i n u e st od e v e l o pa n ds c a l es o f t w a r e s y s t e mc o n t i n u e st oe x p a n d ，t h et i m e c o n s u m i n g a n dt h ec o s to ft h e d e v e l o p m e n to fl a r g e s c a l es o f t w a r es y s t e m sw i l l c o n t i n u et oi n c r e a s e u s e r i n t e r l a c ed u et oi t sc o m p l e x i t y ，o c c u p i e dag r e a td e a lo ft i m eo nt h ep r o c e s so f s o f t w a r ed e v e l o p m e n t i m p r o v e du s e ri n t e r f a c ed e v e l o p m e n te f f i c i e n c yi s u n d o u b t e d l yav e r ye f f e c t i v em e a n so fe n h a n c et h ee f f i c i e n c yo fd e v e l o p m e n t o ft h ee n t i r es o f t w a r es y s t e m l a r g ec o m m e r c i a ls y s t e m sa n dm o r ec o m p l e x s o f t w a r es y s t e mo nh u m a n - c o m p u t e ri n t e r a c t i o nr e q u i r e sn o to n l yt h er a p i d d e v e l o p m e n to fh i g hq u a l i t yo ft h eu s e ri n t e r f a c eb u ta l s ot h ee x p a n s i b i l i t yo f u s e ri n t e r f a c e ，t h a ti st oa c h i e v et h eg o a lt h a tt h eu l t i m a t eu s e r sc a nm o d i f y u s e ri n t e r f a c e e n d u s e r sc a r lm o d 阡yt h es o f t w a r es y s t e mm a k e se v e na f t e r p u b l i c a t i o n ，d e v e l o p e r sa n de n du s e r sw i l ls p e n ds m a l l e rp r i c et oe x p a n du s e r i n t e r f a c e t h i sp a p e rd i s c u s s e st h eb a s i cm o d e lo fu s e ri n t e r f a c e t ot a k et h e a d v a n t a g eo ft h eg o o ds c a l a b i l i t y ，s i n c ed e s c r i i p t i v e ，c r o s s p l a t f o r m ，s t o r a g e t r e es t r u c t u r ec h a r a c t e d s t i c so ft h ex m lt h i sp a p e rr a i s e sx m l - b a s e du s e r i n t e r f a c em a n a g e m e n tm o d e l 。x m lu s e dt od e s c d b et h eu s e ri n t e r f a c e t h e m e n u ，t o o l b a r s ，b u t t o n s ，e d i tb o x ，a n do t h e ri n t e r f a c ee l e m e n t sp e r m a n e n t s t o r a g ei nt h ex m l d o c u m e n t so u t s i d eo ft h ee x e c u t a b l ef i l et h r o u g ht h eu s e r i n t e r f a c ec o n f i g u r a t i o n c u s t o m i z a t i o n ，c o n t r o lt o o l s b e f o r ea c t i v a t e d ，t h e s o f t w a r er e a dt h ei n f o r r n a 髓o no fi n t e r f a c ee l e m e n t s 。a n dd y n a m i c a l l yg e n e r a t e g r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c e ( g u i ) a c c o r d i n gt ot h i si n f o r m a t i o n t h u ss i m p l i f y i n g t h eu s e ri n t e r f a c ed e v e l o p m e n ta n dm a i n t e n a n c e ，e n h a n c e i n gt h e c u s t o m i z a t i o na b i l i t yo fs o f t w a r e ，a c h i e v e i n gt h ee f f e c to ft h ee n du s e r sm a y m o d i f yt h eu s e ri n t e r f a c e m o r e o v e r , x m ld o c u m e n tu s e dt os t o r a g ei n t e r f a c e i n f o r m a t i o nn o to n l ys o l v et h ep r o b l e mo fu s e ri n t e r f a c ei m f o r m a t i o nn o te a s y t oe x p a n d ，l e s sf l e x i b i l i t yw h i c hs t o r a g ed a t as t r e a m se n c o u n t e r e di nt h e p r o g r a m ， b u ta l s oc r e a t e c r o s s - p l a t f o r m c o n d i t i o n so ns o f t w a r e n t e m a t i o n a l i z a t i o na n dl o c a l i z a t i o n t os o l v et h ep r o b l e mo fu s e ri n t e r f a c ed o c u m e n t ss c a t t e r e da n dd i f f i c u l tt o m a n a g ea n dc a nn o ts i m u l t a n e o u s l yu p d a t e 。t h ep a p e ra l s o r a i s e st h e 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 c o n c e p t o ft h es t o r a g ei n t e r f a c ew h i c ht os t o r et h e s ed o c u m e n t sw i t hd a t a b a s e s t o r a g ei n t e r f a c en o to n l yc a nc o l l e c tt h eu s e ri n t e r f a c e ，b u ta l s oa c h i e v et h e e f f e c tt h a ty o uc a nu s ei ta n y w h e r ew h e r e v e ri th a sb e e nc o n f i g u r e d j i a n f e n gf u ( c o m p u t e r a p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f x i a o j i a n gq i a n k e y w o r d s ：x m l ，u s e ri n t e r f a c em a n a g e m e n t ，i n t e r f a c ec o n f i g u r a t i o n ， i n t e r f a c ec u s t o m i z a t i o n 。i n t e r f a c ec o n t r o i m 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已 经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均 己在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名： 雌 论文使用授权声明 本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以上网公布 论文的全部或部分内容，也可以采用影印、缩印或者其他复印手段保留 论文。保密的论文在解密后遵守此规定。 名：磁粹瓴业晚一 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 1 1 研究背景 第一章绪论 从某种意义上来说，界面对于用户而言就是整个软件系统1 1 j ，用户界面对于 软件系统的重要性不言自明。随着软件系统规模不断扩大，开发大型软件系统所 耗费的时间和成本也成倍增加。据统计，用户界面在应用软件中平均占开发量的 4 8 和运行时间1 拘5 0 m ，提高用户界面的开发效率，无疑是提高整个软件系统 开发效率非常有效的手段。因此需要通过辅助工具来设计系统的用户界面，为设 计者提供可视化、规范化的手段来实现从用户需求到实际界面的映射，快速产生 用户界面的实现代码。 用户界面同时还是软件系统中最容易发生变化的部分。大型商业系统和人机 交互较为复杂的软件系统不仅要求能够快速开发出优质的用户界面，对用户界面 的扩展性也提出了要求，即要求实现用户界面的最终用户可修改性。最终用户可 修改性使软件系统即便在发布之后，开发人员和最终用户仍然可以较小的代价扩 展用户界面。利用r a d 工具的传统开发方式，往往将用户界面代码固化在应用 程序中，一旦用户界面发生更改，则往往需要重新发布软件系统，这就极大地限 制了用户界面的扩展性网。 为了能使用户根据自己的需要管理界面，人们开发了一些用户界面工具。用 户界面工具的定义也有很多种，其中最流行的一种是用户界面管理系统( u s e r i n t e r f a c em a n a g e m e n ts y s t e m ，u i m s ) 4 d 1 。此外，许多学者还从不同的角度提 出了用户界面工具包( u s e ri n t e r f a c et o o lk i t s ) 、用户界面开发环境( u s e r i n t e r f a c ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t s ，u i d e ) 、界面生成器( i n t e r f a c eb u i l d e r ， i b ) 、界面开发工具( i n t e r f a c ed e v e l o p m e n tt o o l s ) 以及应用框架( a p p l i c a t i o n f r a m e w o r k s ，a f ) 等类似的概念嘲使用u i m s 来开发、管理界面。 u i m s 是借鉴数据库管理系统( d a t a b 钓em a n a g e m e n ts y s t e m s ，d b m s ) i 拘 一些观念产生的f 7 】。数据库管理系统在低层次的数据和文件之上实现了一个更高 效、更有用的抽象层。由于这种抽象，数据库管理系统将开发者和使用者隔离在 底层细节之外，从而使冗长乏味的底层工作透明化和自动化。同样的，u i m s 的 提出也是为了抽象输入输出设备等一些底层细节，在更高的层次上为设计者提供 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 标准和自动化的用户界面生成工具。迄今为止，国内外己经研制开发了多种类型 的试验性和商品化u i m s ，受到了系统开发者、用户接口设计者、最终用户和软 件制造商等各类用户的普遍重视。它已经成为人机交互和软件工程学中的一个重 要研究方向。 自n e w m a n 于1 9 6 8 年公布了公认的第一个u i m s ：r e a c t i o nh a n d l e r 以来， u i m s 发展至现在已经经历了四代的变迁嘲。 第一代的u i m s 是仅供程序开发人员适用的外观原型生成器和显示器管理 器。这些系统面向特定交互形式i 拘h c l ( h d m a n c o m p u t e ri n t e r a c t i o n 人机交互) 的开发过程，通常因设备和应用程序而异。 第二代u i m s 多注重于提供对h c i 的运行支持而忽略对设计过程的支持，也 仅仅是开发人员而非用户使用的工具。第一代u i m s 通常用符合b a c k u s n a u r ( 已, 科斯范式，用来描述完全限定类型名称的格式，并描述在指定特殊字符、程序集 名称、指针、引用和数组时所需的语法。) 语法的宏语言描述h c i ，第二代则改用 状态转换图。 现今开发的u i m s 大多属于第三代，不仅注重对h c i 的运行支持，也支持h c i 开发过程中的设计活动，提供直接操纵( d i r e c tm a n i p u l a t i o n ) 功能，使用第三代 u i m s 来开发h c i 通常不需要大量编程。 少量一些u i m s 属于第四代。这类u l m s 不仅支持用直接操纵的方式来生成界 面，其生成的界面本身也是支持直接操纵的，通常表现于界面是由可动态操纵( 创 建、删除、修改) 的界面对象组成。支持用户定制是第四代u i m s 中一个重要的特 点，也即最终用户可修改性( e n du s e ra d a p t a b i l i t y ) 即在系统中同时提供界面定 制，控制的支持。界面定制的含义是用户通过一个定义文件定义所有的界面元素 的外观和功能，系统运行时的界面元素集是定制文件中定义的界面元素集的一个 子集，可以动态替换，但定制文件在运行期间是静态的，即在运行时，用户不能 创建一个定制文件中没有定义的新界面元素，也不能对己有界面元素的属性进行 修改。而界面控制则允许用户在系统运行期间对界面元素进行动态的创建、删除 和修改。真正意义上的界面定制应当是动态的，应当能够识别用户的定制操作， 且即刻将定制的结果反映出来，实现。所见即所得”的定制效果。 用户界面管理系统有很多优点，大致可以分为三个主要方面埘： 2 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 - 可创建出更优质的用户界面； - 可更加快捷、高效地创建用户界面； _ 可更加简单、经济地开发和维护用户界面代码 因此用户界面管理系统成了近年来很多学者探索和研究的方向，并取得了一 些较好的效果。 1 2 国内外研究现状 k e v i n 等人p o 提出了在交互式软件中定义人机交互的抽象用户界面模型和 符号。c h e nm i n p l 】等人对基于o s f m o t i f 的用户界面管理系统做出了成功的尝 试。陆薇等人 1 2 1 提出了在c a d 系统中作为单独组件，具有第四代u i m s 特征的交 互界面管理框架。朱军等人”司提出了基于c o r b a 的用户界面体系结构，并在此 基础上开发了试验性的o m t t o o l s 。田边等人【1 4 1 提出基于持久存储机制实现的用 户界面管理系统p d u i m s ，利用面向对象中提供的串行化方法，将实例的状态信 息转换为串行的流，通过i o 函数保存到持久存储介质中，在显示时利用反串行 化方法重新生成界面。 在u i m s 发展过程中，大多数u i m s 把生成界面代码作为其主要目的，该系统 根据开发人员对界面的定义生成出界面形态的代码，然后交由开发人员在编程过 程中进行组织与管理。这样，u i m s 所产生的界面信息与源代码处于相同级别， 对晁面信息的修改还必须通过编译、连接之后，才能反映到可执行文件中。这种 传统的界面管理方式只是简化了界面的生成与修改过程，对于用户界面的可扩展 性并没有带来实质性的好处【1 4 1 。 为了实现用户对界面的定制，必须将界面信息持久存储于可执行文件之外。 在软件启动时，先读取界面信息，然后根据界面信息生成图形用户界面( g u l ) 。 目前，有些支持用户界面定制的w i n d o w s 软件( 如m i c r o s o f to f f i c e 系列软件) 将界 面信息存储在操作系统的注册表中，其优点是信息隐蔽性强，不易被破坏；缺点 是用户对界面的定制结果只在一台计算机上保存，当软件重新安装后，界面定制 信息就会丢失，因此当用户在其他计算机上使用该软件或重装软件以后，需要对 界面重新定制，十分不方便。在p d u i m s 1 4 】系统中，使用数据流对界面信息进行 持久化存储，该方法解决了界面信息与操作系统相关联的问题，但是由于使用二 进制数据流做为存储载体，因此存在以下不足： 3 基于) 0 札的用户界面管理的研究与实现 一存储格式固定，不易扩充； _ 数据的存取是串行的过程，读写数据时需要从头至尾顺序进行，不能实 现增量存储和部分访问； _ 数据流的读写需要专门的解析接口，二进制数据流的形成与重构是数据 的串行化和反串行化过程，因此对界面的修改只能通过专门的工具来实 现，不够灵活。 所以，虽然传统的u i m s 对界面的开发提供了大量的支持，但是仍然存在一 些不足之处。界面设计是一个复杂的有不同学科参与的工程，认知心理学、设计 学、语言学等在此都扮演着重要的角色。一些u i m s 采用专门的语言描述用户界 面，对于编程知识相对较少的美术家、人机工程学家等专业人士而言，难以很好 地在界面设计中发挥作用。部分u i m s 采用编译型语言，在应对未来的扩展时存 在较大的局限性。此外，传统的u i m s 更多的是面向程序员而不是最终用户，因 此花费程序员大量精力开发出来的用户界面仍然难以获得用户好评。 x u l 【1 5 l 【1 明【17 l ( ) ( m lu s e ri n t e r f a c el a n g u a g e ) 是一种用于创建具有丰富动 态特性用户界面的标记语言，它由m o z i l l a 基金会创建，其目的是为了快速开发 m o z i l l a 项目的界面工作。x u l 完全兼容于h t m l ，它基于x m l 格式对h t m l 进行 了扩展，实现了完整、强大的图形用户界面设计功能，可以设计出复杂的图形界 面程序。x u l m c s s 来控制界面风格，用d t d 来替代字符串方便的实现本地化， 用j a v a s c r i p t j e 对用户界面的操作做出反应，提供基本的逻辑编程，用r d f 格式 来存储独立于界面的数据。但是x u l 面向的是w e b 领域，对于当前成熟的c s 和 多层分布式的应用系统显得无能为力 x a m l e 州1 明是微软推出的界面声明语言，是进入x m l g u i 竞争的新成员，使 用微软新的基于矢量的图形库( v e c t o r - b a s e dd r a w i n gl i b r a r y ) a v a l o n ，它目前只 能在w i n d o w s 中运行。x a m l 实现了用户界面和代码的完全分离，功能更强大也 更复杂。但是由于基于w i n d o w s 平台，使得x a m l 无法实现跨平台的应用。 1 3 本文的主要工作 为了能提高软件用户界面的扩展性，并同时提高界面开发的效率，使软件的 最终用户也可以通过工具对界面进行修改和定制，我们提出了一种基于可扩展标 记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，x ml ) 的用户界面管理模型。借鉴其他方 4 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 案的优点，在独立的界面文件中存储界面信息( 如菜单、工具栏、快捷键、键盘 命令、位图、图标、光标、提示等) ，不依赖于操作系统或其他软件。在存储格 式上，采用x m l 技术来管理数据，不仅解决了数据流存储方案所遇到的问题，还 为软件的国际化、本地化、服务化创造了条件。本文所做的主要工作包括： - 探讨了主要的x m l 技术。 一研究t d e l p h i n e t 开发工具与x m l 结合实现对象的持久化技术，证明了 该方案的可行性。 一深入探讨了基于m l 的用户界面管理的模型和实现机制，并且对其进行 了原型设计和实现。 - 改进了传统u i m s 模型中用户界面控制结果不能保存的不足，将用户对 界面的控制操作保存在x m l 控制文件中，在程序启动时可以读取控制 文件动态生成界面。 - 对自适应智能界面进行了研究，并用一个自适应规则实现了白适应智能 菜单。 一提出界面仓库的概念，用来集中管理用户界面文件，而且还能达到用户 界面文件同步更新的效果。 5 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 第二章x m l 技术特点及其应用 2 1x m l 简介 m l 是s g m l 的一个优化子集，s g m l 是i s o 国际标准化组织在1 9 8 6 年推出 的一个用来创建标记语言的语言标准 z o l 。s g m l 为出版业提供了一种将数据内容 与显示分离开来的数据表示方法，使得数据独立于机器平台和处理程序。s g m l 的确在许多大型出版系统中很有用，但是它的复杂性使其难以直接应用到 i n t e m e t 上，而h t m l 是专为w e b 上发布超文本而设计的标记语言，它是用s g m l 定义标记语言的一个典型例子。但是h t m l 本质上主要关注w e b 浏览器如何在页 面上安排文本、图像和按钮等，过多地考虑外观使其缺乏对结构化数据的表示能 力。另外，h t m l 中有限的标记不能满足很多w e b 应用的需要，如基于w e b 的大 型出版系统和新一代的电子商务。而为各种应用需要不断地往h t m l 中增加标记 显然不是最终的解决方法，究其原因是h t m l 缺乏可扩展性，解决方案应该是简 化s g m l 使之能应用到w e b 上。在此背景下，作为w e b 上使用的s g m l 的一个优 化子集x m l 应运而生 同s g m l 类似，x m l 是一种元标记语言，使用者可按需创建新的标记。x m l 的可扩展性就在于此，带标记的元素是x m l 文档的构造块，如图2 1 所示。这种 元素可以有若干个属性，并可以包含零个或多个子元素，这些子元素可以是文本 数据，也可以是带标记的元素。 6 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 ? x m lv e r s i o n = 。1 0 ”e n c o d i n g = 。u t f - 8 ? ! d o c t y p es h e e l i s ts y s t e m h t t p ：w w w s a l e s h o e c o m s h o e l i s t d t d 。， s h o ei d = s h o e l s t y l e = 。s a n d a l 。 b t o w 蠕i z c ，91 ，2 吲s i 砰， 渤“d i s b 图2 1x m l 文档示例 x m l 文档可以在它的文档类型声明( d o c u m e n tt y p ed e c l a r a t i o n ) 中声明某 个d t d ( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n 文档类型定义) 。如上述x m l 文档的d t d 由文 件s h o e l i s t d t d ，如图2 2 所示。d t d 是关于x m l 文档中出现的标记和元素( 结 构的语法约束) ，它可用来验证一个x m l 文档d t d ，是一系列关于元素类型 ( e l e m e n t t y p e ) 属性( a t t r i b u t e s ) 实体( e n t i t i e s ) 和符号( n o t a t i o n s ) 的定义。它定义 了文档所需的标记，比如可在文档里使用的元素类型、这些元素之间可能的联系。 i e l e m e n t c u s t o m i z e 似p c d a t a i io c t o r ) 哐l e m e h r r10 c 1 o r n y ， n 。n j s ts h o e # r e q u i r e d 聋r e q u i r e d ， l 舯i s tc u s t o m i z ex m l - u n kc ；d a t a # f i x e d 。e x t e n d e o 。i n u n e ( r r u e i f a l s 日r r r u e f e m b e d i r e p l a c e i n e w ) 。n e w 。 i r n i s t i o c t o r u n k c d a t a # f i x e d 。1 0 c a l 0 r 。c d a l a # r e o u i r e d 图2 2 d t d 示例 x m l 语言作为一种标准语言得到的广泛应用和各大厂家的支持，必然有它自 身的优点存在。总的来说，m l 的优点主要体现在如下几个方面1 2 1 l ： - 可扩展性( e x t e n s i b i l i t y ) 7 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 x m 蜷承了s g m l 的许多关键特性，首先是良好的可扩展性。x m l 允许使用 者创建和使用自己的标记而不是h t m l 的有限词汇表，用户可以根据应用需要定 义自己的标记语言，也可以建立起一套特定行业标记语言，做为信息共享和数据 交换的基础。 - 形式与内容分离( c o n t e n ts e p a r a t e df r o mf o r m ) x m l 的形式和内容是分离的，这样可以让数据的收集者专注于数据处理，相 同的数据无需改动a p r 在不同的s l ( x m ls t y l el a n g u a g e ) 页面下呈现不同的 风格。同时，内容和形式的分离使x m l 文档在不同应用系统之间的转换变得非常 简单，用户要做的只是将两个不同x m l 文档的d t d ( d o c u m e n t t y p ed e f i n i t i o n ) 或x m ls c h e m a 进行映射。 _ 灵活性( f l e x i b i l i t y ) h t m l 很难进一步发展，因为它是格式、超文本和图形用户界面语义的混合， 要同时发展这些混合在一起的功能是非常困难的。x m l 提供了一种结构化的数据 表示方式，使得用户界面分离于结构化数据，w e b 用户所追求的许多先进功能在 x m l 环境下易于实现。 由于x m l 文档是自描述的，m l 文档中的数据可以被任何能够对x m l 数据 进行解析的应用所提取、分析和处理，并以所需格式显示。x m l 表示数据的方式 做到了独立于应用系统，并且可以实现数据的重用。x m 啷能用来表示那些以前 不被看作文档、但是对传统的数据库来说又过于复杂而难以处理的数据，例如树 状结构在x m l 中得到了很好的体现 平台无关性( ( f l a t i n d e p e n d e n c y ) x m l 是纯文本的，不存在平台问题，能通过各种网络协议在各种网络平台和 应用平台上传输和使用。x m l 处理工具可以轻松地读取并利用这些数据，这使得 x m l 成为一种非常理想的网际语言 简明性( c o n c i s e n e s s ) 8 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 x m l 具有简明性，它只有s g m l 约2 0 的复杂性，但却具有s g m 嘞能的约 8 0 的功能。x m l 比完整的s g m l 简单，易学易用。 x m l 不同于普通的文件格式，由于采用封闭式标签的办法将数据组织成树型 结构，以及d t d 和x m ls c h e m a 的存在，x m l 文档具有很强的健壮性。即使文 件内容部分丢失，剩下的部分仍然可以读取。 此外，x m l 要求标记配对、嵌套、严格遵守d t d 的规定，非常注重准确性。 严格的语法要求使m l 具有良好的可读性和可维护性。 正是由于x m l 的技术先进性，业界很快接受了这项由w 3 c 推荐、允许在未 知平台下进行数据通信和信息存储的技术。例如，微软在n 日- 中广泛的应用了 x m l 技术。作为一种通用数据格式，x m l 被用于从配置文件到元数据、从r p c 到对象串行化的多种应用场合。 2 2x m l 的有关技术规范 自从x m l l 0 规范发布之后。x m l 的有关技术规范不断涌现。w 3 c 在1 9 9 9 年先后推出- t n a m e s p a c e si n m l m l 中的名字空问) 。c s s 2a s s o c i a t i n g s t y l es h e e t sw i t hx m ld o c u m e n t s ( 将样式表关联至f j x m l 文档等推荐标准) 。与 x m l 有关的重要技术规范还包括d o m 、x s lx u n k 和x m ls c h e m a 等嗍。 2 2 1d o m 围绕x m l 出现的各种标准的应用编程接i a p i 对于x m l 应用开发来说无疑 是十分重要的，应用开发者可以使用这些标准的接口来获得和设置x m l 文档中的 元素、属性、数据内容等。在这些x m l 的应用编程接口中，最重要的是w 3 c 制 定的d o md o c u m e n t0 b j o c tm o d e l 文档对象模型。d o m 是基于文档的树状结 构的，它提供了用来表示x m l 文档和h t m l 文档的一组标准的对象、组合这些对 象的标准模型，以及存取和操纵它们的一个标准接口。d o ml e v e l1 已于1 9 9 8 年1 0 月推出，它是w 3 c 为x m l 文档和h t m l 文档制定的一个独立于平台和语言 的编程接口标准，使得程序和脚本能以标准的方式存取与更新文档的内容、结构 9 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 和样式。其中，d o ml e v e l1 的核，l , c o r e 部分提供了能表示结构化文档的一组 低层的基本接口集，并定义了用来表示x m l 文档的扩展接口。d o ml e v e l1 的 h t m l 部分在上述基本接口集的基础上定义适用于h t m l 文档的额外的高层接 口。d o ml e v e l2 建立在d o ml e v e l1 之上，给出了用来创建和操纵文档结构和 内容的一组核心接口，并提供一组可选模块，这些模块包含了为x m l 、h t m l 、 抽象视图、类属样式表、层叠样式表、文档结构的遍历、r a n g e 对象等特制的专 用接口。 d o m 的基本对象有六个：n o d e 、d o c u m e n t 、n o d e u s t 、e l e m e n t 、a f f d b u t e 和n a m e d n o d e m a p 。d o m 中的最基本对象是n o d e ，其他节点从这个节点继承。 所有这些n o d e 组成一颗文件树，它包含t x m l 文档的几乎全部信息。在结构化 文档中，信息是按层次化的树形结构组织的，所以结构化文档的模型的组织也必 然是树形的。d o m 文档的对象结构如图2 3 所示。 图2 3d o m 文档对象结构 可以看n o d e 是其中的核心，代表了文档树中的一个抽象的节点。有两个 辅助对象，其中n o d e l i s t 实现了一个节点的序列，用于表示有顺序关系的一组节 点，比如某个节点的子节点序列，它还出现在一些方法的返回值中，例如 g e t n o d e b y n a m e 这样的依靠名字搜索节点的方法。而n a m e d n o d e m a p 表示的 是一组节点和其唯一的名字的对应关系，这个对象主要用在属性节点的表示上。 其他对象是n o d e 的子类，d o c u m e n t 是d o m 树的根，它代表一个完整的x m l 文档。它会有些自己的子节点。至少应该有一个文档元素的子节点，这个节点 类型为e l e m e n t ，是x m l 文件最外层的根元素。e l e m e n t 是常用的节点，它还可 以组成以它为根的d o m 的子树。e l e m e n t 对象代表的是x m l 文档中的标签元素， 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 继承n o d e ，也是n o d e 的最主要的子对象。在标签中可以包含有属性，因而在 e l e m e n t 对象中有存取其属性的方法，而任何在n o d e 中定义的方法，也可以用在 e l e m e n t 对象上。a t t r i b u t e 是x m l 元素的属性，它的父节点必然是e l e m e n t ，它 的子节点有t e x t 和e n t i t y r e f e r e n c e 。a t t r i b u t e 是被看成包含它的e l e m e n t 对象的 一部分，它并不作为d o m 树中单独的一个节点出现。这个结构如图2 4 所示。 图2 4 d o m 树的结构 我们编程的时候，有一种简单的办法，就是把各个对象都看做是n o d e 对象。 实际使用的时候，用的最多的是e l e m e n t 时象，当然它也是n o d e 对象。只是在开 始的时候，我们需要创建一个d o c u m e n t 而已。以后关注的就都是e l e m e n t 对象 了，所以需要仔细的了解e l e m e n t 的结构。e l e m e n t 的核心在于和其他对象的关 联关系，了解了e l e m e n t 的结构，就可以对d o m 树进行各种操作，进而操作x m l 文件和文本。把对象信息持久化在其中，就相当于可以存取信息持久化的容器了。 e l e m e n t 结构如图2 5 所示。 1 1 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 图2 5e l e m e n t 对象的结构图 2 2 2x mls c h e m a 我们知道，d t d 缺乏对x m l 文档的内容及其语义的约束机制，这将限肯= j x m l 处理器进行有效的类型检验，应用软件开发者将不得不专门编写有关类型检验的 代码，因此有必要为x m l 建立一个更全面的有效性约束机制，使x m l 处理器更 好地进行有效性检验，这样就产生y x m ls c h e m al a n g u a g e 。 用x m ls c h e m al a n g u a g e 书写的s c h e m a 文档定义了相应x m l 文档的规 则，以约束其数据元素及其关系。首先s c h e m a 文档从数据结构和数据类型两方 面更严格地约束相应x m l 文档，它可以定义d t d 所无法定义的规则，而d t d 仅 从结构上对x m l 文档进行有限的约束。其次，d t d 语言有其独立的语法形式， 而x m ls c h e m al a n g u a g e 实际上是x m l 语言的一个应用，类似h t m l 与s g m l 语言的关系。因此，s c h e m a 文档本身就是一个x m l 文档，可以用x m i i 具进行 分析，这样s c h e m a 文档也就可以用现有的d t d 语言加以描述，它们之间的关系 如图2 6 所示。 曩臣j 钵孽曩 图2 6s c h e m a 文档与x m l 文档的关系 基于x m l 的用户界面管理的研究与实现 2 3x m l 应用开发技术 虽然人们对x m l 的某些技术标准尚有争议，但是人们已普遍认识到x m l 的 作用及用途，x m l 文档无疑将成为w e b 资源的重要组成部分，而且基于x m l 的 文档资源使w e b 搜索引擎的智能化变得容易起来。而且，x m l 能够用来建立 h t m l 所不能达到的多层w e b 应用。特别地，m l 在集成异构数据源、本地计算、 数据的多种显示、w e b 应用的互操作和集成等方面有重要应用。另外，数据交换 是x m l 的最重要的用途之一，x m l 使得不同计算机应用系统之间交换数据变得 容易起来，这是因为它的可扩展特性和文档中的元数据。特别地，x m l 在电子 数据交换、a g e n t 、软件设计元素的交换等方面有重要应用。然而，x m l 应用开 发通常涉及4 个方面。 - 构造x m l 标记语言 x m l 允许任何人创建他自己的标记语言，但是设计一个好的标记语言并非易 事。首先通过d t d 来设计标记，其次还要用自然语言解释这些标记的含义，以 便程序员能正确处理x m l 文档中的元素。然而，在很多场合，用x m l1 0 中规定 的d t d 来定义标记显得有些不够。另外，人们也希望用x m l 文档来定义标记结 构及约束，为此，要设计一个x m ls c h e m al a n g u a g e 以便用x m l 文档来定义 增强的d t d ，由m i c r o s o f t 及其合作伙伴提交的x m l - d a t a 正是这种语言的一个 典型代表。 一生成x m l 文档 生成x m l 文档的数据来源多种多样，可能来自数据库，也可能来自x m l 文 档，也可能是w e b 上的其它资源。x m l - q l 、s q l x 、x q l 等查询语言及相关技 术可用来生成x m l 文档。比如：s q l x s q l e m b e d d e di n x m l 嵌入x m l 中的结 构化查询语言，是一个嵌入x m l 中的s q l 语言，它为基于d o m 的应用程序提供 了一个存取关系数据库的简便方法。s q l x 接受一个用x m l 描述的查询，并把 他翻译成一个j d b c 调用序列，查询结果被转换为d o m 结构并返回。 一解释x m l 文档 解释x m l 文档可以通过使用d o m 或s a xs i