Construcción de Interfaces a Usuario: Toolkits
Niveles de Abstracción de un SI
Núcleo Funcional
Control del Diálogo
Objetos de Interacción
Sistema de Ventanas
Drivers
Control de losdispositivos físicos
Control de losrecursos E/S
Control de losobjetos de interacción
Control del secuen-ciamiento de las acciones del usuario -
Conocimiento del dominio
Incremento en elnivel de abstracción
Objetos de Interacción Objetos de Interacción (OI): abstracciones de
software representando conceptos sintácticos o semánticos en la interacción
‘widgets’ (X-Windows), “controles” (Macintosh, MS Windows), “objetos” (NeXTStep)
En muchos casos, establecen la forma de utilizar un dispositivo de input para ingresar un valor dado
Generalmente disponibles a través de bibliotecas (‘toolkits’).
Algunos ejemplos comunes de OI : Menúes Botones Barras de desplazamiento Cajas para ingreso de texto
Objetos de Interacción El comportamiento del OI está incluido dentro
de su implementación En principio, no puede ser modificado por el
operador El comportamiento puede ser adaptado, por medio
de la especificación de ciertos atributos Incluyen comportamiento de output e input:
output: comportamiento perceptible, en términos de propiedades visuales o auditivas
ej. forma, highlighting, sonido input: determina las acciones físicas que puede
realizar el operador ej. movimiento de iconos, selecciones en un menú
Objetos de Interacción Ocultan los detalles de bajo nivel
Los servicios provistos por los sistemas de ventanas poseen un nivel de abstracción demasiado bajo
Los eventos del usuario son convertidos en eventos con un nivel de abstracción mayor
ej. doble click comando de selección El proceso cliente es notificado del evento, pero no de
las acciones de bajo nivel efectuadas por el operador El cliente especifica las propiedades de la presentación,
pero la implementación específica es ocultada por el OI En general, los OI son incapaces de interactuar
directamente con otros OI La interacción debe ser efectuada por el control del
diálogo.
Objetos de Interacción: Ejemplo
Comportamiento determinado por la implementación del OI Especificado parcialmente por el operador y/o el proceso cliente
Unhighlightedunset
MouseEnter
Highlightedunset
MousePressed
Highlightedset
MouseReleased
Highlightedunset
MouseLeaves
Unhighlightedunset
Creación OI La creación y modificación de los OI es
realizada por medio de primitivas especiales No es posible acceder directamente a las
estructuras de datos de los OI El proceso cliente es responsable de colocar
y modificar los parámetros que determinen la apariencia y el comportamiento
Creación OI: Ejemplo (Athena Toolkit)
void Activate () {printf (“button was activated. \n”); }
void main (unsigned int argc, char **argv) {static XtCallbackRec callbacks[]= {
{Activate, NULL} };
static Arg args[] = {{XtNcallback, (XtArgVal)callbacks },{XtNlabel, (XtArgVal)”Hello World”},};
toplevel=XtInitialize(NULL,“Demo”,NULL,0,&argc,argv);
XtCreateManagedWidget(“command”, commandWidgetClass, toplevel, args, XtNumber(args));
XtRealizeWidget (toplevel);
XtMainLoop();}
Parámetros del widget
Callback
Creacióndel widget
Relación Sistemas de ventanas - OI
Proceso Cliente
Sistema de Ventanas
Presentación(modelo de output)
Eventos físicos(modelo de input)
Proceso Cliente
Sistema de Ventanas
Presentación(modelo deoutput)
Eventos físicos(modelo deinput)
Invocación de funciones(callbacks)
Coloc. Parámetros(colores, acciones, callbacks)
OI Estado
Especificación Look & Feel
Feedback léxico
Estados de un OI Con respecto a sus recursos físicos:
“Adquirido” (‘acquired’): recursos interactivos están asignados
“Liberado”(‘released’): sin asignar sus recursos interactivos ej. en su estado inactivo, un menú popup posee sus items
liberados. Al activarse el menú, se asigna un espacio de pantalla
(recurso) a los items del menú (los OI son adquiridos). Al seleccionarse un item del menú, los items desaparecen
(liberados) La adquisición y liberación dinámica permite compartir
recursos entre distintos OIs ej. permite el ahorro de espacio en pantalla
Si existen muchos OIs, la aplicación sólo puede adquirir algunos de ellos simultáneamente
Es posible compartir un mismo recurso por varios OI No en forma simultánea
Estados de un OI Con respecto a la aceptación de
eventos: “Habilitado”: acepta eventos del operador “Deshabilitado”: no acepta eventos del operador Los OI deshabilitados suelen ser presentados en
forma diferente ej. Items de un menú con menor contraste
No es conveniente liberar un OI deshabilitado La muestra de un OI deshabilitado indica al usuario
su localización usual, pero que actualmente no acepta eventos
Estados de un OI De acuerdo a si el operador está interactuando
con el OI “Activo”: en el momento en el que el operador está
interactuando con dicho OI Debe proveerse un feedback visual para indicar al
usuario que la aplicación está respondiendo a sus acciones
ej. cuando se presiona un botón, debe existir alguna indicación visual de que dicha presión tiene efecto.
Siempre debiera poder deducirse el estado actual del OI a partir de su representación visual actual
OI: tratamiento de eventos La forma del manejo de eventos
depende del toolkit particular. Métodos básicos:
‘Polling’ (Macintosh) El proceso cliente verifica los eventos disponibles,
y cuales de ellos son de interés para cada objeto de interacción
Callbacks (Xt) Rutinas asociadas con cada posible evento sobre
el OI
OI: Tratamiento de eventos Macintoshwhile (go) {
if (GetNextEvent(everyEvent, &myEvent))switch (myEvent.what) { case keyDown: .....; break; case mouseDown: wheremouse = FindWindow(myevent.where),
&whichwindow);switch (wheremouse) { case inDesk: .....; break; case inMenuBar: .....; break; case inContent: localwhere = myevent.where; GlobalToLocal(&localwhere); whereincontrol = FindControl(localwhere,
&whichwindow, &whichcontrol); if (whichcontrol != NIL) {
switch (whereincontrol) { case inButton: // lexical feedback of button} // end whereincontrol
} // end if (whichcontrol != NIL)} // end wheremouse
} // end myEvent.what} // end while(go)
OI: Tratamiento de eventos Definición de eventos de mayor nivel
X Toolkit: “acciones” definidas en términos de expresiones regulares
Expresiones basadas en eventos primitivos (mouse button up o down, key pressed, etc.)
El cliente define sus acciones de alto nivel en una ‘translation table’
El OI interpreta esta tabla para determinar que acción generar y cuál procedimiento invocar
OI: Definicion de nuevos eventos (Xt)
XtTranslations mytranstable; static void beep(Widget w,Xevent *event,String *params, int numparams){
Xbell(XtDisplay(w), 50);}static void quit (Widget w,Xevent *event, string *params, int numparams) {
exit (0);}static XtActionsrec myactionstable[] = {
{“beep”, beep}, {“quit”,quit}, }; static char mytranslations[] =
“<Key> Return: beep() \n\Ctrl<Key>J: beep() \n\Ctrl<Key>Q: quit()”;
XtAddActions(myactionstable, XtNumber(myactionstable));
mytranstable = XtParseTranslationTable(mytranslations);
w = XtCreateManagedWidget (...);
XtOverrideTranslations (w, mytranstable);
Asociación acción-procedimiento
Procedimientos
Tabla de traducción
Registro nueva acción
Compilación de la tabla
Instalación tabla en un widget
Composición de OI OI “compuesto”: OI que puede contener
otros OI “componentes” Conforman una jerarquía de OI La localización de un OI componente es
relativa a la posición del OI compuesto OI “contenedores” : OI compuestos sin
interacciones propias. Son los más simples de los OI compuestos
ej. Cajas de diálogo Pueden ser componentes de otros OI
contenedores
Administración de la geometría Administración de la geometría
Algunos toolkits proveen una administración automática de la geometría de los OI compuestos
ej. Xt Intrinsics, Andrew Idea básica: el OI contenedor es responsable por el
tamaño y posicionamiento de sus OI componentes Pueden existir negociaciones entre el OI contenedor
y sus componentes para administrar el espacio ej. un OI componente indica el tamaño mínimo
requerido En otros casos, pueden indicarse “restricciones”
entre los distintos OI componentes Algoritmos de ‘layout’
‘Fixed-Position Layout’ Cada OI componente es colocado en una posición
fija dentro del OI compuesto ej. cajas de diálogo Esta posición es expresada en términos de las
coordenadas del OI compuesto Los OI siempre permanecen en la misma localización
Modelo muy simple Utilizado por la mayoría de los toolkits
Pueden existir inconvenientes en el redimensionamiento de las ventanas
ej. Localización de un barra de desplazamiento, al modificar el tamaño de la ventana que la contiene
Para evitar esta situación, los sistemas asignan una posición fija al OI. Luego, permiten al sistema modificar esta posición ante un redimensionamiento
envían un mensaje al OI contenedor ante un redimensionamiento
Especificación con restricciones Las relaciones geométricas entre los OI
componentes son expresadas por medio de fórmulas (“restricciones”) ej. e.right = f. Left El redimensionamiento es administrado
automáticamente La especificación por medio de ecuaciones
no es muy sencilla
‘Struts & Springs Layout’ Simplificación del algoritmo de
restricciones Provee dos tipos de objetos para colocar
en los layouts “soportes” (‘struts’): objetos rígidos “muelles” (‘springs’): objetos comprimibles. Estos objetos pueden ser colocados para
expresar relaciones geométricas entre los OI componentes.
Puede ser especificado visualmente
‘Intrinsic Size Layout’ El tamaño intrínseco de cada OI es usado
como base para la asignación de espacio. Cada OI componente determina sus
necesidades de espacio, y se las informa a su OI contenedor
ej. items en un menú El OI compuesto calcula el espacio necesario
para contener a todos sus OI componentes Si existen más niveles de anidamiento, se
propagan las necesidades de espacio Algoritmo ‘bottom-up’ No trata los problemas de redimensionamiento
‘Variable Intrinsic Size Layout’ El tamaño es determinado por el operador, y los OI
deben adecuarse a dicho tamaño Consta de dos fases:
1. Fase ‘bottom-up’ Cada OI reporta sus necesidades de espacio, a partir de las
necesidades de sus OI componentes Los OI también pueden indicar las posibilidades de relajación
en dicho espacio ej. Cuanto más chico y/o más grande puede ser dicho espacio
2. Fase ‘top-down’ El espacio disponible es particionado entre los OI
componentes, de acuerdo a sus necesidades. Utilizado en TEX e Interviews. Se proveen objetos ‘glue’ para colocar entre OI
componentes Una variante de este algoritmo es utilizado en el AWT de
Java.
OI: ‘Resources’ Los OI proveen parámetros para especificar
algunos aspectos de apariencia y comportamiento
‘Resource files’: colección de parámetros Pueden ser editados por el operador En tiempo de ejecución, son procesados por el toolkit
para crear los OIs No necesitan ser compilados conjuntamente con el
código de la aplicación X Windows: archivos textuales
OI compuestos: UIL Macintosh:
editable con ResEdit (Macintosh Toolbox)
Resources Xt ## Draw: Class resource file the simple draw program
Draw*commands.columns: 1Draw*quit.label: QuitDraw*drawline.label: Draw LineDraw*drawrect.label: Draw RectangleDraw*movelineright.label: Draw Line RightDraw*movelineleft.label: Draw Line LeftDraw*canvas.xRefName: commandsDraw*canvas.xAddWidth: TrueDraw*canvas.xAttachRight: TrueDraw*canvas.xAttachLeft: TrueDraw*canvas.xAttachBottom: TrueDraw*canvas.xAttachTop: TrueDraw*canvas.xAttachRight: True
Vinculación aplicación / recursos Macintosh:
El código y los recursos son mantenidos en forma conjunta
Cada archivo contiene: ‘Data fork’: contiene datos, en una forma similar a un
archivo convencional ‘Resource fork’: contiene los recursos, identificados con
un nombre y un tipo. El SO provee rutinas para acceder a los recursos por su
nombre y/o tipo. Cada recurso es una secuencia simple de bytes
Mecanismo general y extensible Conteniendo los datos y recursos en un mismo archivo
evita la pérdida de los recursos de una aplicación
Vinculación aplicación / recursos X Windows:
No existe una vinculación estricta entre el programa y sus recursos.
Los recursos se encuentran en un directorio definido por la aplicación
MS Windows: Un compilador de recursos agrupa los
recursos, incorporándolos como un segmento de datos a un módulo ejecutable.
No se producen pérdidas de los recursos.
Herramientas para especificación de recursos Compiladores de recursos
Convierten una especificación textual en el formato del recurso
Generalmente provistas por los toolkits Los lenguajes de recursos son bastante sencillos y
primitivos
Herramientas de diseño de interfaces Programas interactivos que permiten diseñar
visualmente las interfaces Estas herramientas pueden:
Editar directamente los recursos Crear código fuente en formato textual, utilizado
posteriormente por el compilador de recursos.
Comunicación entre OIs ‘Pseudoevents’
Eventos creados para la comunicación entre objetos
No se corresponden con los eventos de input reales
Modelos básicos de comunicación: Callbacks (Motif, Xtk) Notificación al padre Modelo de conecciones
Comunicación entre OIs Callbacks
El código de los callbacks puede contener comunicaciones con otros OIs.
Las distintas interrelaciones entre los OIs no son fáciles de comprender
Notificación al padre Cada OI puede comunicarse con otro OI por medio
de su OI contenedorLos OI están restringidos a comunicarse con sus
padres Puede producir el envío de muchos mensajes
ej. si los OI están distantes, no relacionados por un único OI contenedor
Comunicación entre OIs Modelo de conecciones
Los objetos pueden comunicarse directamente entre sí. ej. una barra de desplazamiento puede invocar
directamente algún método sobre el editor de texto. El método exacto a usar en la comunicación puede no
ser conocido en el momento de programación Las interrelaciones entre los OIs deben ser provistas en
la inicialización ej. NeXTSTEP : usa 2 campos para establecer la
comunicación: Destino (widget que será notificado) Acción (identificación del método a invocarse). Estos valores son colocados en tiempo de ejecución
Los widgets no están restringidos a comunicarse con sus padres.
‘Toolkits’ Bibliotecas de OIs, disponibles para los
programadores Reusabilidad de comportamientos estandar Consistencia entre aplicaciones
desarrolladas con el mismo toolkitGeneralmente, proveen una cantidad
limitada de estilos de interacción• ej. cómo crear una barra de desplazamiento con
dos elevadores?Implementación costosa Pueden ser difíciles de usar
ej. cuál rutina utilizar en Macintosh Toolbox?
‘Toolkits’ Alternativas de implementación:
Utilizando los servicios provistos por el sistema de ventanas
Sus servicios son utilizados por el sistema de ventanas Macintosh:
El toolkit está implementado a bajo nivel La interfaz del sistema de ventanas (‘window manager’)
está construida con el toolkit. El ‘window manager’ puede utilizar las las rutinas
sofisticadas del toolkit para implementar su interfaz X Windows:
El toolkit se encuentra implementado por encima del WS Los ‘window manager’ deben implementar su propia
interfaz Pueden utilizarse varios toolkits (ej. Xt, Interviews,
Garnet, Tk)
X Windows
Programas de Aplicación
Toolkit
Window Manager
Window System
Paquete Gráfico
Macintosh / MS Windows
Programas de Aplicación
Toolkit
Window Manager
Window System
Paquete Gráfico
Intrinsics Nivel de software que permite la construcción
de diferentes toolkits Provee servicios básicos para los toolkits
ej. técnicas OO, control de layout Los widgets son implementados con estos servicios
como base Provee independencia del look&feel de la interfaz
Los widgets desarrollados sobre este nivel pueden tener cualquier apariencia y comportamiento
Cada toolkit particular determina un estilo de look&feel Inversamente, el look&feel de un determinado toolkit
podría ser implementado sobre distintos Intrinsics
Xt Intrinsics
Motif AthenaOpenLook
Xt Intrinsics InterviewsGarnet
Motif Motif Motif
X Toolkit (Xt) Intrinsics Provee un conjunto de clases básicas para
implementar toolkits (X-Windows) Establece un paradigma orientado a objetos No especifica ningún look&feel particular
Hardware
X Windows
Sistema Operativo
Xlib
OSF Motif
Aplicación
Xt Intrinsics
X Toolkit (Xt) IntrinsicsObject
RectObj
Core
Constraint
OverrideShell
TransientShell
ApplicationShell
TopLevelShell
Shell
WMShell
VendorShell
Composite
Widgets con interfaz con el adm. de ventanas
Widgets compuestos
OO, administración deespacio, bordes, ...
Widgets básicos
OSF / MotifObject
RectObj
Core
Constraint
OverrideShell
TransientShell
ApplicationShell
TopLevelShell
Shell
WMShell
VendorShell
Composite
XmMenuShell
XmDialogShell
XmDisplay
XmDrawingAreaXmFrameXmPanedWindowXmRowColumnXmScaleXmScrolledWindow XmMainWindowXmBulletinBoard
XmForm XmMessageBox XmSelectionBox
XmArrowButtonXmListXmScrollBarXmSeparatorXmTextXmLabel XmCascadeButton XmDrawnButton XmPushButton XmToggleButton
XmManager
XmPrimitive
XmManager
OPEN LOOK Intrinsics ToolkitObject
RectObj
Core
Constraint
OverrideShell
TransientShell
ApplicationShell
TopLevelShell
Shell
WMShell
VendorShell
Composite
MenuShell
NoticeShell
PopupWindowShell
Manager
CheckBox
ScrolledWindowRubberTileNonexclusivesFormFooterPanelExclusivesControlArea
Caption
TextFieldBulletinBoard
Primitive
OblongButton
Pixmap
MenuButtonAbbrevMenuButtonButtonGaugeScrollBarFlatSliderStaticTextTextEdit
RectButton
BaseWindowShell
Toolkits Procedurales Interfaz procedural Colección de procedimientos
ej. SunTools (SunView), Macintosh Toolbox Más sencillos de implementar que los
toolkits OO Es más sencillo proveer una interfaz con
múltiples lenguajes
Toolkits OO Forma más natural de pensar en OIs Los widgets pueden mantener un estado propio
Algunas tareas pueden ser realizadas automáticamente por el toolkit (ej. ‘refresh’)
Es posible crear nuevos tipos de OI Subclases
Alternativas de implementación Implementación de un sistema de objetos propio
ej. Xt, Andrew, Garnet Utilización de sistema de objetos existente
ej. Interviews (C++), NeXTStep (Objective C), Rendezvous (CLOS)
Interfaz general con la aplicación: callbacks Código dificil de mantener (alta cantidad de callbacks) Dificultades con la portabilidad (los toolkits pueden tener
diferentes protocolos de callbacks)
Toolkits Especializados Desarrollados para tipos específicos de
aplicaciones Educación: SUIT UI manipulación directa: Garnet Múltiples usuarios: RendezVous 3D: UGA, Inventor UI temporales: Ttoolkit Animación: Artkit Lenguajes interpretados: Tk Restricciones: Garnet, RendezVous, Amulet
Toolkits Virtuales OI “virtuales”: OI especificados
independientemente de la plataforma Intentan ocultar las diferencias entre los distintos
toolkits Los OI virtuales se corresponden con los OI reales de
cada toolkit También denominados “sistemas de desarrollo
‘cross-platform’” Portabilidad
Alternativas de implementación: Vínculos con los toolkits reales Reimplementación de los widgets en cada estilo
Toolkits Virtuales Vinculación con los toolkits reales
ej. XVT Provee una interfaz C++, vinculada a los toolkits reales Motif,
OpenLook, Macintosh, MSWindows, OS/2 Utiliza los widgets reales
El look&feel se comporta exactamente igual al toolkit real En general, se proveen solamente aquellas funciones que
están presentes en todos los toolkits Reimplementación de los widgets
ej. Galaxy, OpenInterface Proveen bibliotecas de OIs que se comportan de acuerdo a
cada plataforma En tiempo de ejecución, debe existir una biblioteca
grande Además de los widgets nativos de la plataforma, debe
incluirse la reimplementación de estos widgets en el toolkit virtual