未来GUI及其应用的研究(1) -- 原型和框架(1)--我们需要什么样的原型

1. 原型的重要性

原型的重要性在于，对于所有参与者来说，原型就是一个锚，把所有参与者都锚在一个目标之上，不至于出现偏差。

就像我们给葡萄藤搭的架子，是沿着向上延伸到基础和框架。

原型的另外好处是，它可以先行做很多可行性的验证，可以给开发者和客户带来信心和希望。

好的原型，以及可以在该原型基础上衍生的程序和应用，对一个UI组件库的推广和应用，有直接推动的作用。

一个好的开始，更容易让人接受；而原型已经事先考虑了开发中可能遇到的情况，可以从原型提供的各种示例和程序中，找到解决问题的办法，

从而，让开发人员更有信心做出好的界面来。

2 原型要做什么？

一个手机到原型，自然要有主菜单、电话、通讯录、短信等等基本的应用，而一个什么都不针对的原型，它应该包括的有：

1. 启动画面
2. 主界面，或者是主菜单，能够显示图标，进入到其他程序
3. 系统级应用，比如：
   1. 文件浏览器
   2. 系统设置，如时间日期，语言设置、主题、用户管理等
   3. 设备管理，包括设备的查看和管理，如内存或者flash，屏幕、电池管理等
   4. 应用程序管理，一些应用的安装、卸载等
4. 一些常用的应用，如：
   1. 计算器
   2. 记事本
   3. 备忘录
   4. 闹钟
   5. 日历
   6. 相册
   7. 等等
5. 一些领域内常见的应用，如：
   1. 音频播放器
   2. 视频播放器
   3. 收音机
   4. TV
   5. 浏览器等

这是从需求的角度上分析。无论这样的系统，是应用在手机（山寨机），MP3、MP4、学习机等民用产品上，还是用于一些工业控制、医疗设备等工业设备上，只要稍微复杂一些，总是是离不开这些东西的。

工业控制和医疗、军工、安全等行业，它们的UI相对简单而且需求各异。我虽然了解不多，但是，除了上面原型中，一些具体应用和这些领域有很大差异外，其余的应用的管理等方面还是一致的。

实际上，界面是容易做的，简单的逻辑也很容易编写，但是，把他们放在一起，形成一个完整的程序，就需要仔细考量了。

从外观看起来，原型相当于一个小的完整的操作系统。但是，它和普通的操作系统还有很大的区别。它实际上是外部的UI和UX的外壳，负责管理所有和UI和UX相关的内容。

3. 原型的框架

除去对具体应用的考虑，一个合理的框架是一个原型或者说一个系统重要的灵魂。

1. 这样一个原型的框架，至少应该包括如下内容：
2. 对模块和应用的管理，包括应用的安装和卸载
3. 管理应用之间的通讯和相互调用
4. 构建统一的界面元素，管理统一的外观和主题
5. 管理语言及其切换
6. 构建统一的应用界面框架
7. 为各种系统调用，提供统一的接口

3.1 应用程序的枚举

枚举已经安装的应用程序，获得他们的信息，这些有：

1. Name，应用程序的名字，内部使用
2. Version,
3. Caption，显示使用提供多种语言
4. Description，描述，提供多种语言
5. Icons，应用的图标，可以有多个，比如，大、中、小分辨率的图标等
6. Path，安装的位置等

3.2 应用程序的安装和卸载

这需要考虑两类程序，一类是和系统固定在一起，不能卸载的；一类是第三方开发，可以在系统安装后添加和删除的。

在很多嵌入式应用，他们和系统编译在一起，不能动态卸载和安装。所以，我们首先考虑静态的安装和卸载

3.2.1 静态安装和卸载

静态的安装和卸载是发生在开发和编译期。这些情况下，需要考虑它们对编译选项的影响。

我们的系统，可以运行在多进程内部，也可以运行在一个进程内部。所以，在多进程的情况下，每个应用可以单独编译和加载；而在多进程的情况下，则是编译在一起的。

但是，不管是那种情况，我们都采取单独编译，最终合成的办法。这就是说：

如果是多进程的情况，

1. 系统的基础库（UI库等）以动态库方式编译
2. 每个应用（包括启动画面等，都是以应用程序的方式提供）都编译成可执行程序
3. 最后安装时，所有应用及其资源都放在统一的目录下

如果是单进程的情况，

1. 系统的基础库（UI库等）以静态库的方式编译
2. 各个应用都编译为静态库
3. 自动生成静态的应用程序列表
4.  最后链接为一个统一的程序

以上两种情况，依赖于一个应用描述文件：apps。apps是一个xml的描述文件，使用xml的方法描述上面我们提到的应用程序的信息。

这个apps文件，在静态安装的时候，有很大的作用：

1. 编译脚本根据该文件，生成一个Makefile，包括了那些应用应该被编译，应该如何被链接。根据是多进程还是单进程的区别，可以生成不同的脚本
2. 生成一个c或者c++的源代码文件，这个源代码文件，定义一个应用程序列表的数据结构，这个数据结构中，除了包含应用程序的名称信息外，还需要包含其入口函数的地址（仅对单进程有效）

apps文件相当于一个全局的配置文件，在其中添加或者减少app的描述，就能影响到编译脚本，从而在静态情况下，完成对应用的添加和删除。

3.2.2 动态的安装和卸载

动态的安装和卸载，同样也涉及到多进程和单进程。

在多进程的情况下，可以通过安装单独的文件来实现；在单进程的情况下，可以通过动态库的方式来实现；而如果系统支持脚本，则可以通过脚本引擎直接加载的方式来实现。

无论是那种方式，都需要安装和注册的过程，其方法，可以通过一个简单的配置文件来解决：安装时，把信息写入到配置文件中，并保留path数据内容，让系统直接从path处加载对应的代码。

可以设定一个类型，表示应用的接口，如可执行程序，动态库，脚本库等。如，使用类似mimetype的方法定义：

execute/exe|so等 表示所有可执行程序或者是动态库

script/lua 则表示该程序是脚本，用lua解析等

卸载的方法通上。

这两种应用程序在查询时，应该区别对待

3.3 应用程序间的相互调用

应用程序间，存在很多相互的调用，有些应用，是专门以服务的形式存在。

分析应用程序之间的调用，存在有几种：

1. 一种应用，启动另外的应用，暂时接替自己来运行。如照相程序，拍照后，转入到相册程序中，启动它来浏览拍照的图片等。我们称为父子程序。这种情况下，父程序隐入后台，暂时不在做什么事情，而子程序出现在前台，直到它退出。
2. 嵌入式应用。很类似windows的OLE程序，子程序和父程序似乎嵌入到其中，没有区别一样。这种比较常见的是音频和视频播放。如在资源管理器中预览视频等。子程序在父程序的一个窗口内运行。父程序可以随时取消或者杀死对应的程序

第一种相互调用，很类似函数的调用，传递参数，然后得到返回值；第二种应用，则很类似一个控件，或者，类似一个COM的调用。

3.4 UI应用和非 UI应用的相互调用

大部分系统，都不会简单的显示界面，而是要和系统做大量的数据传递。通常这种情况下，会以两种方式进行数据传递：

1. 进程间的数据传递
2. 线程/任务之间的数据传递

传递的方法，有可以分为：

1. 同步传递
2. 异步传递

很多情况下，很多和底层交互的代码都是写好的，有些已经提供了通讯的方法，这种情况下，就需要封装他们的调用方法了。

3.5 文件类型的注册和浏览

很多场合都会涉及到文件的管理，比如，浏览文件，打开一个文件等。这种情况下，需要实现文件类型和应用的关联。

按照windows的做法，以后缀名判断文件的类型即可。

这就需要建立一个文件类型和应用的关联。

也是可以通过静态、动态两种方式来添加的。

每个应用程序可以注册自己可以处理的数据类型。这种类型的描述有 

1. 应用程序的名字
2. 应用程序希望的参数格式
3. 文件的图标，包括多种分辨率
4. 获取预览的接口
5. 嵌入式浏览的接口

我们以$f表示的文件的全路径名，如  "-o $f" 等，表示应用程序以这种方式启动

当我们浏览一个文件时，如果应用程序支持即时的预览，如，在预览时，从应用程序获取预览的图片；

如果可以一个文件是可以嵌入浏览的，则，可以直接进行嵌入浏览。比如音频和视频就可以在资源管理器中直接播放。

3.6 统一的风格

统一的风格包括两种：

1. 界面的元素一致性，比如，所有按钮，其外观和行为都一样
2. 统一的界面框架，如统一的背景、大小、标题栏等 

但是这不是唯一的。有的时候，也会做一些和统一相背的风格和界面。

3.7 国际化

国际化的支持，是必不可少的。

国际化的支持，主要涉及语言、时间日期格式，货币格式，地址格式等，和国际化相关的内容。

考虑到阿拉伯文等一些从右到左的文本，则需要考虑一些元素的定义，如，文本框默认就要设置为右对齐而不是左对齐。

另外，一些图片，可能带有文字或者国家特色，也是需要更换的。

这些这涉及到资源的管理了。在资源管理中，需要考虑到国际化的支持。

3.8 Timer和Alarm服务

Timer和Alarm是非常重要的服务。比如，显示一个提示框，N秒后自动关闭。或者是增加一个提醒功能等。

Timer服务可能会执行一次，或者多次，需要主动注册，只是当前有效；Alarm则是一旦设置，及时系统退出，也会一直存在。一些设备，如手机，会保存一定的电量，在关机时，也可以启动alarm。

很多GUI库提供了timer服务。但是很多设备也有硬件的Timer。硬件的Timer效果更好些；Alarm也是很多硬件都提供的。

对于我们来说，Alarm的添加、删除以及动作，都是框架需要解决的问题。

3.9 应用程序信息接口

应用程序应该记住上次用户的状态，以便下次进入时，可以恢复用户的状态。或者，用户会做一些设置，需要自动保存。

我们当然可以把这些丢给应用程序自己去保存。但是，这样做，会使得应用的开发和管理比较困难。而且，如果更换用户（比如一些需要多人操作的设备），

这时，让应用自己保存信息，就显得很麻烦了。

所以，需要提供一种配置信息的保存和读取机制，可以自动区分应用程序和当前的用户。应用程序需要做的，就是读写信息到里面。

这和windows的注册表比较类似。对于应用程序来说，全局只有一份。

3.10 自动记忆服务

自动记忆和自动补全功能，在PC上很常见，但是在嵌入式设备中，还不是很多见。这种功能很有用，尤其是嵌入式设设备上，大多数输入不便。

如果能够自动记忆，并放在文本框这种需要输入的界面元素中，自动记忆的功能将很有用。

3.11 复制粘贴服务

这没什么好说的。用的很多。

3.12 统一的输入法管理

输入法也是非常重要的一部分。它的管理，也是全局性的。而且，很多情况下，也需要外部代码的介入。