Construcción de Interfaces a Usuario: Toolkits

Construcción de Interfaces a Usuario: Toolkits

Núcleo Funcional Control del Diálogo Objetos de Interacción Sistema de Ventanas Drivers Niveles de Abstracción de un SI Incremento en el nivel de abstracción Conocimiento del dominio Control del secuen- ciamiento de las acciones del usuario - Control de los objetos de interacción Control de los recursos E/S Control de los dispositivos físicos

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.

Mouse Enter Mouse Pressed Print Print Print Print Unhighlighted unset Highlighted set Highlighted unset Mouse Released Mouse Leaves Print Highlighted unset Unhighlighted unset Objetos de Interacción: Ejemplo • Comportamiento determinado por la implementación del OI • Especificado parcialmente por el operador y/o el proceso cliente

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(); } Callback Parámetros del widget Creación del widget

Relación Sistemas de ventanas - OI Especificación Look & Feel Proceso Cliente Proceso Cliente Coloc. Parámetros (colores, acciones, callbacks) Invocación de funciones(callbacks) Eventos físicos (modelo de input) Presentación (modelo de output) Feedback léxico OI Estado Presentación (modelo de output) Eventos físicos (modelo de input) Sistema de Ventanas Sistema de Ventanas

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 Macintosh while (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); Procedimientos Asociación acción-procedimiento 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: 1 Draw*quit.label: Quit Draw*drawline.label: Draw Line Draw*drawrect.label: Draw Rectangle Draw*movelineright.label: Draw Line Right Draw*movelineleft.label: Draw Line Left Draw*canvas.xRefName: commands Draw*canvas.xAddWidth: True Draw*canvas.xAttachRight: True Draw*canvas.xAttachLeft: True Draw*canvas.xAttachBottom: True Draw*canvas.xAttachTop: True Draw*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 contenedor • Los 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 toolkit • Generalmente, 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)

Programas de Aplicación Toolkit Window Manager Window System Paquete Gráfico X Windows

Programas de Aplicación Toolkit Window Manager Window System Paquete Gráfico Macintosh / MS Windows

OpenLook Motif Motif Motif Motif Athena Xt Intrinsics Garnet Interviews Xt Intrinsics 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

Aplicación OSF Motif Xt Intrinsics Xlib X Windows Sistema Operativo Hardware 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

Object OO, administración de espacio, bordes, ... RectObj Core Composite Shell Constraint Widgets básicos OverrideShell WMShell Widgets compuestos VendorShell Widgets con interfaz con el adm. de ventanas TransientShell TopLevelShell ApplicationShell X Toolkit (Xt) Intrinsics

Object RectObj Core Composite Shell Constraint OverrideShell WMShell VendorShell TransientShell TopLevelShell ApplicationShell OSF / Motif XmPrimitive XmArrowButton XmList XmScrollBar XmSeparator XmText XmLabel XmCascadeButton XmDrawnButton XmPushButton XmToggleButton XmManager XmManager XmMenuShell XmDrawingArea XmFrame XmPanedWindow XmRowColumn XmScale XmScrolledWindow XmMainWindow XmBulletinBoard XmDialogShell XmDisplay XmForm XmMessageBox XmSelectionBox

Object RectObj Core Composite Shell Constraint OverrideShell WMShell VendorShell TransientShell TopLevelShell ApplicationShell OPEN LOOK Intrinsics Toolkit Primitive AbbrevMenuButton Button MenuButton Manager Gauge OblongButton Caption ScrollBar RectButton CheckBox Flat ControlArea Slider Exclusives StaticText FooterPanel TextEdit MenuShell Form Pixmap NoticeShell Nonexclusives PopupWindowShell RubberTile ScrolledWindow BaseWindowShell BulletinBoard TextField

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

Construcción de Interfaces a Usuario: Toolkits