基于XML和XSD的通用GUI生成器研究

计算机研究与发展　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　

ＩＳＳＮ　１０００—１２３９／ＣＮ　１１－１７７７／ＴＰ　

４９（４）：８２６－８３２，２０１２　

基于ＸＭＬ和ＸＳＤ的通用ＧＵＩ生成器研究　

姜劲松　严　坤　倪桂强　何　明　杨　波　

（解放军理工大学指挥自动化学院　南京　２１０００７）　

（ｈａｉｔｉａｎ１９８００１２０＠１６３．ｃｏｒｎ）　

Ｇｅｎｅｒｉｃ　ＧＵＩ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＸＭＬ　ａｎｄ　ＸＳＤ　

Ｊｉａｎｇ　Ｊｉｎｓｏｎｇ，Ｙａｎ　Ｋｕｎ，Ｎｉ　Ｇｕｉｑｉａｎｇ，Ｈｅ　Ｍｉｎｇ，ａｎｄ　Ｙａｎｇ　Ｂｏ　

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｍａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＰＬＡ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００７）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｆａｓｔ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ＧＵＩ（ｇｒａｐｈ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ｒａｉｓｅｄ　ｂｖ　

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａ　ＧＵＩ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＸＭＬ　ａｎｄ　ＸＳＤ（ＸＭＬ　ｓｃｈｅｍａ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　

ｌａｎｇｕａｇｅ）．Ｉｔ　ｉｓ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　ｐａｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｄｅａ　ｏｆ　ｄｅｐｔｈ　ｒｅｃｕｒｓｉｏｎ　

ａｎｄ　ｗｉｄｔｈ　ｒｅｅｕｒｓｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｉｓ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ａ　ＧＵＩ　ｄｅｓｉｇｎｅｒ　ａｎｄ　ａ　ＧＵＩ　ｐａｒｓｅｒ

Ｓｅｍａｎｔｉｃｓ　ｏｆ　

．

ｂｏｔｈ　ｌａｙｏｕｔ　ａｎｄ　ｄａｔａ　ｍｏｄｅｌ　ａｒｅ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｉｅｒａｒｃｈｙ　ｓｔｙｌｅ　ａｎｄ　ｄａｔａ　ｍｏｄｅｌｓ　ｏｆ　ｇｒｏｕｐ，　

ｕｎｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｕｍｅｒａｔｏｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　Ｏｆ　ｒｏｕｔｅｒ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　

ｓｈｏｗｎ，ｉｎ　ｗｈｉｃｈ　ＧＵＩ　ｃａｎ　ｂｅ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｉｎ　Ｊａｖａ　ａｎｄ　Ｃ＃ｌａｎｇｕａｇｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｍａｎｔｉｃ　ｖａｌｉｄｉｔｙ　ｏｆ　ｉｎｐｕｔ　

ｄａｔａ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｈｅｃｋｅｄ　ａＩｓｏ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｇｒａｐｈ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＧＵＩ）；ＸＭＬ；ＸＳＤ；ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｇｅｎｅｒｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；　

ｓｅｍａｎｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｍｏｄｅｌ　

摘要　为了满足应用软件对图形用户界面（ｇｒａｐｈ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＧＵＩ）快速变更的需求，提出了基于　

深度递归和广度递归思想的持久化和解析算法，设计了基于ＸＭＬ和ＸＳＤ（ＸＭＬ　ｓｃｈｅｍａ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　

ｌａｎｇｕａｇｅ）的ＧＵＩ生成器．该生成器包括设计器和解析器，支持层次化的界面样式语义以及组、联合、枚　

举等数据模型语义．最后，给出了应用示例，使用Ｊａｖａ和Ｃ＃语言分别解析了采用该生成器定制的某网　

络入侵检测系统的路由器对象，同时可以验证用户输入数据是否符合约束语义．　

关键词　图形用户界面；ＸＭＩ　；ＸＳＤ；递归算法；通用生成器；数据模型语义　

中图法分类号ＴＰ３１１　

软件规模的扩大、复杂性的增加以及用户界面　

需求的快速变更，耗费了开发人员大量的时间和精　

力．因此，研究并设计可以适应需求快速变更、具备　

跨语言和跨平台特性的ＧＵＩ生成器是具有实际工　

程意义的．　

～

种描述图形用户界面的ＸＭＬ语言ＭＸＭＬｌ】］，并　

发布了基于ＭＸＭＬ的开发环境Ｆｌｅｘ；Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司　

在其Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统Ｌｏｎｇｈｏｒｎ中使用了ＸＡＭＬ　

语言ｌ２　的图形用户界面引擎Ａｖａｌｏｎ；Ｍｏｚｉｌｌａ开发　

小组专门为Ｍｏｚｉｌｌａ浏览器的定义开发了一种用于　

描述用户界面的语言ＸＵＬ［３ｊ．这些语言的共同点是　

基于ＸＭＬ语言来设计的，而ＸＭＬ语言可以从　

ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ中生成．因此，以ＸＭＬ及其模式文件　

ＸＳＤ协同构建跨语言ＧＵＩ生成器是可行的．　

由于构成ＧＵＩ的各种元素具有的层次和嵌套　

关系，与ＸＭＬ文档中元素和属性之间的关系类似，　

使用ＸＭＬ来描述图形用户界面是较有效的方法．　

Ｍａｅｒｏｍｅｄｉａ公司针对其独有的Ｆｌａｓｈ技术，发布了　

收稿Ｆｔ期：２００９　１１　２９；修回日期：２０１卜Ｏ７　Ｏ４　

基金项目：国家自然科学基金项目（６０６０３０２９）　

姜劲松等：基于ＸＭＬ和ＸＳＤ的通用ＧＵＩ生成器研究　８２７　

类型，且不支持面向多种平台的解析．　

１　相关研究　

Ｒａｄｈａ等人ｌ＿４　提出的基于ＸＳＤ的通用ＧＵＩ生　

成器可以将ＸＳＤ模式文件生成不同语言，如Ｊａｖａ，　

（Ｘ）ＨＴＭＬ，ＷＭＬ等渲染的图形用户界面．但此生　

成器支持的界面语义有限，如界面层次性及枚举属　

性的语义等就无法表示．Ｊｏｓｅｐｈ等人　提出的基于　

模式图的ＸＳＤ模式生成器方法充分考虑了关系数　

据的语义，利用ＸＳＤ中的ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ，ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ等　

结合了ＸＭＬ语言、ＸＳＤ语义及面向多终端的　

思想，本文提出了开发通用的ＧＵＩ生成器，可以使　

用不同语言如Ｃ＃，Ｊａｖａ，ＸＨＴＭＬ，ＷＭＬ进行界面　

的展示，并且通过ＸＳＤ模式验证界面输入数据的有　

效性．　

２基于ＸＭＬ和ＸＳＤ的通用ＧＵＩ生成器的　

设计与实现　

基于ＸＭＬ和ＸＳＤ的通用ＧＵＩ生成器（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　

ＧＵＩ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＸＭＬ　ａｎｄ　ＸＳＤ。ＸＵＧＴ）　

元素表达了继承、关联、聚合等关系；Ｌｎ等人Ｌ６］提　

出了基于语义约束的从ＸＭＬ到关系模式的映射方　

法，该方法利用函数依赖、ＤＴＤ模式等语义从概念　

包括两部分：基于ＸＭＬ和ＸＳＤ的ＧＵＩ设计器　

（ＧＵＩ　ｄｅｓｉｇｎｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＸＭＬ　ａｎｄ　ＸＳＤ，ＸＧＤ）和　

和形式上定义了域约束、选择约束、索引约束类型，　

对本文ＧＵＩ生成器语义的设计提供了参考．Ｍｏｒｉ　

等人ｌ７　提出了基于多逻辑描述的多终端界面设计方　

法，对用户界面进行了３层抽象，建立了任务模型，　

并扩展ＴＥＲＥＳＡ软件平台开发了面向多终端的界　

基于ＸＭＬ和ＸＳＤ的ＧＵＩ通用解释器（ＸＧＰ，　

ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ＧＵＩ　ｐａｒｓｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＸＭＬ　ａｎｄ　ＸＳＤ）．　

利用ＸＧＤ设计软件ＧＵＩ后，ＸＧＤ会将其持久　

化到一套ＸＭＬ文件：ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ，ＸＧＵＩＶａｌｕｅ及　

ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ．ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ存储界面控件的布局　

面生成器．清华大学的彭世新等人　提出了一种　

Ｓｃｈｅｍａ驱动生成用户界面的技术，该技术使用　

Ｓｃｈｅｍａ灵活的数据结构，利用Ｊａｖａ语言开发转换　

工具，目前应用在电子表单生成及数据处理引擎中，　

但该文提出的工具描述数据的能力有限，不支持复合　

信息，ＸＧＵＩＶａ１ｕｅ存储控件中需要输入的值，　

ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ存储输入值的约束信息，三者通过唯　

一

的关键字关联，形成一个抽象后的ＧＵＩ整体描　

述，如图１所示：　

ＸＯＵＩＬａｙｏｕｔｌ　ｒｔ　ｎａｍｅ｝　——　

！　

—

＿＿［互

厂＝＝＝＿＝＝＝＿　

Ｉ：：：：＝　：　

—

Ｉ　ＸＯＵＩＳｃｈｅｍａ］　—臣　圃　

丝　　ｌ

—

ｎｓｔａｉｎＣｄｅ　ｃ卜＿－　

厂　

一

Ｉ　ｇｌｏｂａｌ＿ｅｌｅｍ洲ｌ’＿－１　

Ｉ　

——　

　Ｉ……　

ｌ…一…ｌ　ｌ广＝＝Ｚ＝＝＝　

Ｌ——＿ｒ＿　

ｖａｌｕｅ

＿

ｔｙｐｅ卜＿ｒ＿１　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｌ　

ＸＧＵＩＶａｌｕｅ　ｌ　Ｈ！　丝ｌ　

ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ　ｄｅｓｃｌ　

Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ＧＵＩ．　

图１抽象后的ＧＵＩ整体描述　

２．１　ＸＧＤ的设计与实现　

图形界面语言的特点，屏蔽不同编程语言控件库的　

经过比较归纳，在参考了多种基于ＸＭＬ描述　

差异，将ＧＵＩ控件抽象为３类：名控件、值控件和容　

８２８　计算机研究与发展２０１２，４９（４）　

器控件，定义如下：　

定义１．名控件（ｎａｍｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ＮＣ）．指一般用　

以显示文本的标签类控件，如Ｊａｖａ　ＳＷＴ的ＪＬａｂｅｌ，　

提供承载ＮＣ和ＶＣ的控件，分为普通容器和组容　

器．普通容器是指具备基本承载能力的容器，不能扩　

展容器数量；组容器可以定义容器容量，分为固定　

（ｆｉｘ）、随机（ｒａｎｄｏｍ）和索引（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）３种方式；采　

Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｃ＃的Ｌａｂｅｌ控件等．　

定义２．值控件（ｖａｌｕｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｖｃ）．指供用户　

输入值的控件，如Ｊａｖａ　ＳＷＴ中的ＪＴｅｘｔＢｏｘ，　

ＪＲａｄｉｏＢｕｔｔｏｎ，ＪＣｈｅｃｋＢｏｘ，Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｃ＃中的ＴｅｘｔＢｏｘ，　

ＤａｔｅＰｉｃｋｅｒ，ＣｈｅｃｋＬｉｓｔＢｏｘ等．　

用工厂模式生成控件及代理（ｐｒｏｘｙ）类，使用代理模　

式控制对控件的访问并进行相应的数据约束处理，　

利用组合模式形成复杂控件，完善容器控件的类型．　

ＸＧＤ的类结构如图２所示：　

定义３．容器控件（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ＣＣ）．指　

Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｆｉｇｕｒｅ　ｏｆ　ＸＧＤ　ｃｌａｓｓ　

图２　ＸＧＤ类结构图　

控件与相应的ｐｒｏｘｙ互相索引，ｐｒｏｘｙ承载了　

ＷｒｉｔｅＣｏｎｔａｉｎｅｒＬａｙｏｕｔ（ｓｏｎ

ｎｏｄｅ）；　

其映射控件对象的数据约束信息，为ＶＣ和ＮＣ提　

ｅｌｓｅ　ｉｆ（ｓｏｎｎｏｄｅ　ｉｓ　Ｖａｌｕｅ）　

—

供约束信息和容量信息，丰富了ＧＵＩ的语义．　

２．１．１　ＧＵＩ界面元素持久化到ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ布局　

文件　

ＷｒｉｔｅＶａｌｕｅＬａｙｏｕｔ（ｓｏｎ

ｎｏｄｅ）；　

ｅｌｓｅ　

ＷｒｉｔｅＮａｍｅＬａｙｏｕｔ（ｓｏｎｎｏｄｅ）；　

采用ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ文件描述界面的布局信息．　

算法Ｌａｙｏｕｔ—Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ采用深度搜索思想从根控件　

的代理进行扫描，依次向叶节点搜索，根据不同的节　

／＊ｗｒｉｔｅ＊＊Ｌａｙｏｕｔ——分别处理不　

同类型的代理对象，包括名控件、容　

器控件及值控件＊／　

ｅｎｄ　

ｅｎｄ　

点类型（如容器节点、值节点等）分别处理．　

算法１．持久化到ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ的深度搜索算　

法Ｌａｙｏｕｔ—Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ．　

ＷｒｉｔｅＣｏｎｔａｉｎｅｒＬａｙｏｕｔ，ＷｒｉｔｅＶａｌｕｅＬａｙｏｕｔ及　

输入：根控件的代理对象ｒｏｏｔ—ｎｏｄｅ．　

ｂｅｇｉｎ　

ｆｏｒ　ｅａｃｈ　ｓｏｎｎｏｄｅ　ｏｆ　ｒｏｏｔ

０　Ｐ一￣ｃｈｉｌｄｒｅｎ　

—

ＷｒｉｔｅＮａｍｅＬａｙｏｕｔ　３种方法均要描述控件的布局　

信息，如ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｓｉｚｅ等．但不同点是ＶＣ需要处理　

输入值及其约束信息，ＣＣ需要处理容器的容量属性．　

２．１．２　ＧＵＩ持久化到ＸＧＵＩＶａｌｕｅ值文件　

ＧＵＩ设计完毕后需要保存ＶＣ信息，包括对象　

属性名和值．ＸＧＵＩＶａｌｕｅ文件的作用是保存用户定　

制的属性默认值．该算法的设计思想是递归遍历控　

件树，遇到ＶＣ即存储相应信息，相对于布局和约束　

ｂｅｇｉｎ　

ｉｆ（ｓｏｎ

ｎｏｄｅ一￣ｓｏｎｌｉｓｔ－－￣ｃｏｕｎｔ！一Ｏ）　

—

Ｌａｙｏｕｔ

Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ（ｓｏｎ

ｎｏｄｅ）；／＊递归　

处理子代理对象＊／　

ｅｌｓｅ　ｉｆ（ｓｏｎ　ｎｏｄｅ　ｉｓ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）　

姜劲松等：基于ＸＭＬ和ＸＳＤ的通用ＧＵＩ生成器研究　８２９　

信息比较简单，不再赘述．　

２．１．３　ＧＵＩ持久化到ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ约束文件　

／＊Ｑ甜ｇ　Ｐｃ０７２　口　ｎＰｒ表示容器队列，采　

用广度遍历，需要将遍历的兄弟容器入　

队＊／　

Ｗｒｉｔｅ　ｓｅｈｍｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｃｏｎｔａｉｎｅｒ　ｎｏｄｅ．　

为了使ＧＵＩ具备更丰富的语义，使用代理对象　

存储每个类型控件的约束信息及事件信息，包括数　

据类型、数据长度、单位、容器类型、容器索引等，为　

界面元素提供了强大的值描述能力．　

每一个ＸＳＤ文档有且只有一个根元素Ｓｃｈｅｍａ．　

Ｓｃｈｅｍａ节点包含全局元素、全局类型等，全局元素包　

含的子节点类型有元素（ｅｌｅｍｅｎｔ）、复杂类型（ｃｏｍｐｌｅｘ＿　

ｅｌｓｅ　ｉｆ（ｓｏｎｎｏｄｅ　ｉｓ　Ｖａｌｕｅ）　

——

ＱｕｅｎｅＶａｌｕｅ．Ａｄｄ（ｓｏｎ—ｎｏｄｅ）；　

／＊ＱｕｅｎｅＶａｌｕｅ表示值队列，采用广　

度遍历，需要将遍历的兄弟值代理人　

队＊／　

ｔｙｐｅ）、简单类型（ｓｉｍｐｌｅ—ｔｙｐｅ）、组（ｇｒｏｕｐ）、属性组　

（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ

—

ｇｒｏｕｐ）、注释（ａｎｎｏｔａｔｉｏｎ）等　．　

利用广度搜索的思想将控件对应的ｐｒｏｘｙ持久　

化到ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ模式文档中，算法Ｓｃｈｅｍａ—　

Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ和ＣｏｎｔａｉｎｅｒＳｃｈｅｍａ—Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ如下．　

算法２．持久化到ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ文档的递归算　

法Ｓｃｈｅｍａ—Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ．　

输入：代理树的根节点ｒｏｏｔ—ｎｏｄｅ．　

ｂｅｇｉｎ　

ＣｏｍｍｏｎＲｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ（）；／＊写通用类型的约束　

信息＊／　

ＧｌｏｂａｌＥｌｅｍｅｎｔ（ｒｏｏｔ

ｎｏｄｅ）；／＊写对象全局元　

素＊｛　

ｆｏｒ　ｅａｃｈ　ｓｏｎｎｏｄｅ　ｏｆ　ｒｏｏｔ

ｎｏｄｅ　

——

ｂｅｇｉｎ　

ｉｆ（ｓｏｎ

——

ｎｏｄｅ　ｉｓ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）　

ＣｏｎｔａｉｎｅｒＳｃｈｅｍａ

—

Ｓ８ｒ　口Ｚ　Ｐｒ（ｓ０　ｎｏｄｅ）；　

ｅｌｓｅ　ｉｆ（ｓｏｎ

—

ｎｏｄｅ　ｉｓ　Ｖａｌｕｅ）　

ＶａｌｕｅＳｃｈｅｍａ

—

ＳＰｒ　ｎＺ　Ｐｒ（ｓ０　

ｎｏｄｅ）；　

／＊＊＊Ｓｃｈｅｍａ—Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ表示将相应代　

理对象的约束信息写到ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ　

文件＊／　

ｅｎｄ　

ｅｎｄ　

算法３．持久化容器模式的广度搜索算法　

ＣｏｎｔａｉｎｅｒＳｃｈｅｍａ

——

Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ．　

输入：代理树的根节点ｒｏｏｔ

—

ｎｏｄｅ．　

ｂｅｇｉｎ　

ｃｏｕｎｔ—ＧｅｔＣｏｎｔａ　ｉｎｅｒＧｒｏｕｐＣｏｕｎｔ（ｎｏｄｅ）；　

／＊获取容器的组数如果为０，则表示非组容　

器＊｜　

ｆｏｒ　ｅａｃｈ　ｓｏｎ　ｎｏｄｅ　ｏｆ　ｎｏｄｅ一＞ｃｈｉｌｄｒｅｎ　

ｂｅｇｉｎ　

ｉｆ（ｓｏｎ

——

ｎｏｄｅ　ｉｓ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）　

ＱｕｅｎｅＣｏｎｔａｉｎｅｒ．Ａｄｄ（ｓｏｎ　ｎｏｄｅ）；　

Ｗｒｉｔｅ　ｓｃｈｍｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｖａｌｕｅ　ｎｏｄｅ；　

ｅｎｄ　

ｆｏｒ　ｅａｃｈ　ｎｏｄｅ　ｏｆ　Ｑｚ￡Ｐ　ＰＣ０　口　ｒ　

ｂｅｇｉｎ　

ＣｏｎｔａｉｎｅｒＳｃｈｅｍａ

ＳＰｒ　口Ｚ　Ｐｒ（　０　）；　

—

ｅｎｄ／＊遍历结束后，出队依次进行广度遍历　

搜索＊／　

ｆｏｒ　ｅａｃｈ　ｎｏｄｅ　ｏｆ　ＱｕｅｎｅＶａｌｕｅ　

ｂｅｇｉｎ　

ＶａｌｕｅＳｃｈｅｍａ

Ｓ　ｒ　ｎＺ　ｒ（　０　Ｐ）；　

ｅｎｄ　

ｅｎｄ　

Ｓｃｈｅｍａ

—

Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ首先遍历ｐｒｏｘｙ树中根节　

点的儿子节点，将代理分为２种类型来处理：值　

ｐｒｏｘｙ和容器ｐｒｏｘｙ，分别利用ＣｏｎｔａｉｎｅｒＳｃｈｅｍａ—　

Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ和ＶａｌｕｅＳｃｈｅｍａ—Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ串行化器将　

其持久化到模式文件中．容器类型采用组元素表示　

（ＸＳＤ语法：ｘｓｄ：ｇｒｏｕｐ），其子元素利用ｒｅｆ属性索　

引，以便ｘｐａｔｈ寻址；对于值类型元素采用ｃｏｍｐｌｅｘ　

ｔｙｐｅ元素表示．　

ｃｏｍｐｌｅｘ

ｔｙｐｅ的子元素顺序和结构称为内容　

模型，用模型组、元素声明及通配符的组合来定义．　

一

般模型分为以下４类．　

１）Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：顺序结构；如Ｐ一＞ｎ６ｃ，表示顺序　

的元素结构（ＸＳＤ语法：ｘｓｄ：ｓｅｑｕｅｎｃｅ）．　

２）Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ：循环结构；如Ｂ一＞６＊，表示元　

素ｂ重复出现ｎ次（Ｏ≤ｒａｉｎ≤　≤ｍａｓｃ≤ｉｎｆｉｎｉｔｙ），　

其中ｒａｉｎ和ｍａｘ由ｘｓ：ｓｅｑｕｅｎｃｅ元素下的ｍｉｎＯｃｃｕｒｓ，　

ｍａｘＯｃｃｕｒｓ属性决定．　

３）Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ：选择结构；如Ｄ一＞（ｅｌｆ），表示　

允许在Ｄ集合里出现ｅｌｆ的任意一个元素（ＸＳＤ语　

法：ｘｓｄ：ｃｈｏｉｃｅ）．　

４）Ａｒｂｉｔｒａｒｙ：任意结构；表示所有的子元素可　

以以任何顺序出现０或１次（ＸＳＤ语法：ｘｓｄ：ａｌ１）．　

ＣｏｎｔａｉｎｅｒＳｃｈｅｍａ

—

Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ持久化组容器ｐｒｏｘｙ　

８３０　计算机研究与发展２０１２，４９（４）　

的语义到ＸＳＤ模式文件中．组容器的处理分为两　到控件树及相应的ｐｒｏｘｙ树结构中，完成到不同语　

步：首先处理其组语义，然后递归处理子元素部分．　

组语义的定义如下：　

言的界面解析．主要算法包括解析ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ的　

Ｌａｙｏｕｔ

—

Ｄｅｒｉａｌｉｚｅｒ和解析ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ的Ｓｃｈｅｍａ

１）索引数量．表示组的容量大小由对象的某个　

属性值决定（ＸＳＤ语法：ｘｓｄ：ｒｅｆ），容量大小（Ｓ：　

ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｍｉｎＯｃｃｕｒｓ一“０”？ｎａｘＯｃｃｕｒｓ＝“０”＞语法表示．　

Ｄｅｒｉａｌｉｚｅｒ．　

２．２．１　Ｌａｙｏｕｔ　Ｄｅｒｉａｌｉｚｅｒ，Ｓｃｈｅｍａ　Ｄｅｒｉａｌｉｚｅｒ及　

Ｖａｌｕｅ

—

Ｄｅｒｉａｌｉｚｅｒ解析算法设计　

２）固定数量．表示组的容量是固定大小的　

（ＸＳＤ语法：ｘｓｄ：ｆｉｘ），容量大小由（ＸＳ：ｓｅｑｕｅｎｃｅ　

ｍｉｎＯｃｃｕｒｓ　“ｆｉｘ—ｃｏｕｎｔ’’￣ＴｔａｘＯｃｃｕｒｓ一“ｆｉｘ

—　

Ｌａｙｏｕｔ　Ｄｅｒｉａｌｉｚｅｒ，Ｓｃｈｅｍａ　Ｄｅｒｉａｌｉｚｅｒ及Ｖａｌｕｅ　

Ｄｅｒｉａｌｉｚｅｒｒ解析算法是持久化算法的逆过程．基于　

深度搜索的思想解析ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ布局文档到控　

ｃｏｕｎｔ”）语法表示，其中ｆｉｘ—ｃｏｕｎｔ表示容量大小．　

３）随机数量．表示组的容量是由实例的生成情　

件树；基于广度搜索的思想将ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ中的约　

束信息解析到控件树对应的ｐｒｏｘｙ树；采用递归算　

法读取ＸＧＵＩＶａｌｕｅ信息到相应值的ｐｒｏｘｙ中，至　

此，完成ＧＵＩ的解析工作．　

２。２．２数据验证器设计　

对用户的输人数据进行约束验证是系统正确　

性、有序性及规范性的重要保证．在ＸＧＰ中设计了　

相应的ＸＳＤ验证器，通过读取用户输入到模式构建　

器中进行ＸＳＤ约束验证：如果模式正常则进行，否　

况决定的（ｘＳＤ语法：ｘｓｄ：ｒａｎｄｏｍ），容量大小由　

（ＸＳ：ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｍｉｎＯｃｃｕｒｓ一“０”７ｎａｘＯｃｃｕｒｓ＝　

“ｉｎｆｉｎｉｔｅ”＞语法表示．　

子元素部分由ｘｓｄ：ｇｒｏｕｐ模型组表示，具体元　

素采用＜ｘｓ：ｅｌｅｍｅｎｔ　ｒｅｆ一“ａｔｔｒｉｂｕｔｅ”＞语法索引到　

相应属性的复杂类型，ａｔｔｒｉｂｕｔｅ表示索引的属性名，　

以此形成递归的结构关系．　

２．２　ＸＧＰ的设计与实现　

ＸＧＰ从ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ，ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ，ＸＧＵＩＶａｌｕｅ　

则验证事件处理顺序，记录验证失败结果后返回给　

应用程序流，提示用户实例数据内容不合法．验证过　

程如图３所示：　

文件中将用户设计的界面布局、约束信息及值解析　

Ａｐｐｌｉａｃａｔｉｏｎ　Ｄａｔａ　Ｓｔｒｅａｍ　

ＡｐｐｌｉａｃａｔｉｏｎＤａｔａＳｔｒｅａｍ　

Ｆｉｇ．３　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅａｄｅｒ，ｖａｌｉｄｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｖｅｎｔ　ｈａｎｄｌｉｎｇ　

图３内部读取器、验证器及事件处理之间关系　

考虑到涉及某些敏感应用中数据的安全，可以　

在ＸＭＬ文件生成时对数据进行加密及签名，在验　

证器部分首先对文件进行解密及验证签名，保证文　

件的机密性和完整性．目前ＸＭＬ安全标准支持对　

ＸＭＬ文档全文或者是部分数据的加密，加密采用　

ＤＥＳ来实现，数字签名使用ＰＫＩ公共密钥体系来完　

成，不再赘述．　

３应用及结论　

３．１　应　用　

利用ＸＵＧＴ可以为各类信息管理系统设计　

ＧＵＩ界面，也可以为工作流系统设计表单对象、用　

户对象等．以某网络入侵检测系统中各类设备的　

姜劲松等：基于ＸＭＬ和ＸＳＤ的通用ＧＵＩ生成器研究　８３１　

ＧＵＩ建模为例，如路由器、服务器设备等，利用　

ＸＵＧＴ定制设备ＧＵＩ，包括对象布局、默认值及其　

约束信息．图４展示了ＸＵＧＴ的工作流程，首先将　

路由器对象进行ＧＵＩ抽象，利用ＸＧＤ设计路由器　

Ｃ＃语言、Ｊａｖａ语言的转换并生成设备界面．对于用　

户输入的路由器参数，ＸＧＰ会利用模式验证器对输　

入进行验证并提示用户．图５、图６为ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ，　

ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ文档结构，由于ＸＧＵＩＶａ１ｕｅ中只包　

设备界面信息及相应约束信息，生成ｘＧＵＩＬａｙｏｕｔ，　

括值属性列表，故不再赘述．　

ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ及ＸＧＵＩＶａｌｕｅ文档，最后由ＸＧＰ进行　

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图４　ＸＵＧＴ工作流程　

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图５对象布局ＸＧＵＩＬａｙｏｕｔ文件　

图６对象模式ＸＧＵＩＳｃｈｅｍａ文件　

８３２　

３．２结论及展望　

通用的ＧＵＩ生成器具有实际的工程意义．本文　

提出的基于ＸＭＬ和ＸＳＤ的通用ＧＵＩ生成器　

ＸＵＧＴ可以定制各类信息管理系统中的实体对象、　

工作流系统中的表单对象等．ＸＵＧＴ利用ＸＧＤ定　

制对象界面和数据约束信息，采用ＸＭＬ语言和　

ＸＳＤ模式持久化对象布局信息、约束信息及值信　

息；使用ＸＵＧＴ进行跨语言的界面解析，并具备验　

证用户输入的能力．　

相比较于国内外的ＧＵＩ描述语言和ＧＵＩ生成　

器，ＸＵＧＴ的特点包括：　

１）为领域用户提供了实体对象的可视化定制　

平台ＸＧＤ，一旦用户对ＧＵＩ的需求发生更改，只需　

在ＸＧＤ中修改并保存即可，不需要更改程序代码，　

降低了软件维护成本；　

２）支持界面容器的语义，可以支持层次化的界　

面设计，丰富了ＧＵＩ的表现能力；　

３）支持复杂类型控件的数据表示，如组、枚举、　

联合等，可以满足不同需求的数据表现需求．　

下一步研究的方向包括设计系统流程的可视化　

＿

定制平台，结合通用ＧＵＩ生成器，可以完整地定制　

出整个系统，进一步提高软件适应需求变化的能力；　

另一方面，需要支持面向更多语言和平台的解析，增　

加该生成器的通用性和扩展性．　

参　考　文　献　

［１］　

Ｓｔａｖｒａｋａｓ　Ｙ，　Ｇｅｒｇａｔｓｏｕｌｉｓ　Ｍ，　Ｒｏｎｄｏｇｉａｎｎｉｓ　Ｐ．　

Ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ＸＭＬ［ｃ］／／Ｐｒｏｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　３ｒｄ　Ｉｎｔ　Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　

Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｗｅｂ（ＤＣＷ’２０００）．Ｂｅｒｌｉｎ：　

Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２０００：１００—１０９　

［２］　

ＭａｃＶｉｔｔｉｅ　Ｌ　Ａ．ＸＡＭＬ　ｉｎ　ａ　Ｎｕｔｓｈｅｌｌ［Ｍ］．Ｓｅｂａｓｔｏｐｏｌ：　

Ｏ’Ｒｅｉｌｌｙ　Ｍｅｄｉａ，２００６：３－１５　

［３］　

Ｂｕｌｌａｒｄ　Ｖ，Ｓｍｉｔｈ　Ｋ　Ｔ，Ｄａｃｏｎｔａ　Ｍ　Ｃ．Ｅｓｓｅｎｔｉａ１　ＸＵＬ　

Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ［Ｍ］．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ｗｉｌｅｙ，２００１：１１—１９　

［４］　

Ｒａｄｈａ　Ｖ，Ｒａｍａｋｒｉｓｈｎａ　Ｓ，Ｋｕｍａｒ　Ｎ　Ｐ．Ｇｅｎｅｒｉｃ　ＸＭＬ　

ｓｃｈｅｍａ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ（ＸＳＤ）ｔｏ　ＧＵＩ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ［Ｇ］／／ＬＮＣＳ　

３８１６．Ｂｅｒｌｉｎ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００５：２９０—２９６　

Ｅ５］　

Ｊｏｓｅｐｈ　Ｆ，Ｓａｎ　Ｋ　Ｃ．Ｔｒａｎｓｌａｔｉｎｇ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｓｃｈｅｍａ　ｉｎｔｏ　ＸＭＬ　

Ｓｃｈｅｍａ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｄａｔａ　ｓｅｍａｎｔｉｃ　ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＸＳＤ　

ｇｒａｐｈ［Ｊ］．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，４７　

（７）：４３７－４６２　

［６］　

Ｉ　ｎ　Ｔｅｎｇ，Ｙａｎ　Ｐｉｎｇ．Ｍａｐｐｉｎｇ　ＤＴＤｓ　ｔｏ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｓｃｈｅｍａｓ　

计算机研究与发展２０１２，４９（４）　

ｗｉｔｈ　ｓｅｍａｎｔｉｃ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ［Ｊ］．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，４８（４）：２４５—２５２　

［７］　

Ｍｏｒｉ　Ｇ，Ｐａｔｅｒｎｏ　Ｆ，Ｓａｎｔｏｒｏ　Ｃ．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　

ｍｕｌｔｉｄｅｖｉｃｅ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｌｏｇｉｃａｌ　

ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，３０（８）：５０７—　

５２Ｏ　

［８］　

Ｐｅｎｇ　Ｓｈｉｘｉｎ，Ｄｏｎｇ　Ｌｉ．　Ｓｃｈｅｍａ　ｄｒｉｖｅｎ　ｕｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　

ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，２００６，　

２６（３）：２３１－２３３（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　

（彭世新，董丽．一种Ｓｃｈｅｍａ驱动生成用户界面的技术和实　

现［Ｊ］．计算机应用研究，２００６，２６（３）：２３卜２３３）　

［９］Ｗａｌｍｓｌｅｙ　Ｐ．Ｄｅｆｉｎｉｔｉｖｅ　ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：　

Ｐｒｅｎｔｉｃｅ　Ｈａｌｌ　ＰＴＲ，２００１　

（［美］Ｗａｌｍｓｌｅｙ　Ｐ．ＸＭＬ模式权威教程［Ｍ］．陈维军，乔安　

平，英宇译．北京：清华大学出版社，２００３：１５２－１７０）　

Ｊｉａｎｇ　Ｊｉｎｓｏｎｇ，ｂｏｒｎ　ｉｎ　１９８０．ＭＳｃ　ａｎｄ　

Ｉｅｃｔｕｒｅｒ．　Ｈｉｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ　

ｉｎｃｌｕｄｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　

●．

ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ．　

Ｙａｎ　Ｋｉｌｎ，ｂｏｒｎ　ｉｎ　１　９８４．ＭＳｅ　ａｎｄ　ａｓｓｉ

●

ｓｔａｎｔ

＿

ｅｎｇｉｎｅｅｒ．Ｈｉｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ　

ｉｎｃｌｕｄｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｐａｒａｌｌｅｌ　

ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ（ｙｋ１０２４＠ｓｏｈｕ．ｔｏｍ）．　

Ｎｉ　Ｇｕｉｑｉａｎｇ，ｂｏｒｎ　ｉｎ　１９６６．Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ　ａｎｄ　

ＰｈＤ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ．Ｈｉｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　

ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　

ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　

ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ（ｎｇｑｌ９６６＠１６３．ｃｏｒｎ）．　

Ｈｅ　Ｍｉｎｇ，　ｂｏｒｎ　ｉｎ　１９７８．　Ａｓｓｏｃｉａｔｅ　

ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｐｏｓｔ—ｄｏｃｔｏｒａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒ，ａｎｄ　

ＭＳｃ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ．Ｈｉｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　

ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　

ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ（ｂｌｕｅ

＿

ｈｏｒｓｅ＠１２６．ｃｏｒｎ）．　

Ｙａｎｇ　Ｂｏ，ｂｏｒｎ　ｉｎ　１９８４．Ｂａｃｈｅｌｏｒ．Ｈｉｓ　

ｃｕｒｔｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　

ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　

（ｙｂｓｔｒｏｎｇ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ）．