（计算机软件与理论专业论文）一种支持访问控制的用户界面设计模型.pdf

， 1 p l 原创性声明和关于论文使用授权的说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：螳 日期：地：生：篁 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：超导师签名 - 1 ， 山东大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t 第1 章引言1 1 1 课题的研究背景及意义1 1 2 本文的主要工作和创新点2 1 3 本文的组织结构2 第2 章国内外相关研究4 2 1 基于模型的用户界面开发4 2 1 1 用户界面设计分析4 2 1 2 界面开发模型简介5 2 1 3m d u i 模型6 2 2 用户界面设计模式7 2 2 1 用户界面设计模式概述7 2 2 2 用户界面设计模式相关研究8 2 3 用户界面设计形式化方法9 2 4 用户界面的多角色访问控制1 0 2 4 1 传统的访问控制模型1 l 2 4 2r b a c 模型1 1 2 5 代码自动生成1 3 2 5 1 代码自动生成的概述1 3 2 5 2 代码自动生成的相关研究1 4 2 6f m p 模型一1 4 第3 章一种支持访问控制的用户界面设计模型( a c u i ) 1 6 3 1a c i j i 模型概述1 6 3 2 用户模型( u m ) 1 6 3 2 1u m 概述1 6 k 。h 山东大学硕士学位论文 3 2 2u m 形式化描述1 8 3 3 数据模型( d m ) 1 9 3 3 1d m 概述1 9 3 3 2d m 形式化描述2 2 3 4 内部模型( 蹦) 2 2 3 4 1 概述2 2 3 4 2 蹦形式化描述一2 3 3 5 用户界面模型( 切m ) 2 7 3 5 1 用户界面布局描述2 7 3 5 2 用户界面布局形式化描述一2 8 3 5 3 界面展示风格描述2 9 3 5 4 界面展示风格形式化表示3 0 3 6 本章小结3 1 第4 章a c u i 模型的代码生成3 3 4 1 代码自动生成系统a u i 3 3 4 2a s p n e t 代码结构3 4 4 3 代码生成引擎3 4 4 3 1 映射关系：3 4 4 3 2 代码容器一3 5 4 4 代码自动生成算法：3 7 4 4 1 主算法3 8 4 4 2 部件代码生成算法3 8 4 4 3a s p n e t 生成算法3 9 4 4 4 界面节点代码生成算法4 0 4 4 5 界面布局树剪枝算法4 1 4 4 6 界面布局生成算法一4 2 4 4 7 界面交互关系代码生成算法4 2 4 4 8 界面展示形式代码生成算法4 5 ， 卜 山东大学硕士学位论文 4 5 本章小结4 7 第5 章a c u i 模型代码生成实例测试4 9 5 1 测试实例4 9 5 1 1a c u i 模型一4 9 5 1 2 界面代码自动生成一5 1 5 2 测试结果5 2 5 3 本章小结5 4 第6 章总结5 5 6 1 已完成的工作5 5 6 2 下一步的工作5 5 6 3 结束语5 6 参考文献5 7 致谢6 1 攻读学位期间发表的学术论文6 2 山东大学硕士学位论文 t a b l eo fc o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e ，】： a b s t r a c ti ne n g l i s h r i c h a p t e rli n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n da n dm o t i v a t i o n 1 1 2m a i nw o r ka n di n n o v a t i o n 2 1 3t h e s i ss 仃u c n l r e 2 c h a p t e r2r e l a t e dw o r k s 4 2 1m o d e l b a s e du s e ri n t e r f a c ed e v e l o p m e n t 4 2 1 1u s e ri n t e r f a c ed e s i g na n a l y s i s 4 2 1 2g e n e r a ls i t u a t i o no f i n t e r f a c ed e v e l o p m e n tm o d e l 5 2 1 3m d i j im o d e l 6 2 2u s e ri n t e r f a c ed e s i g np a t t e r n s 7 2 2 1g e n e r a ls i t u a t i o no f u s e ri n t e r f a c ed e s i g np a t t e m s 7 2 2 2r e s e a r c h e so f u s e ri n t e r f a c ed e s i g np a t t e m s 8 2 3f o r m a l i z e dm e t h o do f u s e ri n t e r f a c ed e s g i n 9 2 4m u l t i u s e ra c c e s sc o n t r o lo f u e s ri n t e r f a c e ，。，1 0 2 4 1t r a d i t i o n a la c c e s sc o n t r o lm o d e l 1 1 2 4 2r b a cm o d e l 1 l 2 5a u t o m a t i cc o d eg e n e r a t i o n 1 3 2 5 1g e n e r a ls i t u a t i o no f a u t o m a t i cc o d eg e n e r a t i o n 1 3 2 5 2c u r r e n tr e s e a r c h e so fa u t o m a t i cc o d eg e n e r a t i o n 1 4 2 6f m 口m o d e l 1 4 c h a p t e r3a u s e ri n t e r f a c ed e s i g nm o d e lt os u p p o r ta c c e s sc o n t r o l ( a c u i ) 1 6 3 1g e n e r a ls i t u a t i o no f a c um o d e l 1 6 3 2u s e r m o d e l ( t y m ) 1 6 3 2 1g e n e r a ls i t u a t i o no f u m ：1 6 3 ，2 ，2f o r m a l i z e dd e s c r i p t i o no f u m 一18 3 3d a t am o d e l ( d 峋1 9 3 3 1g e n e r a ls i t u a t i o no f d m 1 9 l 山东大学硕士学位论文 3 3 2f o r m a l i z e dd e s c r i p t i o no f d m 2 2 3 4i n t e r n a lm o d e l 回哪2 2 3 4 1g e n e r a ls i t u a t i o no f l m 2 2 3 4 2f o r m a l i z e dd e s c r i p t i o no f l m 2 3 3 5u s e ri n t e r f a c em o d e l ( t a m ) 。2 7 3 5 1g e n e r a ls i t u a t i o no f u s e ri n t e r f a c el a y o u t 2 7 3 5 2f o r m a l i z e dd e s c r i p t i o no f u s e ri n t e r f a c el a y o u t 2 8 3 5 3g e n e r a ls i t u a t i o no f u s e ri n t e r f a c ep r e s e n t a t i o n 2 9 3 5 4f o r m a l i z e dd e s c r i p t i o no f u s e ri n t e r f a c ep r e s e n t a t i o n 3 0 3 6s u m m a r y 31 c h a p t e r4c o d eg e n e r a t i o no f a c u i 3 3 4 1a u t o m a t i cc o d eg e n e r a t i o ns y s t e m ：a u i 3 3 4 2c o d es t r u c t u r eo f a s e n e t 3 4 4 3c o d eg e n e r a t i o ne n g i n e 3 4 4 3 1m a p p i n gr e l a t i o n s h i p 3 4 4 3 2c o d ec o n t a i n e r 3 5 4 4a u t o m a t i cc o d eg e n e r a t i o na l g o r i t h m 3 7 4 4 1m a i na l g o r i t h m 3 8 4 4 2c o d eg e n e r a t i o na l g o r i t h mf o rc o m p o n e n t s 3 8 4 4 3c o d eg e n e r a t i o na l g o r i t h mf o ra s p n e t 3 9 4 4 4c o d eg e n e r a t i o na l g o r i t h mf o rn o d e 4 0 4 4 5c o d eg e n e r a t a o na l g o r i t h mf o ri n t e r f a c el a y o u tt r e ec u to f f 41 4 4 6c o d eg e n e r a t i o na l g o r i t h mf o ri n t e r f a c el a y o u t 4 2 4 4 7c o d eg e n e r a t a o na l g o r i t h mf o ri n t e r f a c ei n t e r a c t i o nr e l a t i o n s 4 2 4 4 8c o d eg e n e r a t m na l g o r i t h mf o ri n t e r f a c ep r e s e n t a t i o n 4 5 4 5s u m m a r y 。4 7 c h a p t e r5c a s es t u d yf o ra c u i m o d e l 4 9 5 1t e s tc a s e 4 9 5 1 1a c u im o d e l 4 9 5 1 2a u t o m a t i cc o d eg e n e r a t i o no f u s e ri n t e r f a c e 5 1 5 2t e s tr e s u l t 5 2 山东大学硕士学位论文 5 3s u m m a r y 5 4 c h a p t e r6c o n c l u s i o n 5 5 6 1f i n i s h e dw o r k 5 5 6 2f u r t h e rw o r k 5 5 6 3t a g 5 6 r e f e r e n c e s 5 7 a c k n o w l e d g e m e n t 6 1 p u b l i s h e dp a p e r s 6 2 i，ji、 山东大学硕士学位论文 摘要 近年来，可视化的手工界面设计工具已被广泛采用，但是，从开发效率、可 维护、一致性、可重用和平台移植等方面，这种手工设计方法不能满足需要。为 了满足用户对界面需求的多变性和可定制性的要求，模型驱动、界面分离和设计 模式的思想逐渐渗入界面开发过程中。基于模型的界面开发是一个创建和重定义 用户界面模型的过程，用户界面用定义的模型来表示，能够帮助设计者集中于概 念设计，避免过早地进行细节的设计，同时使得一个界面的不同部分同它们所扮 演的角色之间的关系更加清晰。用户界面设计是应用软件系统开发的一个重要方 面，而权限访问控制( 或安全管理) 在现代软件系统中同样有着重要的地位。从 各种操作系统到一般的应用程序，都能发现有关权限的模块和功能，其可靠性、 安全性及稳定性直接影响到软件系统的正常运行。因此，建立一个高效的支持访 问控制的用户界面模型具有很强的实际意义。 传统的用户界面设计方法，一般采用基于软件工程的思想，从用户需求和问 题域出发，以任务为中心，形成各种不同类型的陈述模型来表达不同层次的界面 抽象及界面模型，并在此基础上建立编辑、开发和运行环境，均取得了一定的成 效。但这些界面设计方法，未考虑到到用户特征的多样性以及多角色权限控制下 的界面布局和展示的特殊性，从而影响了模型的描述能力。 针对传统界面设计方法不能很好的支持多用户访问控制建模的缺点，本文提 出一个面向多用户访问控制的用户界面a c i j i ( a c c e s sc o n t r o lu s e r i n t e r f a c e ) 模型。 该模型在传统界面设计模型的基础上，引入了r b a c ( r o l eb a s e d a c c e s sc o n t r 0 1 ) 机制，通过对用户模型( 切讧u s e r m o d e l ) 中的角色及用例进行形式化分析，并根 据内部模型( n v ti n t e r n a lm o d e l ) q b 描述的界面构成元素及其交互关系，在用户界面 模型( t a m ，u s e ri n t e r f a c em o d e l ) q b 给出了针对不同角色的界面展示规则和界面布 局树，最终实现了界面代码的自动生成。实验证明，该模型能很好的指导多用户 权限访问控制界面的生成。 本文的研究意义在于，在扩展f m p ( f u n c t i o nm o d e lp r e s e n t a t i o n ) 模型的基础 上，提出一个面向多用户角色权限访问控制的用户界面a c u i 模型。u m 形式化描 述了角色和权限( 用例) 之间的关系，u i m 在d m 定义的数据对象及i m 定义的 交互关系基础上，根据不同的角色，定义界面布局和展示形式，并最终产生了满 -l-cl-lrl，-r卜 山东大学硕士学位论文 足角色权限访问控制的页面代码。经过一次建模，即可产生满足多角色访问控制 要求的多个界面。此模型的建立提高了界面设计的抽象层次，增强了模型的描述 能力以及软件的复用性。 关键字：界面设计模式；访问控制：代码自动生成 i i i - 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t r e c e n t l y , v i s u a lm a n u a li n t e r f a c ed e s i g nt o o l sh a v e b e e na d o p t e d , b u tt h i sk i n do f d e s i g nm e t h o db yh a n dc a l l tm e e tt h er e q u i r e m e n t sf r o mt h ea s p e c t so fd e v e l o p m e n t e f f i c i e n c y , m a i n t e n a n c e ，c o n s i s t e n c y ，r e u s a b l ep e r f o r m a n c e ，p l a t f o r n lt r a n s p l a n ta n ds o o n t h ev a r i a b i l i t ya n dc u s t o m i z a t i o nr e q u i r e m e n t so fi n t e r f a c ei n c r e a s et h ed i f f i c u l t yo f i n t e r f a c ed e s i g nd e v e l o p m e n t t os a t i s f ys u c hr e q u i r e m e n t s ，t h ei d e a so fm o d e l d r i v e l l ， i n t e r f a c ed i v i s i o na n dd e s i g n p a t t e r na r ei n t r o d u c e di n t oi n t e r f a c ed e v e l o p m e n t g r a d u a l l y u if t j s e ri n t e r f a c e ) d e s i g nc a nh e l pd e s i g n e r st of o c u so nt h ec o n c e p td e s i g n ， a v o i d i n gp r e m a t u r ed e s i g nf o rd e t a i l s a t t h es a m et i m e ，i tm a k e st h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nd i f f e r e n tp a r t so fa ni n t e r f a c ea n dt h er o l e st h e yp l a yb e c o m ec l e a r e r u id e s i g n l so n ez m p o r t a n ta s p e c t 谊t h ed e v e l o p m e n to ft h ea p p l i c a t i o ns o f t w a r es y s t e m s a n d a c c e s sc o n t r o l ( s e c u r i t ym a n a g e m e n t ) p l a y sac o m p a r a b l yi m p o r t a n tr o l ei nm o d e m s o f t w a r es y s t e m s t h er e l i a b i l i t y , s e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo ft h ea c c e s s r e l a t e dm o d u l e s w h i c hc a nb ef o u n di nv a r i o u so p e r a t i n gs y s t e m sa n dc o m m o na p p l i c a t i o np r o g r a m s ， h a v ead i r e c ti n f l u e n c eo nt h en o r m a lo p e r a t i o no ft h es o f t w a r es y s t e m t h e r e f o r e ，i ti s o fg r e a tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et oe s t a b l i s ha h i g h l y e f f i c i e n tu im o d e lw h i c hs u p p o r t s a c c e s sc o n t r 0 1 t h et r a d i t i o n a lm e t h o d su s e di nu id e s i g n ，g e n e r a l l y a d o p tt h et h i n k i n go ft h e s o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，w h i c hs t a r tf r o mt h eu s e r sn e e d si nat a s k f o c u s e dw a y , c o n s t r u c t d i f f e r e n tt y p e so fd e c l a r a t i v em o d e l st o e x p r e s sa b s t r a c ti n t e r f a c ea n du im o d e lo f d i f f e r e n tl a y e r s ，a n db a s e do nt h a t ，e s t a b l i s ht h e e d i t i n g ，d e v e l o p i n ga n do p e r a t i n g e n v i r o n m e n t s a l lo ft h em e t h o d sh a v ec e r t a i ne x t e n to fp r o g r e s s t h e s et r a d i t i o n a lu i d e s i g nm e t h o d s ，h o w e v e r , a r es i n g l e r o l eo r i e n t e di nt h eu im o d e l i n g ，w i t h o u t c o n s i d e r i n gm u l t i - r o l em o d e l i n go nt h es a m ei n t e r f a c e ，n o rt h ep a r t i c u l a r i t i e si nu i l a y o u ta n dp r e s e n t a t i o n su n d e rm u l t i r o l ea c c e s sc o n t r o l ，a f f e c t i n gt h ed e s c r i p t i v ea b i l i t y o ft h em o d e ln e g a t i v e l y t r a d i t i o n a lm e t h o d so fu id e s i g nc a n n o te x p r e s sm u l t i u s e ra c c e s sc o n t r 0 1 s oa n e wm o d e ln a m e da s a c u i ( a c c e s sc o n t r o lu s e ri n t e r f a c e ) i sp r o p o s e do nt h e m u l t i 。u s e ra c c e s sc o n t r 0 1 b a s e do nt h et r a d i t i o n a lu id e s i g nm o d e l sa n dr b a c ( r o l e b a s e da c c e s sc o n t r 0 1 ) m o d e l ，a c u ig i v e saf o r m a l i z e da n a l y s i so nt h er o l e sa n d u s e c a s e si nt h eu m a n da c c o r d i n gt ot h ed e s c r i p t i o n sf o rt h eu ie l e m e n t sa n dt h e i r i n t e r a c t i o nr e l a t i o n si nt h ei m , w e g i v et h es p e c i f i c a t i o n sf o rd i f f e r e n tp r e s e n t a t i o nr u l e s olr l l 山东大学硕士学位论文 a n dt h ec o n s t r u c t i o n so fu il a y o u tt r e e so fd i f f e r e n tr o l e si nt h eu i m a u t o m a t i cc o d e g e n e r a t i o ni sf i n a l l yr e a l i z e d e x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h em o d e lc a l lp r o v i d eag o o d g u i d ef o r t h eg e n e r a t i o no ft h em u l t i - u s e ra c c e s sc o n t r o lu s e ri n t e r f a c e a i m e da tt h ed i s a d v a n t a g e st h a tc o n v e n t i o n a l1 5 1d e s i g nm o d e l sa r en o ta b l et o s u p p o r tt h em o d e l i n go fm u l t i - u s e ra c c e s sc o n t r o ls a t i s f a c t o r i l y , t h i sp a p e rp r o p o z e sa m u l t i u s e rr o l ea c c e s sc o n t r o lu s e ri n t e r f a c em o d e lb a s e do nt h ee x t e n d e d 舳m o d e l 1 1 1 eu mf o r m a l l yd e s c r i b e st h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h er o l e sa n dt h ep e r m i s s i o n s ( u s e c a s e s ) ，a n db a s e do n d i f f e r e n tr o l e s ，t h eu i md e f i n e s t h eu il a y o u ta n dt h e p r e s e n t a t i o nr u l e si na c c o r d a n c e 谢廿lt h ed a t ao b j e c t sd e f i n e db yt h ed ma n dt h e i n t e r a c t i v er e l a t i o n s h i p sd e f i n e db yt h em a n dt h ec o d ew h i c hs u p p o r t st h ea c c e s s c o n t r o li sg e n e r a t e df i n a l l y t h ee s t a b l i s h m e n to ft h em o d e lh a sr a i s e dt h ea b s t r a c tl e v e l o ft h eu id e s i g na n di m p r o v e dt h ed e s c r i p t i v ec a p a b i l i t yo ft h em o d e l k e y w o r d s ：u s e ri n t e r f a c ed e s i g np a t t e r n s ；a c c e s sc o n t r o l ；a u t o m a t i cc o d e g e n e r a t i o n i v _ 山东大学硕士学位论文 第1 章引言 1 1 课题的研究背景及意义 l l l 自从2 0 世纪6 0 年代软件危机的出现并提出软件工程以来，软件开发问题得 到了广泛的关注。随着现代科技的发展，计算机与网络技术在日常生活、工作与 科研活动中得到了广泛的应用。其中，用户界面成为用户和计算机进行沟通和交 互的桥梁。同时，软件规模的不断扩大、软件产品多样性的不断增加与界面开发 的低效率和低质量之间的矛盾，已经严重影响了整个软件产品的质量。因此，重 用界面设计知识，建立界面设计的标准化方法，提高界面开发效率，成为界面工 程化开发的必然要求。 用户界面设计是应用软件系统开发的一个重要方面，而权限访问控制( 或安 全管理) 在现代软件系统中同样有着重要的地位。从各种操作系统到一般应用程序， 都能发现有关权限的模块和功能，其可靠性、安全性及稳定性直接影响到软件系 统的正常运行。不同用户具有的用户界面权限不同，对应的用户界面不同，但是 一些用户对应的用户界面权限是相似的，如果对于每一个用户单独设计用户界面， 工作量是十分巨大的。但是，可以对这些有相似用户界面权限界面统一建模，以 提高界面开发效率和复用性。 传统的用户界面设计方法，如u m l i 1 1 、j u s t - u 2 1 、f m p 3 、t a d e u s 4 1 、t e a l l a c h 5 1 、 m o b i d 、v e s u 9 6 1 、u m l i 7 1 等，一般采用基于软件工程的思想，从用户需求和问 题域出发，以任务为中心，形成各种不同类型的陈述模型来表达不同层次的界面 抽象及界面模型，并在此基础上建立编辑、开发和运行环境，均取得了一定的成 效。但这些界面设计方法，均以单一角色来进行用户建模，未考虑到多角色权限 控制下的界面布局和展示的特殊性，从而影响了模型的描述能力；以交互为中心 的p o s t m p s 】界面模型，将交互的各个层次进行分离，它充分考虑了p o s t w i m p 界面的交互特征，使设计者在设计过程中不必关心设备实体与交互行为的连接实 现，能灵活地进行组件选择，但其只注重用户与界面交互方式的多样性，未考虑 到用户角色的多样性；g a d e a l 9 1 ，一个用户界面管理专家系统( t a m e s ) ，在用户 模型( u s e rm o d e l ) 中存储特殊用户的需求信息，在执行层( e x e c u t i o ns t a g e ) 而不 是设计层( d e s i g ns t a g e ) 来构建界面模型，提高了构建与特殊用户交互的界面的效 山东大学硕士学位论文 率，但其仅考虑到用户特征的多样性，没有考虑到不同用户访问界面资源的权限 控制及界面设计复用的问题。 因此，建立一个高效的支持访问控制的用户界面模型对提高用户界面设计过 程中的适应性和可复用性具有很强的实际意义。 1 2 本文的主要工作和创新点 本文以省科技厅项目为依托，以f m p 模型为基础，结合r b a c 1 0 ，1 1 】机制和 m b 。u i d e s 1 2 1 理论，建立了一个可支持多用户权限访问控制的用户界面a c u i ( a c c e s sc o n t r o lu s e ri n t e r f a c e ) 模型。 本文完成的工作如下： ( 1 ) 在传统界面设计模型的基础上，结合r b a c 机制，在用户模型( 姒u s e r m o d e l ) 中对角色及用例进行形式化分析；在数据模型( d m ，d a t a m o d e l ) 中描述 界面交互所需后台数据所构成的类、接口以及它们之间的关联、继承和聚合关系 等；在内部模型( ，i n t e r n a lm o d e l ) 中描述界面构成元素及其交互关系；在用户 界面模型( u i m 。u s e ri n t e r f a c em o d e l ) 中给出了针对不同角色的界面展示规则和 界面布局树，并针对各模型的特点进行了形式化描述和模型表示。 ( 2 ) 在a c u i 模型形式化描述和模型表示的基础上，设计界面布局树剪枝算 法及界面布局生成算法等，并在a s r n e t 平台下编写代码，最终实现了满足多角 色访问控制界面代码的自动生成。 ( 3