基于MVC模式的人机交互框架的设计与实现

　　本文针对人机交互框架的业务需求特点，提出了一个基于MVC模式的人机交互软件框架模型。并在此模型的基础上进行了软件架构设计，并在Linux操作系统开发环境下，利用C++语言完成了框架的开发。

　　【关键词】MVC人机交互框架

　　人机交互软件需要向用户提供显示界面，展示数据，并对用户在界面的操作给出回应。很多用户也希望在保持功能不变的基础上，可以方便快捷地调整操作界面，这也是提高软件可扩展性和可复用性的要求。MVC模式将软件的操作界面和数据模型独立出来，对显示界面的调整不会影响数据模型，降低了软件模块之间的耦合性，是比较适合用来开发人机交互框架的设计模式。

　　1MVC模式

　　MVC是一种很流行的设计模式，在人机交互类的系统中被广泛应用。它把一个系统分为三个部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。模型用来管理数据，它封装了系统使用的数据，提供了操作这些数据的接口，视图用来提供给用户界面，定义了需要显示的数据以及数据显示的方式，控制器用于处理用户对视图的操作，并传递给数据模型。

　　MVC模式的核心思想就是功能分离。图1表示了MVC模式三个部分的功能和相互之间的关系，实线代表调用了接口，虚线代表返回了结果。

　　2软件架构设计与实现

　　人机交互框架的架构如图2所示。整体的框架采用了MVC模式。

　　整个框架的界面显示部分在View类中实现，在具体实现中使用了工厂模式，把所有的界面控件元素全部抽取出来，提供了统一的显示风格，提高了代码的复用性，这些控件元素包括Button（按钮）、SoftKey（软键盘）、TableWidget（表格）、LineEdit（输入框）等，这样以来即便把界面部分剥离出去，那么这些控件仍可以被复用，不受影响。所有的屏幕显示是由不同的控件来组成，而View来负责不同控件显示之间的切换以及整个界面的布局。

　　框架的设计遵循了“界面和数据高度分离”的原则，实现系统各部分之间的模块化，尽量保证界面和数据两个模块之间的耦合性降到最低，模块内部的内聚性达到最高。用户界面的呈现由View类来负责，数据的存储和处理由Model类来负责。这两个类之间需要进行交互，因为用户对界面进行操作后需要将操作过程传递给数据模型，数据模型根据操作的类型做出处理，数据处理结束后给用户界面返回一个结果，结果需要呈现在界面上。

　　Observer（监听者）模式可以用来实现View类和Model类之间交互的功能。具体实现的方法如下：首先，Control实现Observer的接口，对用户界面的更新及显示进行一定程度的封装。然后Control通过变量m_Model传递一个Observer给Model，从而实现对Model部分的监听，当Model中的数据发生改变时，会通知Observer。这样Control就建立起了View和Model之间的联系。

　　View类和Model类里分别实现了一个ControlQueue队列和一个EventQueue队列。ControlQueue队列运行在前台，负责维护View上所有的控件以及控制控件的显示，它对用户的输入进行解析，包括应该显示哪些控件，以及处理这些控件相对应的消息。EventQueue队列在后台运行，它负责对消息的维护。它在Model类中的监听线程中被监听，一旦Model中的数据发生了变化，就会发送一定格式的数据包，一旦监听到了数据包，就会按照约定的解包规则解析这个数据包的具体含义，解析完成以后调Observer把数据的状态变化反映到View类里，View类将变化后的数据展示给用户。这样就能实现了界面和数据的分离，界面和数据模块之间不需要实现相互之间的调用，耦合度很低。

　　3结论

　　本文首先对MVC模式各部分的功能和关系进行了简单介绍，然后提出了一个基于MVC模式的人机交互软件框架模型。在此模型的基础上进行了人机交互框架的架构设计和实现。采用本文提出的设计方法，该框架不仅能够满足当前人机交互框架的实际应用需求，而且具有以下三个突出的优点：

　　（1）界面和数据的低耦合性，即把界面显示和数据的处理完全分离开来，界面和数据分别为独立的模块，把它们之间的交互减少到了最低。

　　（2）在设计中主要采用MVC、工厂模式和Observer模式等流行设计模式，程序结构清晰，容易理解。

　　（3）模块内部有很强的内聚性，任何一个模块都实现了独立的功能，对其他模块依赖很小，一个模块的修改并不会对其它模块产生大的影响，有利于协同开发。

　　参考文献

　　[1]覃征，邢剑宽，董金春.软件体系结构[M].北京：电子工业出版社，2008：28-39.

　　[2]韩怿冰.MVC模式浅析[J].科技信息，2007，1（25）：351.