Разработка блока управления активностью графического пользовательского интерфейса методом передачи продолжения

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Орловский государственный технический университет Россия

Разработка блока управления активностью графического пользовательского интерфейса методом передачи продолжения

Аспирант кафедры «Информационные системы» Ларин В.В.,

научный руководитель канд. техн. наук, доцент Гордиенко А.П.

Annotatіon

In this paper we consider the formal methods for design graphical user interfaces (GUI). As a formal notation we take the process algebra Communication Sequential Processes (CSP). The implementation of processes expressed in terms of CSP we propose to perform by means of Continuation Passing Style (CPS). We choice CPS, because it is a convenient approach to the realization of parallel operator in CSP notation, which describes the concurrent processes.

Введение.

В последнее время все больше и больше исследований в области информационных систем касаются формальных методов при разработке программного обеспечения [1, 2]. Чем же привлекательны формальные методы? С этим вопросом мы попробуем разобраться в данной работе. Прежде всего, необходимо разобраться с термином «формальные методы». Как таковое определение формальных методов в программирование дать довольно сложно, поскольку все языки программирования являются формальными, поэтому все методы написания программ можно назвать формальными. При этом под «формальными методами» подразумевается не просто написание программ на каком-либо языке программирования. Многие авторы определяют формальные методы как методы разработки программ, в которых применяется математический аппарат в виде математической нотации и математических рассуждений.

Формальных методов существует большое количество. Среди них, как наиболее интересные и близкие к нашим исследованиям хотелось бы выделить такие, как конечный автомат (Finite State Machine - FSM, Finite Automata - FA), сети Петри [3], UAN (User Action Notation) [4], языки описания взаимодействующих процессов CSP (Communicating Sequential Processes) К. А. Хоара (C. A. Hoar) [5] и CCS Р. Милнера (R. Milner) [6].

Несмотря на большое количество теоретических работ по формальным методам, их практическое применение до настоящего времени было ограничено. Исключение составляют лишь конечные автоматы, которые чаще других применяются при разработке программного обеспечения. Причем особенно редко встречается на практике применение формальных методов для описания графического пользовательского интерфейса.

В данной работе, в качестве формального метода для разработки графического пользовательского интерфейса выбран язык описания взаимодействующих процессов - CSP, а в качестве средства реализации основных операторов CSP - метод передачи продолжений.

пользовательский интерфейс формальный программирование

1. Использование CSP для описания пользовательского интерфейса.

В этой части хотелось бы кратко рассмотреть язык CSP.

CSP - это язык, формально описывающий работу конкурентных процессов. Эти процессы могут участвовать в событиях и быть синхронизованы с другими процессами. Синхронизация процессов происходит посредством их коммуникации.

Опишем основы нотации CSP.

Процессы будем обозначать заглавными латинскими буквами, события - строчными. В CSP возможны следующие конструкции:

– Префикс. Для события e и процесса P e;P означает процесс, который участвует в событии e, а затем ведет себя как процесс P.

– Последовательная композиция. Последовательная композиция процессов A и B, A>>B, это успешное завершение процесса A, после чего этот процесс ведет себя как B. Следует отметить, что последовательная композиция соединяет два процесса, тогда как префикс соединяет события внутри процесса.

– Выбор. Для событий a и b и процессов A и B, выбор a;A[]b;B, представляет собой процесс, в котором выбирается различное продолжение (A или B) в зависимости входного события.

– Рекурсия. В CSP отсутствуют циклы, но присутствует возможность определения рекурсии. Выражение мX?F(X) описывает процесс, с именем X, который содержит в себе процесс F(X), включающий в себя (рекурсивно) X.

– Параллельная композиция. Конкурентность в CSP выражается оператором параллельной композиции A||B, для процессов A и B.

– Отключение. Оператор отключения A[>B обозначает процесс, который при появлении события, в котором участвует процесс В, завершает процесс A и ведет себя как A.

– Прерывание. A ? B означает, что при появлении события, в котором участвует процесс В, прерывается процесс A, этот процесс ведет себя как B и после успешного завершения возврашается к прерванному A.

В CSP так же есть зарезервированные слова, для обозначения успешно завершившегося процесса - exit; и для процесса, не способного ни к каким действиям - stop.

В языке CSP события - это объекты, служащие для синхронизации процессов. Если событие отражает синхронизацию процесса с окружением, то есть с пользователем, то в момент его совершения происходит ввод данных от пользователя к функциональному ядру или вывод на экран данных, хранящихся в функциональном ядре. Если синхронизируются два процесса, то событие одновременно включает в себя передачу данных между процессами, таким образом обозначение события может быть одновременно и обозначением канала, по которому передаются данные. В этом случае событие записывается парой c.v, где c - название канала, v - значение, передаваемое по каналу (сообщение). Множество всех сообщений, которыми может обмениваться процесс P по каналу c определяется следующим выражением:

с (P) = {v c.v (P)}

Если v с (P), то процесс который сначала передает по каналу c значение v, а затем ведет себя как процесс P, определяется так: (c!v ; P). Процесс, который готов получить значение переменной x по каналу c, а затем вести себя как процесс P(x), определяется в виде: (c?x ; P(x)). Таким образом, событие определяет потоки данных от пользователя к функциональному ядру и в обратном направлении.

Использование CSP для описания логики работы пользовательского интерфейса, представляет интерес в том, что операторы CSP с одной стороны они удобны для описания этой логики, а с другой стороны, их легко реализовать на функциональном языке программирования. Пример реализации основных операторов языка CSP на Лиспе приведен у Хоара [5].

2. Пример использования нотации CSP

Приведем пример использования CSP для описания логики работы пользовательского интерфейса.

Пусть у нас есть программа, которая отображает графические объекты (рисунок 1). Эти графические объекты можно создавать и перемещать. Чтобы переместить объект, сначала его нужно выбрать. Выбрать объект можно либо щелкнув на нем мышкой, либо введя его название с клавиатуры. Затем необходимо указать место перемещения. Это также можно сделать либо мышкой, либо с клавиатуры указав координаты. Для создания нового объекта необходимо ввести с клавиатуры команду «создать имя_объекта» и затем указать местоположение нового объекта.

Процесс работы программы представим тремя параллельными процессами:

Prog = PC ¦ Dialogue ¦ FC ,

где PC - компонента представления, процесс, генерирующий события; Dialogue - процесс логики диалога, который детально будет описан ниже; FC - функциональное ядро, процесс, управляющий списком графических объектов и стеком для временного хранения вводимых пользователем координат. События - каналы к функциональному ядру будут иметь названия fc-<команды>.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рисунок 1 Пример графического пользовательского интерфейса