Основы визуального программирования

Тема 8. «Основы визуального программирования»
Цель
Познакомиться с принципами и основами технологии визуального
программирования.
Задачи
1. Рассмотреть визуальное программирование как одну из
технологий современного программирования.
2. Понять основные принципы визуального программирования.
3. Научиться использовать визуальные компоненты при
построении графического интерфейса приложения в Visual
Studio .NET.
Оглавление
Визуальное программирование – одна из технологий в современном
программировании
Основы визуального программирования
Применение визуального программирования при построении
интерфейса приложения в Visual Studio .Net
Выводы
Вопросы для самопроверки
Литература
Визуальное программирование – одна из технологий в
современном программировании
Визуальное программирование (от лат. visualis – зрительный) – это
технология
программирования,
предусматривающая
создание
приложений с помощью наглядных средств.
К визуальному программированию можно отнести также Rapid
Application Development (RAD) – быструю разработку программ. RAD –
технология
программирования,
обеспечивающая
ускоренную
разработку и модификацию приложений за счет использования
объектно-ориентированного и визуального программирования.
Средствами визуального программирования обычно решают задачи
построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки
приложения путем замены метода «написания программы» на метод
конструирования.
Визуальное программирование, бесспорно, обладает достоинством
наглядного
представления
информации
и
гораздо
лучше
соответствует природе человеческого восприятия, чем методы
традиционного, текстового программирования. Однако практически
все визуальные средства нуждаются в дополнении функциями,
которые не могут быть представлены в виде графических конструкций
и требуют текстового выражения. Визуальные средства дополняются
специальными программами – «скриптами», написанными на
различных языках программирования.
Концепция визуального программирования реализована во многих
современных средах разработки программных систем. Все ведущие
фирмы,
создающие
средства
для
программирования
и
конструирования имеют системы, поддерживающие технологию
визуального программирования.
Так, например, фирма IBM наиболее полно реализовала концепцию
визуального программирования в среде VisualAge Smalltalk.
VisualAge - это мощная среда разработки приложений для
архитектуры клиент-сервер. Среда ориентирована, прежде всего, на
разработки бизнес-приложений, включая системы для онлайновой
обработки транзакций и системы поддержки решений. VisualAge
позволяет профессиональным разработчикам строить клиентские
части прикладных систем со сложным графическим интерфейсом,
проектировать деловую логику работы приложений с доступом к
локальным и удаленным ресурсам.
VisualAge представляет собой объектно-ориентированное средство
разработки,
включающее
набор
визуальных
интерактивных
инструментов, библиотеку готовых компонент и набор средств для
построения клиент-серверной среды.
Поддержка графического интерфейса, предоставляемая готовыми
компонентами, отвечает CUA (Common User Access) спецификациям и
содержит ряд расширений для организации гибкого ввода-вывода в
сложных формах и таблицах. Библиотека готовых компонент
предоставляет
также
поддержку
устройств
мультимедиа,
коммуникаций через протоколы APPC, TCP/IP, NetBIOS, программных
интерфейсов CICS External Call Interface, EHLLAPI, Message Queue
Interface (MQI), работу с реляционными базами данных семейств DB2,
Oracle, Sybase и многое другое.
Фирма Microsoft, разрабатывая концепцию .NET Framework, создала
Visual Studio .NET Enterprise Architect 2003, в которой реализовала все
последние достижения в области программирования и в частности, в
технологии визуального программирования.
Visual Studio .NET - полная многоязычная среда разработки для
платформы Microsoft .NET. Visual Studio .NET предоставляет набор
технологий, упрощающих создание, развертывание и последующее
усовершенствование
безопасных,
масштабируемых
и
высокодоступных веб-приложений и веб-служб XML.
Фирма Borland Software Corporation традиционно развивает
интегрированную среду программирования, имеющую несомненный
успех на рынке профессиональных программных продуктов. Эта среда
всегда поддерживала методы визуального программирования,
предлагала разработчику мощные библиотеки, интерактивные
мастера-построители, готовые элементы графического интерфейса.
На сегодняшний день Borland Developer Studio — программный
продукт от Borland Software Corporation, представляющий собой среду
быстрой разработки приложений (RAD) для платформ Win32 и .NET на
языках Delphi (Object Pascal), C++ и C#.
Еще один пакет от фирмы Borland – Delphi Enterprise Edition 7.0. Этот
пакет обеспечивает поддержку новейших перспективных технологий
Веб-служб, включает предварительную версию средств работы с
Microsoft .NET Framework.
При помощи пакета Delphi 7 разработчики, использующие Delphi,
могут приобрести навыки программирования для .NET, готовить свои
приложения к работе под управлением .NET, не теряя при этом
имеющихся наработок и навыков работы на платформе Windows.
Среда разработки Delphi 7 - это проектирование; развертывание
архитектуры,
управляемой
моделью
(MDA);
интегрирующее
моделирование, разработка и развертывание приложений и систем
электронного бизнеса для платформы Windows.
Фирма Borland Software Corporation является первой компанией,
открывшей независимый путь к .NET с Delphi 7, межплатформенной
средой быстрой разработки приложений (RAD) для платформы
Windows. Характерной чертой Delphi 7 является возможность
разработки и развертывания корпоративных приложений. Это
позволяет разработчикам создавать корпоративные приложения, от
концепции к готовому продукту, еще быстрее с использованием нового
UML™-дизайнера и технологии Model Driven Architecture™ (MDA™).
Мы рассмотрели роль и место визуального программирования в
области современного программирования. Теперь перейдем к
рассмотрению конкретных приемов и методов, относящихся к
визуальному
программированию.
Рассмотрим
использование
компонентов и приемов визуального программирования в рамках
Visual Studio .NET Framework фирмы Microsoft.
Основы визуального программирования
Визуализация – это процесс графического отображения сложных
процессов или понятий на экране компьютера в виде графических
примитивов. Визуализировать можно многие процессы: управления,
построения, рисования и т.д.
Пользователи приложений привыкли к графическому интерфейсу
приложений и зачастую даже не задумываются, что привычные
элементы интерфейса представляют собой визуальные графические
примитивы. Например, простейший вариант визуализации – линейка
прогресса (прямоугольник, процент заполнения которого прямо
пропорционален времени выполнения какой-либо операции). Глядя на
нее, вы можете приблизительно оценить время окончания операции.
Но, если бы было выведено значение времени исполнения в виде
числа или процента без линейки прогресса, то такой вывод явился бы
лишь отображением текущего значения, но не визуализацией
процесса.
Сегодня принято визуализировать интерфейсы программного
обеспечения.
Визуализация
снимает
проблемы
"общения"
пользователем с программным продуктом. Графические изображения
на элементах управления позволяют пользователю интуитивно
разбираться в назначении этих элементов.
Для
визуализации
интерфейсов
программного
обеспечения
существует целый ряд специально разработанных элементов
интерфейса – визуальных компонент, позволяющих отображать
различную информацию и осуществлять управление программой в
целом. Простейший пример - визуальная кнопка на экране
компьютера. Программная кнопка имитирует поведение обычной
кнопки на пульте управления любого прибора. Кнопку можно
"нажимать" как настоящую.
Возможно, именно наличие визуальных средств построения
интерфейсов в таких языках, как Microsoft Visual Basic и Delphi, а также
создаваемые с помощью этих языков визуальные программные
интерфейсы,
закрепили
за
ними
термин
"визуальное
программирование".
Безусловно,
существует
много
других
аналогичных продуктов (Visual C++, Borland C++ начиная с версии 4,
Symantec Visual Cafe, C++ Builder и др.), но они не смогли завоевать
такой популярности, как Visual Basic и Delphi. Именно благодаря Visual
Basic, мир узнал о возможности визуального построения интерфейсов
программ для Windows.
В Visual Basic и Delphi выполняется визуальное построение
интерфейса программы, но не самого кода. Определяющими
элементами процесса визуализации являются:
 Визуализируемая модель – модель, которая подвергается
отображению с целью возможности изменения ее структуры
или ее параметров (либо параметров ее отдельных частей).
 Окно инструментов (ToolBox) – окно, содержащее набор
элементов, из которых строится визуальная модель. Обычно
элементы разделяются по их назначению на отдельные
группы, размещающиеся на отдельных закладках окна
инструментов.
 Окно свойств (PropertyBox) – окно, в котором отображаются
параметры (свойства) выбранного элемента визуальной
модели.
Термин
"свойство"
пришел
из
объектноориентированного программирования и обозначает параметр
объекта (элемента).
Визуализируемой моделью в Visual Basic и Delphi является окно
(форма, диалог) Windows, а не код программы.
Обычной практикой является визуализация работы с элементами
интерфейса,
когда
в
качестве
объектов
визуализации
рассматриваются визуальные компоненты, из которых состоят формы
(окна и диалоги) интерфейса программы. Но и операторы программы
можно рассматривать как объекты визуализации. В этом случае
параметры операторов и функций программы можно настраивать при
помощи окна свойств (PropertyBox), а сами операторы и функции
хранится в списковой форме (табличной форме).
В качестве возможного варианта реализации такой визуальной
разработки кода программы можно рассматривать табличную форму
записи макросов в Microsoft Access (рис.8.1). В этом случае
визуализируемая модель – макрос-программа управления данными в
базе данных или управления процессом отображения данных.
Команды макроса находятся в разных строчках записи макроса. Окно
свойств находится непосредственно под списком команд. Окна
инструментов в привычном виде нет, но оно реализовано в виде
раскрывающегося списка с командами, т.е. в каждой строке записи
макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены
текущей команды макроса. Это и есть визуализированная форма
записи программы.
Рис.8.1. Визуализация разработки кода программы
Присоединение модуля, созданного средствами визуального
программирования выполняется также визуальными средствами – в
режиме конструирования (рис.8.2).
Рис.8.2. Средства визуального программирования
Другим примером визуализации создания кода программы может
служить процесс создания макро программ в Microsoft Excel (рис.8.3).
Рис.8.3. Диалог MS Excel при автоматической записи действий
пользователя
Визуализируемой моделью в данном случае является рабочий лист
Excel, в котором программист выполняет действия по обработке
данных. Программный код пишется автоматически в фоновом режиме,
при этом происходит описание в операторах языка VBA (Visual Basic
for Application) всех визуальных действий пользователя.
Окно свойств Properties присутствуют, но не в самом рабочем листе, а
в среде VBA (рис.8.4). Окно инструментов при выборе объекта Module
выключается, но в случае редактирования программного кода для
каждого программного объекта появляется раскрывающийся список со
свойствами, методами и событиями, т.е. в каждой строке записи
макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены
текущей команды макроса.
Пример получаемой программы, вызов которой в рабочем листе Excel
можно организовать по командной кнопке или непосредственно по
имени записанного макроса, приведен на рис.8.4.
Рис.8.4. Результат автоматической записи программного кода как
протокола действий пользователя
Применение визуального программирования при построении
интерфейса приложения в Visual Studio .Net
Visual Studio .NET – это универсальная среда разработки всех типов
приложений на базе .NET и на основе единого визуального
интерфейса. Платформа .NET Framework представляет собой набор
объектов и планов (blueprints, то есть описание объектов), созданных
корпорацией Microsoft для разработки приложений (Windows и
Internet). Большая коллекция визуальных объектов позволяет
конструировать различные элементы управления: Надпись, Надпись с
гиперссылкой, Кнопку, Поле, Флажок и многие другие. Все эти
элементы располагаются на панели инструментов (рис.8.5). Настройка
свойств элементов выполняется с помощью списка свойств.
Элементы управления, как и все другие объекты среды .NET,
реализованы в виде классов в определенном пространстве имен, в
данном случае – System.Windows.Forms.
Рис.8.5. Визуальное программирование средствами Visual Studio .NET
Методы элементов программируются пользователем «вручную», но и
тут имеются визуальные помощники: после двойного щелчка по
элементу управления в конструкторе автоматически открывается окно
редактора кода и автоматически пишется заголовок процедуры
обработки события. Боле того, после набора имени объекта
автоматически появляется список свойств и методов объекта
(рис.8.6). Таким образом, процесс написания программного кода также
частично визуализирован.
Рис.8.6. Визуализация свойств и методов объекта
Кроме элементов управления, как правило, в интерфейсе приложения
присутствуют и другие стандартные компоненты, реализация которых
также поддержана средствами визуального программирования,
например, стандартные диалоговые окна.
Отдельный класс Dialog в .NET не предусмотрен. Диалоговое окно –
это форма (рис.8.7.), обладающая некоторыми специальными
характеристиками. Программирование диалоговых окон, как и многих
других стандартных компонент, в Visual Studio поддерживается
визуальными средствами программировании (рис.8.8).
Рис.8.7. Пример стандартного диалога
Рис.8.8. Программирование стандартных элементов средствами Visual
Studio
Концепция .NET Framework и Visual Studio .NET предоставляют в
распоряжение программистов огромную библиотеку объектов,
ускоряющую процесс разработки приложений. Многие объекты в этой
библиотеке имеют визуальное представление и дают возможность
назначения свойств объекта в режиме конструирования с помощью
окна Properties или диалогов с мастером-построителем.
Выводы
Визуальное
программирование
предусматривает
создание
приложений с помощью наглядных средств.
Средства визуального программирования обычно решают задачи
построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки
приложения путем замены метода «написания программы» на метод
конструирования.
Визуальное программирование обладает достоинством наглядного
представления информации и гораздо лучше соответствует природе
человеческого восприятия, чем методы традиционного, текстового
программирования. Однако практически все визуальные средства
нуждаются в дополнении функциями, которые не могут быть
представлены в виде графических конструкций и требуют текстового
выражения.
Концепция визуального программирования реализована во многих
современных средах разработки программных систем. Все ведущие
фирмы,
создающие
средства
для
программирования
и
конструирования имеют системы, поддерживающие технологию
визуального программирования.
Визуальные средства поддержки программирования в Visual Studio
.NET превращают программистов в разработчиков Windows и Internet
приложений.
Вопросы для самопроверки
1. В чем принципиальное отличие визуального программирования
от любого другого программирования?
2. Возможно, ли средствами визуального программирования
создать законченное программное приложение?
3. Какие достоинства и недостатки присущи визуальному
программированию?
4. Какие языки программирования поддерживают визуальный стиль
программирования?
5. В каких средах программирования реализован визуальный стиль
программирования?
6. Какие фирмы-разработчики пакетов программирования имеют
наиболее
удачные
решения
для
визуального
программирования?
7. Можно ли сказать, что визуальное программирование – это
построение графического интерфейса пользователя?
8. Какие
элементы
процесса
визуализации
вы
можете
перечислить?
9. Что такое «визуализируемая модель»?
10.
Приведите примеры визуального программирования в
известных вам программных средах.
Литература
1. Гарнаев Ф.Ю. Самоучитель Visual Studio .NET 2003.– СПб.: БХВПетербург, 2005.– 688.с.: ил.
2. Подлин Ш. Освой самостоятельно программирование для
Micrsoft Excel 2000. Пер. с англ.: Уч. Пос. – М.: Издательский дом
«Вильямс», 2006. – 304 с.: ил.– Парал. тит. англ.
3. Харитонова И.А., Михеева В.Д. Microsoft ACCESS 2000:
Разработка приложений. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 832 с.:
ил.
4. Одинцев
И.О.
Профессиональное
программирование.
Системный подход. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 512 с.: ил.