软件用户界面设计

用户界面是用户与软件交互的前端应用视图。通过用户界面，用户可以操纵和控制软件以及硬件。如今，用户界面几乎存在于所有数字技术设备中，从计算机、手机、汽车、音乐播放器、飞机、船舶等。

用户界面是软件的一部分，其设计旨在向用户提供软件的洞察。UI 为人机交互提供了基本平台。

根据底层硬件和软件组合的不同，UI 可以是图形化的、基于文本的、音视频的。UI 可以是硬件、软件或两者的组合。

如果用户界面具有以下特点，软件会更受欢迎：

• 吸引人
• 易于使用
• 响应迅速
• 清晰易懂
• 在所有交互界面上一致

UI 大致分为两大类：

• 命令行界面
• 图形用户界面

命令行界面 (CLI)

在视频显示监视器出现之前，CLI 一直是与计算机交互的强大工具。CLI 是许多技术用户和程序员的首选。CLI 是软件可以为其用户提供的最小界面。

CLI 提供命令提示符，这是用户输入命令并提交给系统的地方。用户需要记住命令的语法及其用法。早期的 CLI 无法有效处理用户错误。

命令是一组指令的基于文本的引用，系统预期执行这些指令。还有像宏、脚本这样的方法，可以让用户更容易操作。

与 GUI 相比，CLI 使用更少的计算机资源。

CLI 元素

基于文本的命令行界面可以包含以下元素：

• 命令提示符 - 它是基于文本的通知器，通常显示用户正在工作的上下文。由软件系统生成。

• 光标 - 它是一个小横线或与行高相同的竖线，用于表示输入字符时的位置。光标通常处于闪烁状态。随着用户输入或删除内容，它会移动。

• 命令 - 命令是可执行的指令。它可能有一个或多个参数。命令执行的输出会直接显示在屏幕上。当输出生成时，命令提示符会显示在下一行。

图形用户界面

Graphical User Interface 为用户提供与系统交互的图形化方式。GUI 可以是硬件和软件的组合。通过 GUI，用户可以理解软件。

通常，GUI 比 CLI 消耗更多的资源。随着技术的发展，程序员和设计师创建了更复杂、高效、准确和快速的 GUI 设计。

GUI 元素

GUI 提供一组组件用于与软件或硬件交互。

每个图形组件都提供了一种与系统交互的方式。GUI 系统具有以下元素：

• Window - 一个显示应用程序内容的区域。如果窗口表示文件结构，其内容可以以图标或列表的形式显示。在探索窗口中，用户更容易在文件系统中导航。Windows 可以最小化、调整大小或最大化到屏幕大小。它们可以在屏幕上任意移动。一个窗口可能包含同一应用程序的另一个窗口，称为子窗口。

• Tabs - 如果应用程序允许多个实例同时运行，它们会以单独的窗口形式出现在屏幕上。Tabbed Document Interface 出现了，可以在同一窗口中打开多个文档。这种界面还有助于在应用程序中查看首选项面板。所有现代 web 浏览器都使用此功能。

• Menu - 菜单是一组标准命令的数组，组合在一起并放置在应用程序窗口的可见位置（通常是顶部）。菜单可以编程为在鼠标点击时显示或隐藏。

• Icon - 图标是一个表示相关应用程序的小图片。当点击或双击这些图标时，会打开应用程序窗口。图标以小图片形式显示系统上安装的应用程序和程序。

• Cursor - 交互设备如鼠标、触控板、数字笔在 GUI 中表示为光标。屏幕光标几乎实时跟随硬件指令。在 GUI 系统中，光标也被称为指针。它们用于选择菜单、窗口和其他应用程序功能。

应用程序特定的 GUI 组件

应用程序的 GUI 包含一个或多个列出的 GUI 元素：

• Application Window - 大多数应用程序窗口使用操作系统提供的构造，但许多使用自己自定义创建的窗口来容纳应用程序内容。

• Dialogue Box - 它是一个子窗口，包含给用户的信息并请求执行某些操作。例如：应用程序生成一个对话框，从用户那里获取删除文件的确认。

  

• Text-Box - 为用户提供一个区域，用于输入基于文本的数据。

• Buttons - 它们模仿现实生活中的按钮，用于向软件提交输入。

  

• Radio-button - 显示可供选择的可用选项。其中只能选择一个。

• Check-box - 功能类似于列表框。当选项被选中时，框被标记为已选中。可以选择多个由复选框表示的选项。

• List-box - 提供可供选择的可选项目列表。可以选择多个项目。

  

其他令人印象深刻的 GUI 组件包括：

• Sliders
• Combo-box
• Data-grid
• Drop-down list

用户界面设计活动

设计用户界面需要进行多项活动。GUI 设计和实现的过程类似于 SDLC。可以为 GUI 实现使用任何模型，例如 Waterfall、Iterative 或 Spiral Model。

用于 GUI 设计和开发的模型应满足这些 GUI 特定的步骤。

• GUI 需求收集 - 设计师可能希望获取 GUI 的所有功能性和非功能性需求列表。这些需求可以从用户及其现有软件解决方案中获取。

• 用户分析 - 设计师需要研究谁将使用软件 GUI。目标受众非常重要，因为设计细节会根据用户的知识水平和能力水平而变化。如果用户技术娴熟，可以引入高级且复杂的 GUI。对于新手用户，则需要包含更多关于软件使用方法的说明。

• 任务分析 - 设计师必须分析软件解决方案需要完成哪些任务。在 GUI 中，不需要考虑如何完成这些任务。任务可以以层次结构表示，将一个主要任务进一步分解为更小的子任务。任务为 GUI 呈现提供目标。子任务之间的信息流决定了软件中 GUI 内容的流向。

• GUI 设计与实现 - 设计师在了解需求、任务和用户环境后，设计 GUI 并将其实现为代码，然后将 GUI 与后台的工作软件或虚拟软件嵌入在一起。随后由开发者进行自测。

• 测试 - GUI 测试可以通过多种方式进行。组织可以进行内部检查、直接让用户参与，或发布 beta 版本等。测试可能包括可用性、兼容性、用户验收等内容。

GUI 实现工具

有多种工具可用，设计师只需点击鼠标即可创建完整的 GUI。有些工具可以嵌入到软件环境（IDE）中。

GUI 实现工具提供了强大的 GUI 控件阵列。对于软件定制，设计师可以相应地修改代码。

根据不同的用途和平台，GUI 工具分为不同的类别。

示例

Mobile GUI、Computer GUI、Touch-Screen GUI 等。以下是一些用于构建 GUI 的实用工具列表：

• FLUID
• AppInventor (Android)
• LucidChart
• Wavemaker
• Visual Studio

用户界面黄金法则

以下规则被视为 GUI 设计的黄金法则，由 Shneiderman 和 Plaisant 在他们的著作《Designing the User Interface》中描述。

• 追求一致性 - 在类似情况下，应要求使用一致的操作序列。在提示、菜单和帮助屏幕中使用相同的术语。整个系统中应采用一致的命令。

• 为频繁用户提供快捷方式 - 用户希望减少交互次数的愿望随着使用频率的增加而增强。缩写、功能键、隐藏命令和宏功能对专家用户非常有帮助。

• 提供信息丰富的反馈 - 对于每个操作员的操作，都应有系统反馈。对于频繁且次要的操作，反馈应适度；对于不频繁且重要的操作，反馈应更充分。

• 设计对话以实现闭合 - 应将操作序列组织成具有开头、中间和结尾的组。在一组操作完成时的信息反馈，能给操作员带来成就感、解脱感，并信号他们可以从脑海中丢弃应急计划和选项，这表明前方道路清晰，可以准备下一组操作。

• 提供简单的错误处理 - 尽可能设计系统，使用户不会犯严重错误。如果发生错误，系统应能够检测到它，并提供简单、易懂的错误处理机制。

• 允许轻松撤销操作 - 此功能能缓解焦虑，因为用户知道错误可以被撤销。轻松撤销操作鼓励用户探索不熟悉的选项。可逆单位可以是单个操作、数据输入或完整的一组操作。

• 支持内部控制中心 - 经验丰富操作员强烈希望感受到他们掌控系统，系统对他们的操作做出响应。设计系统使用户成为操作的发起者，而不是响应者。

• 减少短期记忆负担 - 人类短期记忆信息处理的局限性要求显示保持简单、多页显示进行整合、减少窗口移动频率，并为代码、助记符和操作序列分配足够的训练时间。