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Web应用程序可用性功能的设计和编程模式

摘要

可用性是软件系统的质量属性。可用性问题不仅影响用户界面，而且影响应用程序的核心功能。在本文中，开发了三个Web应用程序，以发现两种可用性功能的模式，它们对核心功能有影响：中止操作和进度反馈。我们采用归纳过程，以确定可重用的元素来实现所选择的功能。为了沟通方便，这些元素被具体为设计和编程模式（PHP、VB.NET和java）。为了评估模式，开发了另外两个Web应用程序。评价探究等模式的理解和使用缓解模式的几个问题，以及应用的fi最终结果。我们发现重用指定为模式的标识解决方案是可行的。结果还表明，可用性功能具有一些特点，如与应用程序的耦合程度或解决方案的每个组件的复杂性，从而简化或复杂化它们的实现。在这种情况下，终止操作功能比实现进度反馈功能更容易实现。

关键词：软件工程设计模式编程模式

1.简介

可用性是高度交互系统中的关键软件系统质量属性（Juristo et al。，2007a）。可用性在ISO标准9241-210（ISO，2010）中被定义为“特定用户可以使用系统，产品或服务的程度，以在特定的使用环境下以有效性，效率和满意度达到特定的目标” 。 SE最初认为通过在用户界面（UI）设计中包含可用性功能，可以实现令人满意的可用性级别。在这个方案中，使用将UI与应用程序的核心功能分开的策略是足够的。

后来确定，分离策略不足以输出可用系统，并且存在可用性问题，应该在早期开发过程活动中解决（Juristo等，2007a），因为它们影响了核心功能的应用程序。软件系统核心的可用性问题在开发过程中没有考虑到，会产生很高的成本，而且新系统不太可能实现其所有功能（John et al。，2009）。

这些文献丰富的研究涉及早期开发过程活动的可用性，并提出了高层次的解决方案。将可用性纳入软件开发的一些建议是作为指南或模式引入的。例如，Juristo等人。 （2007b）提出了引发需求的指导方针，Bass等人（2001）和Folmer等人（2003）引入了包括可用性功能的体系结构模式，如聚合命令，可以命令命令，预测任务持续时间和验证资源。其他方法将在后续的开发过程中处理活动。因此，Juristo等人。 （2007a）分析了可用性问题对详细设计的影响，Folmer等人（2006）提出了最终实现作为示例来帮助确定可用性对系统架构的影响。

这项研究是解决SE开发过程中影响软件系统功能的可用性问题的努力的延续。不同之处在于它针对的是后来的开发过程，而这些活动在文献中通常没有提到。我们着手确定是否有可能找到可重复使用的详细设计和编程解决方案，以构建实现可用性功能的应用程序。在这项研究中，我们还分析了可识别的可重用解决方案是否可以指定为设计模式和编程模式（D＆P模式）。最后，独立开发人员使用所提出的解决方案来实施用于评估目的的系统。

我们选择了两个可用性功能，称为可用性机制（UM），它对设计有重大影响（Juristo et al。，2007a）：中止操作（AO）和进度反馈（PF）。这两个功能不能仅着重于用户界面。该研究仅限于Web应用程序。 Web应用程序与其他应用程序类型的不同之处在于，客户端由动态网页组成，动态网页由浏览器解释并生成特定的重用条件。根据所使用的编程类型或技术（W3C，2014），可以在服务器端或客户端创建网页。

使用面向对象的设计和编程范例以及三种不同的服务器端语言：PHP，VB.NET和Java。面向对象编程鼓励重用（Szyperski，2002），并且，由于所有三个开发项目都使用相同类型的元素，因此我们可以查找它们共有的元素。虽然PHP本来不是一种面向对象的语言，但其最新版本提供了类和方法的设计和使用。 Web客户端使用Javascript语言。

本文结构如下。第2节介绍了与我们提案相关的背景和工作。第3节描述了为了识别和评估可重用元素而应用的研究方法。第4部分显示了研究发现的可重用元素及其规范作为AO和PF UMs的模式。第5节描述了如何评估拟议模式。第6节讨论结果及其评估。第7节介绍了结论和未来的工作。

2.背景

2.1 可用性机制

人机交互（HCI）领域已经全面解决了系统的可用性问题。 HCI指南对于达到满意的系统可用性水平很有用。 HCI的研究人员已经定义了许多具有不同名称的模式：交互或交互设计模式（Tidwell，2010; Welie和Traelig;tteberg，2000），用户界面模式（Laakso，2003），可用性模式（Brighton，1999; Perzel and Kane，1999 ）和网页设计模式（Van Duyne et al。，2006）。 所有这些模式的共同之处在于它们提供了特定可用性问题的解决方案，尽管它们被描述或分组方式不同。 还有几个公司构建的用户界面设计模式库，可在网上找到（Yahoo，2013; Pattern Factory Oy，2014; Infragistics，2015; Toxboe，2015）。

根据HCI关于如何提高软件系统可用性的建议，Juristo等人（2007a）根据其对软件开发的影响确定了三类建议：对UI有影响的可用性建议，对开发过程有影响的可用性建议以及对设计产生影响的可用性建议。他们报告了可用性与软件设计之间关系的经验证据，确定了对设计有很高影响的功能可用性特征（FUF），并测量了它们对实际应用的影响。已识别的功能是HCI建议的产物。反过来，每个HCI作者都会识别不同的FUF亚型。每个子类型都被称为UM，并有一个名称指示其功能。 Juristo等人提出了FUF的非详尽列表及其各自的机制。 （2007年b）。表1显示了所识别的可用性功能及其各自的机制。

术语可用性功能的使用可能是有争议的，因为可用性通常被认为是非功能性需求。 然而，Juristo等人。 （2007b）确定表1中列出的特征“代表了可以构建到软件系统中以增加可用性的特定功能。 由于功能需求描述了软件要执行的功能，因此我们认为表1中的可用性功能应视为功能需求（即使它们是与可用性相关的需求）。 这些功能可用性需求需要明确指定，就像任何其他功能一样“。 Bosch和Juristo（2003）和Bass等人之前的研究表明， （2004）已经证明了可用性和软件系统功能之间的关系。

在本文中，我们提出了D＆P模式来实现表1中列出的两个UM。另外还有两篇文章基于表1中描述的可用性功能和机制。这两篇论文的目的是为软件系统添加可用性功能， 但他们采取完全不同的方法。 其中一种方法（Carvajal et al。，2013）提出了开发者将FUF纳入从需求引发到设计阶段的每个开发过程活动的指导方针。 第二种方法（Panach等，2014）是Juristo等人对模型驱动开发（MDD）的研究的延伸。 他们的目标是将可用性功能集成到使用MDD开发的软件产品中。

我们选择了两个UM：中止操作，撤销/取消FUF的一部分和进度反馈，反馈FUF的一部分。 两个UM在表1中以灰色突出显示。属于这两个FUF的其他机制是全局撤销，对象特定的撤消和返回

表1可用性机制对软件设计产生影响。

用于撤消/取消FUF，以及用于反馈FUF的系统状态，交互和警告。 UMs是根据三个标准进行选择的：根据受影响功能的数量对设计的影响，这取决于要开发的用例的特征; 系统用户易于识别，并且从HCI推荐的角度来看易于评估。

为了应用第一个标准UM对设计的影响，我们分析了正在开发的三个系统的要求和各自的启发指导原则，以确定哪些UM对新的Web应用程序更有用。这些是需要在应用开发时更可靠地实施的统一计算机。我们建立了三个可能的值：低，中，高。关于系统用户容易识别的问题，分析侧重于与每个UM相关的HCI建议，以确定UM在UI级别具有多少种类型的组件。只有通过UI元素执行其功能的组件才被选中。关于从HCI建议的角度评估易用性，我们估计了最终实施的可能结果，以确定是否有可能在应用程序中识别与每个UM相关的建议元素。该分析的结果显示在表2中。

表2选择UMs进行实施

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