Интерфейс

Статья обновлена 04.07.2024

Интерфейс — это устройство или система, которые используют для взаимодействия не связанные между собой объекты. Согласно этому определению, пульт дистанционного управления — что-то вроде интерфейса между человеком и телевизором, русский язык — между двумя людьми, а протокол поведения, применяемый в вооруженных силах, — это интерфейс между сотрудниками разных рангов. Понятие интерфейса чаще встречается в пользовательских компьютерных системах и в программировании.

Пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс (UI), или, как его иногда называют, человеко-машинный интерфейс (ЧМИ), является мостом между пользователем и компьютером. Он представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, которые позволяют нам взаимодействовать с компьютерными системами.

Вспомним те времена, когда для общения с компьютером требовалось вводить замысловатые команды. Сегодня,благодаря интуитивно понятным графическим интерфейсам, управление компьютером стало доступно гораздо большему количеству людей.

С течением времени способы взаимодействия с компьютерами претерпевали значительные изменения. Вот пять основных категорий ЧМИ, которые наиболее распространены сегодня:

• CLI (Command Line Interface) – интерфейс командной строки: общение происходит посредством ввода текстовых команд.
• GUI (Graphical User Interface) – графический интерфейс: использует графические элементы, такие как иконки, меню и кнопки, для облегчения взаимодействия.
• MDI (Menu Driven Interface) – интерфейс, управляемый меню: предлагает пользователю структурированное меню для выбора команд.
• FBI (Form Based Interface) – интерфейс, основанный на формах: использует формы для ввода данных и выполнения действий.
• NLI (Natural Language Interface) – интерфейс естественного языка: позволяет взаимодействовать с компьютером на естественном языке.
• GDI (Gesture Driven Interface) – интерфейс, управляемый жестами: использует жесты и движения для управления системой.

Интерфейс командной строки

Это самый старый из существующих типов интерфейсов. Он включает в себя реакцию на вводимые оператором команды со стороны компьютера. Данный тип имеет один недостаток — он требует от оператора запоминания различных команд и не идеален для начинающих пользователей.

Графический интерфейс

Графические пользовательские интерфейсы — GUI — иногда их также называют WIMP, потому что они применяют Windows, Icons, Menus and Pointers — окна, иконки, меню и указатели. Оператор использует указывающее устройство — например, мышь, тачпад или трекбол — для управления указателем на экране, который затем коммуницирует с другими элементами. Это позволяет пользователю взаимодействовать с устройствами с помощью графических значков и визуальных индикаторов.

Данный термин был введен в обиход в 1970-х, чтобы отличать графические интерфейсы от текстовых — таких как интерфейсы командной строки. Однако сегодня почти все цифровые интерфейсы представляют собой графические.

Первый коммерчески доступный графический интерфейс, названный PARC, был разработан компанией Xerox. Он использовался информационной системой Xerox 8010, выпущенной в 1981 году. После того, как Стив Джобс увидел этот интерфейс во время экскурсии по Xerox, он поручил своей команде в Apple разработать операционную систему с аналогичным дизайном.

ОС Apple на основе графического интерфейса пользователя была включена в состав Macintosh, выпущенного в 1984 году. Microsoft выпустила свою первую ОС на основе графического интерфейса пользователя, Windows 1.0, в 1985 году.

На основе меню

Интерфейс, управляемый меню, обычно используется в банкоматах, также известных как ATM — Automated Teller Machines или автоматические кассовые машины, в билетных автоматах и ​​информационных киосках — например, в музеях. Эти устройства обеспечивают простой и удобный интерфейс, состоящий из серии меню и подменю, к которым пользователь обращается, нажимая на кнопки. Часто это реализуется на устройствах с сенсорным экраном. При проектировании архитектуры подобной машины нужны знания в области унифицированного языка моделирования — UML, Unified Modeling Language.

На основе форм

Интерфейс на основе форм использует текстовые поля, раскрывающиеся меню, текстовые области, флажки, переключатели и кнопки для создания электронной формы, которую пользователь заполняет для ввода данных в систему. Такие интерфейсы обычно используются на сайтах для сбора данных от пользователей или в колл-центрах, чтобы операторы могли быстро вводить информацию, которую сообщают по телефону.

Естественный язык

Интерфейс на естественном языке — это устная форма взаимодействия, при которой пользователь управляет компьютером, разговаривая с ним. Этот интерфейс иногда называют диалоговым, потому что он имитирует диалог с компьютером.

Системы естественного языка впервые были описаны в научной фантастике — например, в знаменитом фильме «Звездный путь». Но пока такие масштабные системы, как придумало человеческое воображение, еще недостаточно развиты, чтобы широко использоваться.

Тем не менее, определенные успехи есть. Именно такой интерфейс используется популярным приложением для iPhone под названием Siri, в приложении Алиса от Яндекса и Cortana в Windows.

Обычно более простые версии интерфейсов на естественном языке применяются в телефонных системах как альтернатива нажатия на определённые нумерованные кнопки. Например, «Для информации по вашей банковской карте нажмите 1». Вместо этого человек может произносить нужные ответы вроде: «Информация по карте», которые обрабатываются системой. Примером данного типа интерфейса также является распознавание голоса.

Управляемый жестами

Последнее нововведение в пользовательских интерфейсах — это интерфейс, управляемый жестами. Суть его проста: человек делает физические жесты, которые затем распознаются компьютером. Идея впервые была реализована ученым Пранавом Мистри, который изобрел устройство Sixth Sense — «Шестое чувство» — в 2009 году. Sixth Sense использует камеры для обнаружения движения, которое затем интерпретирует алгоритм, распознающий, что пользователь хочет сделать.

Другие примеры управления жестами включают все более широкое использование данного типа интерфейса на устройствах с сенсорным экраном — например, на смартфонах и планшетных компьютерах. Многим давно уже привычен такой жест, как «щипок», применяемый для увеличения и уменьшения масштаба.

Некоторые игровые консоли также начинают применять интерфейсы, управляемые жестами. Wii была первой такой консолью, где для распознавания жестов использовался портативный контроллер. А Xbox представила систему, аналогичную Sixth Sense, которая использует камеру для обнаружения движения.

Интерфейс в программировании

В программировании, особенно в объектно-ориентированных языках, интерфейс – это не просто красивая кнопочка или меню. Это мощный инструмент, позволяющий создавать гибкие, модульные и хорошо спроектированные программы.

Представьте, что вы – инженер, проектирующий велосипед. Вам нужно описать его характеристики: количество колес, наличие руля, тормозов и других компонентов.

Вместо того, чтобы напрямую указывать эти характеристики в каждом классе велосипедов (горный, шоссейный,городской), вы создаете интерфейс «Велосипед».

Этот интерфейс будет содержать методы, которые должен реализовать любой класс, претендующий на звание «велосипед»: «ехать», «рулить», «тормозить» и т.д.

Чем же интерфейсы отличаются от классов?

• Интерфейсы не могут иметь собственных экземпляров. Нельзя создать объект напрямую из интерфейса.
• Интерфейсы декларируют методы, но не реализуют их. Определение того, как именно эти методы будут работать, ложится на плечи классов, реализующих интерфейс.
• Интерфейсы позволяют множественное наследование. Класс может реализовывать методы из нескольких интерфейсов, наследуя их функциональность.

Зачем использовать интерфейсы?

• Повышение модульности. Разделение кода на интерфейсы и классы, их реализующие, делает код более читаемым, понятным и простым в сопровождении.
• Создание гибких систем. Интерфейсы позволяют легко добавлять новые классы, совместимые с существующими, не нарушая при этом работу системы.
• Реализация полиморфизма. Объекты разных классов, реализующие один интерфейс, могут использоваться взаимозаменяемо, что делает код более гибким.