Интерфейс

Статья обновлена 20.07.2022

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 — особенности компьютерной системы, которые позволяют юзеру взаимодействовать с ней.

Пользовательский интерфейс, также иногда называемый человеко-машинным интерфейсом — ЧМИ, включает как аппаратные, так и программные компоненты. Он обрабатывает контакты между пользователем и системой.

Существуют различные способы взаимодействия с компьютерными системами, которые развивались год за годом. В современном мире выделяют 5 основных категорий ЧМИ:

• CLI — командная строка, Command Line;
• GUI — графический, Graphical User;
• MDI — управляемое меню, Menu Driven;
• FBI — на основе форм, Form Based;
• NLI — естественный язык, Natural Language;
• GDI — управляемый жестами, Gesture Driven.

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 определениях многих языков программирования — например, в одном из самых популярных, Java, интерфейс — это тип, такой же, как и класс. Как и класс, интерфейс определяет методы. Но, в отличие от класса, никогда не реализует их.

Без специальных знаний это понять сложно, поэтому лучше взять конкретный пример. Класс велосипеда определяет, что велосипед может и что не может делать с точки зрения его «велосипедности». Но при продаже велосипеды взаимодействуют с миром иначе, через интерфейс.

Велосипедом в магазине можно управлять с помощью программы инвентаризации. Этой программе не важно, каким классом товаров она управляет, если каждый продукт предоставляет определенную информацию — такую, ​​как цена и артикул.

Вместо того, чтобы устанавливать классы для разных не связанных друг с другом товаров, программа инвентаризации устанавливает протокол связи. Этот протокол представлен в виде набора определений и методов, содержащихся в интерфейсе. Интерфейс инвентаризации будет определять методы, которые устанавливают и получают розничную цену, присваивают артикул и так далее.

Для работы в программе инвентаризации «велосипедный» класс должен согласиться с этим протоколом. Тем самым реализуется нужный интерфейс, включая все методы, которые тот определяет. Таким образом, «велосипедный» класс предоставит возможность работы методам, с помощью которых назначается розничная цена, артикул и так далее.

Интерфейс используется для определения протокола поведения, который может быть реализован любым классом в любом месте иерархии классов. В программировании интерфейсы применяют для решения следующих задач:

• Выявление сходства между несвязанными классами без искусственного выстраивания классовых отношений.
• Объявление методов, которые, как ожидается, будут реализованы одним или несколькими классами.
• Назначение программного интерфейса объекта без раскрытия его класса.
• Моделирование множественного наследования — функция, поддерживаемая некоторыми объектно-ориентированными языками. Она позволяет классу иметь более одного суперкласса.