图形用户界面

「图形使用者介面」的各地常用别名
中国大陆 图形用户界面
台湾 图形使用者介面、图形化使用者介面
港澳 图形使用者介面、图形用户介面
KDE Plasma Desktop。它是类Unix系统X Window系统图形使用者介面之一

图形使用者介面（英语：Graphical User Interface，缩写：GUI）是指采用图形方式显示的电脑操作使用者介面。与早期电脑使用的命令列介面相比，除了降低使用者的操作负担之外，对于新使用者而言，图形介面对于使用者来说在视觉上更易于接受，学习成本大幅下降，也让电脑的大众化得以实现。

虽然图形使用者介面已经成为现代电脑的主要介面，然而这介面必定要透过在显示器的特定位置，以「各种美观、而不单调的视觉讯息」提示使用者「状态的改变」，势必得比简单的文字讯息呈现，花上更多的电脑运算能力，计算「要改变显示器哪些光点，变成哪些颜色」，功能命令的设计也比较复杂，现代作业系统的图形复杂程度更远超早期的GUI。

历史变迁

  • 1950 年代SAGE Project （美国空军防空系统）和Ivan Sutherland提出，其于 1963 开发的 Sketchpad 软体为现在计算机辅助绘图（CAD）的先驱。[1]
  • 1968年道格拉斯·恩格尔巴特在 SRI（Stenford Research Institute）开发 OLS 在线系统，并在 ACM/IEEE 会议上展示了所有演示之母，首次汇入滑鼠作为互动介面。
  • 1970年，部份 SRI 的研究人员进入全录公司参与开发地球上第一个 WIMP 系统（视窗、图标、选单和指针/下拉式选单），希望打造孩子也能轻松使用的系统。
  • 1973年第一个视觉化操作的电脑在全录帕洛阿尔托研究中心（Xerox PARC）完成。该产品名为Alto，但当时GUI是面向计算工作站开发的，用在文书处理还是新概念，Alto虽然没有贩售，但取得的研发经验众多，是第一个把电脑所有元素所见即所得结合到一起的图形介面作业系统。它使用3键滑鼠、位元运算监视器、图形视窗、乙太网路连接。[2]
  • 1980年Three Rivers公司推出Perq图形工作站，图形使用者介面（GUI）开始进入厂商视野中，不过此时电脑效能有限，能搭载GUI的产品主要是工作站等级的电脑，一般大众很难接触到。
  • 1981年全录公司意识到后，才推出了Alto的继承者Star，曾首次使用了视窗设计。这部电脑仍为了工作站使用。
  • 1983年苹果电脑公司推出Apple Lisa个人电脑，是全球第一款搭载图形介面的个人电脑，但没有取得商业上的成功。
  • 1984年苹果电脑公司推出Macintosh，这次GUI造成了首次风行。
  • 1986年首款用于Unix的视窗系统X Window System发布。
  • 1988年IBM发布OS/2 1.10标准版演示管理器（Presentation Manager），这是第一种支援Intel电脑的稳定的图形介面。
  • 1992年微软公司发布Windows 3.1，增加了多媒体支援。
  • 1995年微软的Windows 95发布，其视窗作业系统的外观基本定型。
  • 1996年微软发布Microsoft Bob，此软体具有动画助手和有趣的图片。
  • 1996年IBM发布OS/2 Warp 4，它的互动介面得到显著改善，至今仍有不少ATM执行这样的系统。
  • 1997年KDE和GNOME两大开源桌面专案启动。
  • 1997年苹果电脑公司发布Mac OS 8，这个系统具有三维外观并提供了SpringLoaded Folder功能。
  • 2000年苹果电脑公司推出Mac OS X系统的预设外观Aqua。
  • 2001年微软发布Windows XP，实现了主题支援。
  • 2003年Mac OS X v10.3提供了一键单击存取任何已打开视窗的功能。
  • 2003年Sun公司的Java桌面系统为GNOME桌面添加了和Mac类似的效果。
  • 2006年微软发布Windows Vista，对此前其视窗作业系统的外观作了较大的修改，实现了Aero功能。

概要

在图形使用者介面中，电脑画面上显示视窗、图示、按钮等图形，表示不同目的之动作，使用者通过滑鼠等指标装置进行选择。

组成

1990年代早期Unix平台上执行的X Window System
桌面
在启动时显示，也是介面中最底层，有时也指代包括视窗、档案浏览器在内的「桌面环境」。在桌面上由于可以重叠显示视窗，因此可以实现多工化。一般的介面中，桌面上放有各种应用程式和资料的图示，使用者可以依此开始工作。桌面与既存的资料夹构成理念相违背，所以要以特殊位置的资料夹的参照形式来定义内容。比如在微软公司的Windows XP系统中，各种使用者的桌面内容实际储存在系统碟（预设为C槽）:\Documents and Settings\[使用者名称]\桌面资料夹（档案夹）内。
墙纸，即桌面背景。可以设定为各种图片和各种附件，成为视觉美观的重要因素之一
视窗
应用程式为使用资料而在图形使用者介面中设定的基本单元。应用程式和资料在视窗内实现一体化。在视窗中，使用者可以在视窗中操作应用程式，进行资料的管理、生成和编辑。通常在视窗四周设有清单、图示，资料放在中央。
在视窗中，根据各种资料/应用程式的内容设有标题列，一般放在视窗的最上方，并在其中设有最大化、最小化（隐藏视窗，并非消除资料）、最前面、缩排（仅显示标题列）等动作按钮，可以简单地对视窗进行操作。
  • 单一档案介面（Single Document Interface）
    在视窗中，一个资料在一个视窗内完成的方式。在这种情况下，资料和显示视窗的数量是一样的。若要在其他应用程式的视窗使用资料，将相应生成新的视窗。因此视窗数量多，管理复杂。
  • 多档案介面（Multiple Document Interface）
    在一个视窗之内进行多个资料管理的方式。这种情况下，视窗的管理简单化，但是操作变为双重管理。
  • 标签
    多档案介面的资料管理方式中使用的一种介面，将资料的标题在视窗中并排，通过选择标签标题显示必要的资料，这样使得接入资料方式变得更为便捷。
清单
将系统可以执行的命令以阶层的方式显示出来的一个介面。一般置于画面的最上方或者最下方，应用程式能使用的所有命令几乎全部都能放入。重要程度一般是从左到右，越往右重要度越低。命定的层次根据应用程式的不同而不同，一般重视档案的操作、编辑功能，因此放在最左边，然后往右有各种设定等操作，最右边往往设有说明。一般使用滑鼠的第一按钮进行操作。
  • 即时清单（又称功能表、上下文清单（Context Menu））
    与应用程式准备好的层次清单不同，在清单栏以外的地方，通过滑鼠的第二按钮调出的清单称为「即时清单」。根据调出位置的不同，清单内容即时变化，列出所指示的物件目前可以进行的操作。
图示
显示在管理资料的应用程式中的资料，或者显示应用程式本身。
资料管理程式，即在资料夹中使用者资料的管理、进行特定资料管理的程式的情况下，资料通过图示显示出来。通常情况下显示的是资料的内容或者与资料相关联的应用程式的图案。另外，点击资料的图示，一般可以直接完成启动相关应用程式以后再显示资料本身这两个步骤的工作。
应用程式的图示只能用于启动应用程式。
按钮
清单中，利用程度高的命令用图形表示出来，组态在应用程式中，成为按钮。
应用程式中的按钮，通常可以代替清单。一些使用程度高的命令，不必通过清单一层层翻动才能调出，极大提高了工作效率。但是，各种使用者使用的命令频率是不一样的，因此这种组态一般都是可以由使用者自订编辑。

其他

资源回收筒
为了实现档案删除的「假安全」功能而设定了「资源回收筒」（垃圾桶）功能。在档案删除的时候，暂时将其移动到系统特定的地方，一旦使用者发现删除错误，还可以将其找回，从而实现防止错误删除的目的。在麦金塔系统中，垃圾桶不仅可以删除档案，还可以进行各种各样物件的删除功能，如将抽取式硬碟从系统中移出，将光碟从光碟机中取出等等。
应用程式启动器
从图形介面上启动应用程式有很多方式，有好几种作业系统都采用清单形式的程式启动器。NEXTSTEP和Mac OS X中有一种称为dock的操作面板型的工具，可以存放各种档案和应用程式的资讯，并通过滑鼠点击调出。

图形使用者介面的工作管理

在图形使用者介面中，使用者操作是以视窗为单位的。除了MDI和Mac OS以外，大多都是「视窗数量=工作数量」。因此在看整体介面的时候，怎样进行工作管理是很重要的。Windows等作业系统中，最常用的方式是在桌面上设定一个棒状的「工作列」，放置各种视窗的图示和标题，确保系统的可操作性和可视性，方便对视窗进行管理。其他的方法包括，在桌面上的清单中添加各个视窗管理清单，在桌面上显示任务的图示，用虚拟桌面的方式表面增加桌面的数量等等。在Mac OS X系统中使用Dock进行任务管理，但是还有Exposé进行视窗一览显示模式的功能。

指标装置的操作

图形使用者介面的基本操作是，用指标装置（一般是滑鼠）进行指示操作，然后使用装置上的按钮（通常为两到三个）进行动作的启用。因此「位置」和「指示」都非常明了，从而实现可视操作。

指示的内容根据位置而不同。在资料管理应用程式中，第一按钮进行指标所在位置资料的选择，而两次连续按钮（所谓「双击」）可以调出预制的应用程式开始处理资料。 第二按钮通常用来显示即时清单。第二按钮调出的清单可以再用第一按钮进行选择打操作。第三按钮在X Window System中比较常用。

另外，最近四键、五键滑鼠相继问世，各个按钮可以在作业系统中进行动作定义。

图形使用者介面与键盘

和命令使用者介面一样，键盘在图形使用者介面仍是一个重要的装置。键盘不仅可以输入资料的内容，而且可以通过各种预先设定的「快速键」等键盘组合进行命令操作达到和清单操作一样的效果，并极大提高工作效率。

图形使用者介面与各种装置

除了上述的装置以外，手写板等操作，特别是在图像资料操作中也扮演重要的角色。

触控式萤幕图形使用者介面

现在还有很多一些使用者介面，直接用手指、或者特殊的笔端轻触触控式萤幕上显示的按钮、图示进行各种操作，已经非常普及，如自动取款机，汽车导航、媒体播放器、游戏机等等，一般操作简捷，直观。苹果公司的iPhone手机还有装有支援多点触控的作业系统。

采用图形使用者介面的作业系统/应用程式

Android 4.1图形化使用者介面

参考文献

  1. ^ Ivan Sutherland - Father of Computer Graphics. 
  2. ^ Xerox Alto Computer with Mouse, GUI, and Ethernet Introduced in 1973. www.cedmagic.com. [2019-08-01]. （原始内容存档于2020-04-03）. 

参见

命令输入
资料输入输出
资讯
分组
导览
特殊视窗
  • 关于对话方块
  • 警告对话方块
  • 对话方块
  • 档案对话方块
  • 检查器视窗
  • 模态视窗
  • 调色盘视窗
相关概念

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