基于XML及反射技術(shù)的多語言界面研究與實(shí)現(xiàn)

為保證飛行安全、降低事故發(fā)生率，國內(nèi)外民航系統(tǒng)普遍重視飛行員的培訓(xùn)工作。目前，國內(nèi)飛行員培訓(xùn)中心對(duì)飛行員操作水平的評(píng)估一般都是采用教練員觀 察和打分的方式，不夠客觀和全面。飛行員飛行品質(zhì)評(píng)估系統(tǒng)是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)規(guī)范評(píng)分的軟件，它面向的客戶是訓(xùn)練中心的教員、各航空公司的受訓(xùn)飛行員和高 層管理者等，因此，要求軟件能夠針對(duì)不同國家的用戶，提供不同語言版本的界面，以便于用戶能夠更快地接受和使用該產(chǎn)品。
多語言界面軟件的設(shè)計(jì)，通常采取應(yīng)用程序和界面文字顯示相分離的技術(shù)[1]：程序代碼獨(dú)立編寫，語言資源從核心代碼中分離出來儲(chǔ)存到文件，運(yùn)行時(shí)根據(jù)用 戶需求選擇相應(yīng)的語言資源文件并顯示。常用的方法有：（1）將系統(tǒng)支持的語言資源生成一個(gè)多語言的可執(zhí)行文件或獨(dú)立的資源文件[2]。這種方法比較常用， 但是資源更新時(shí)需要重新編譯，擴(kuò)展性差；（2）將支持的語言資源存放在外部語言包中，通過替換語言包達(dá)到切換語種的目的[3-4]。這種方法不需要重新編 譯程序，外部語言包保持獨(dú)立，可以動(dòng)態(tài)修改。
基于軟件開發(fā)過程中提出的對(duì)源程序進(jìn)行最少的修改，達(dá)到盡可能高的效率、可靠性和擴(kuò)展性的要求，本文利用XML外部語言包實(shí)現(xiàn)多語言界面，并且在系統(tǒng)運(yùn) 行的同時(shí)生成語言包文件，便于擴(kuò)展；對(duì)界面文字的導(dǎo)入/導(dǎo)出功能進(jìn)行了封裝處理，避免了代碼的冗余，對(duì)源程序修改代價(jià)最小，后期維護(hù)方便；在語言包處理過 程中運(yùn)用了.NET的反射技術(shù)以提取和組裝界面提示文字信息，增加了程序的靈活性和直觀性。
1 XML語言文件包格式
實(shí)現(xiàn)多語言界面的一個(gè)重要步驟是設(shè)計(jì)外部語言包文件。可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML具有自解釋性和靈活的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)交互，表述任意復(fù)雜程度的數(shù)據(jù)格式和無限量的自定義格式描述符，適合作為語言包的格式。
用戶從軟件獲取的信息都顯示在用戶界面上，用戶界面由控件對(duì)象組成，而語言信息都是由文本控件對(duì)象的屬性值來體現(xiàn)的。建立XML語言包文件的基本思想， 就是從用戶界面中獲取所有文本控件的標(biāo)識(shí)和屬性值，按照結(jié)構(gòu)類別存放到XML文檔中，這樣語言包文件即可通過控件的標(biāo)識(shí)映射到用戶界面。應(yīng)用程序的用戶界 面通常包含的文本組件如圖1所示。

　用戶界面要處理的文本控件對(duì)象主要有以下部分：
（1）Framework：菜單欄、工具欄、狀態(tài)欄等顯示文本信息的窗體框架，其文字信息包括各欄框架Bar的Text屬性、各欄菜單項(xiàng)baritem 的Caption屬性（顯示文字）和Hint屬性（提示文字）?；诿阑缑婧头奖闶褂玫囊?，本文中使用BarManager控件來組裝 Framework，在程序中分別遍歷其Bar和Items成員即可獲取框架和菜單項(xiàng)的信息。
（2）TextControl：只具有（需要）顯示文字功能的控件，如標(biāo)簽控件Label等。
（3）PromptMsg：人機(jī)交互過程中顯示的提示信息。提示信息是解決方案中所有窗體共用的，因此，將其以公共靜態(tài)變量的形式存放在一個(gè)全局靜態(tài)類中。軟件運(yùn)行時(shí)，利用C#的反射技術(shù)動(dòng)態(tài)獲取該類的信息，或創(chuàng)建類的實(shí)例并調(diào)用和訪問這些實(shí)例。
（4）UIText：在程序中需要處理而在界面上沒有顯示（或需要經(jīng)過處理后顯示）的文字信息，如表格控件GridView的表頭等。
為確保切換語言時(shí)能夠置換所有的界面文字信息，所有的文本控件對(duì)象都必須在XML語言包中有唯一的節(jié)點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)。本文中設(shè)定的XML語言包文件的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

根據(jù)文本控件在軟件界面中的關(guān)系，采用樹形結(jié)構(gòu)來描述語言環(huán)境，以解決方案為根節(jié)點(diǎn)；所有的窗體都是解決方案的子節(jié)點(diǎn)，其子節(jié)點(diǎn)是窗體中各種結(jié)構(gòu)類別的文本控件；解決方案根節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)還包括全局提示信息，其子節(jié)點(diǎn)是所有的全局提示信息。
2 多語言界面的實(shí)現(xiàn)
2.1 軟件模塊與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
程序設(shè)計(jì)中采用獨(dú)立界面獨(dú)立模塊的模式，每個(gè)模塊均由一個(gè)獨(dú)立界面提供相應(yīng)功能。.NET中定義Form類為所有窗體類的基類，項(xiàng)目中窗體間的關(guān)系如圖3所示。

　程序運(yùn)行前選擇需要的語言包文件。運(yùn)行后每個(gè)窗體被打開時(shí)，首先在構(gòu)造函數(shù)中完成必要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)填充，繼而在加載基類時(shí)實(shí)現(xiàn)語言信息的導(dǎo)出與載入，最后 加載窗體。只要每個(gè)派生的Form類填充了相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即可以利用基類中的語言信息導(dǎo)出與載入功能，實(shí)現(xiàn)整個(gè)軟件所有窗體的語言替換。
2.2 界面文字信息的導(dǎo)出
對(duì)于大型的工程項(xiàng)目，窗體數(shù)目多、組件復(fù)雜，手動(dòng)建立XML語言包文檔不僅耗費(fèi)大量時(shí)間，而且容易出錯(cuò)。因此，本文在程序運(yùn)行時(shí)生成XML文檔，每打開 一個(gè)窗體都將其界面文字信息導(dǎo)入到XML語言包文檔。反射是.NET中的重要機(jī)制，它使得.NET中的類型（包括類、結(jié)構(gòu)、委托和枚舉等）可以通過名稱動(dòng) 態(tài)檢索成員信息，并且允許在運(yùn)行的程序中操作這些信息。本文運(yùn)用反射技術(shù)動(dòng)態(tài)地提取界面提示文字信息，具體的實(shí)現(xiàn)方法如下：
（1）程序啟動(dòng)時(shí)，創(chuàng)建XML文檔，寫入解決方案根節(jié)點(diǎn)。
（2）打開一個(gè)窗體，在窗體的構(gòu)造函數(shù)中完成該窗體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)填充，加載時(shí)完成文字信息的導(dǎo)入。
（3）若當(dāng)前處理的窗體未被處理過，在XML文檔根節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建一個(gè)新的Form子節(jié)點(diǎn)，寫入窗體的名稱和標(biāo)題欄文本等屬性，并標(biāo)記處理過的窗體以防重復(fù) 處理。對(duì)于窗體的Framework控件，在Form節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建bars節(jié)點(diǎn)和baritem節(jié)點(diǎn)，將所有的框架和菜單項(xiàng)的名稱和文本以item節(jié)點(diǎn)的形 式分別添加到這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)下；對(duì)于TextControl類控件，在Form節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建textcontrol節(jié)點(diǎn)，將所有該類控件的名稱和文本以item 節(jié)點(diǎn)的形式添加到textcontrol節(jié)點(diǎn)下；對(duì)于UIText類組件，在Form節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建uitext節(jié)點(diǎn)，將該類組件的名稱和文本以item節(jié)點(diǎn) 的形式添加到uitext節(jié)點(diǎn)下。
（4）全部窗體處理結(jié)束（即退出程序時(shí)），在根節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建globalpromptmsg子節(jié)點(diǎn)，利用反射機(jī)制獲取全局靜態(tài)類 Globalpromptmsg聲明的所有字段信息，將所有字段的名稱和文本寫到globalpromptmsg節(jié)點(diǎn)下item節(jié)點(diǎn)的name屬性和 text屬性。全部字段處理結(jié)束后向XML文檔中寫入結(jié)束標(biāo)志，完成界面文字信息的導(dǎo)出。其程序如下：
Type type = Globalpromptmsg.GetType（）；
FieldInfo[] currfiledinfos=type.GetFields（BindingFlags.Public|BindingFlags.Static|BindingFlags.Instance）；
foreach （FieldInfo filedinfo in currfiledinfos）
{
 XmlWriter.WriteStartElement（"item"）；
 XmlWriter.WriteAttributeString（"name"，filedinfo.Name）；
 XmlWriter.WriteAttributeString（"text"，filedinfo.GetValue（filedinfo）.ToString（））；
    XmlWriter.WriteEndElement（）；
     }
字段是在類中定義的變量，字段信息從元數(shù)據(jù)中獲取，F(xiàn)ieldInfo類發(fā)現(xiàn)字段屬性并提供對(duì)字段元數(shù)據(jù)的訪問權(quán)。FieldInfo類沒有公共構(gòu)造函 數(shù)，故先用GetType方法獲取全局靜態(tài)類的Type對(duì)象（關(guān)于類型聲明的信息），然后調(diào)用Type對(duì)象的GetFields方法來獲取 FieldInfo對(duì)象。FieldInfo對(duì)象通過GetValue方法返回給定字段的值。
系統(tǒng)支持的語言擴(kuò)展時(shí)，只要將生成的語言包文檔中各文本控件節(jié)點(diǎn)的text屬性值翻譯成目標(biāo)語言，即可得到需要的語言包文件。
2.3 界面文字信息的導(dǎo)入
在創(chuàng)建了語言包文件的基礎(chǔ)上，如何將程序和語言包文件結(jié)合起來，成為實(shí)現(xiàn)多語言界面的最后一個(gè)難題。本文在程序啟動(dòng)時(shí)讀取選擇的XML語言包文件，將數(shù)據(jù)記錄到內(nèi)存，窗體加載時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)填充，替換默認(rèn)的界面文字。導(dǎo)入的過程中也使用了反射技術(shù)，其方法如下：
（1）程序啟動(dòng)時(shí)，打開要讀取的外部XML語言包文件。
（2）按深度遍歷方法讀取XML文件。提取所有Form節(jié)點(diǎn)的名稱和標(biāo)題欄文本屬性值，存入內(nèi)存。每個(gè)Form創(chuàng)建一個(gè)窗體信息對(duì)象，存放Framework、TextControl以及UIText組件的文本信息，多個(gè)窗體信息對(duì)象之間以標(biāo)題欄文本為區(qū)分標(biāo)識(shí)。
（3）所有窗體處理完畢后，替換全局提示信息文本：創(chuàng)建Globalpromptmsg類的一個(gè)實(shí)例，獲取它的類型信息，搜索該實(shí)例中與 globalpromptmsg節(jié)點(diǎn)下提示信息節(jié)點(diǎn)同名的公開字段，利用反射機(jī)制將對(duì)應(yīng)字段的值替換為對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的text屬性值。其程序如下：
Globalpromptmsg gmp=new Globalpromptmsg （）；
Type type=gmp.GetType（）；
FieldInfo currfieldinfo = null；
foreach（XmlNode msgnode in formnode.ChildNodes）
{
 currfieldinfo=type.GetField（msgnode.Attributes["name"].Value）；
 if （currfieldinfo != null）
    currfieldinfo.SetValue（currfieldinfo， msgnode.
Attributes["text"].Value）；
}
通過調(diào)用Type對(duì)象的GetField方法來搜索具有指定名稱的公開字段，并將其存入FieldInfo對(duì)象；然后調(diào)用FieldInfo對(duì)象的SetValue方法對(duì)給定字段值進(jìn)行修改。
（4）窗體加載時(shí)，從第2步獲取的數(shù)據(jù)中查找對(duì)應(yīng)控件的各項(xiàng)文本屬性信息，替換掉組件默認(rèn)的文本，從而實(shí)現(xiàn)界面語言的導(dǎo)入。
2.4 實(shí)際界面顯示
以登錄界面為例，提取出一個(gè)簡(jiǎn)單的語言為英文的xml文件如圖6所示。

　圖中，Solution節(jié)點(diǎn)代表解決方案，Native-lan節(jié)點(diǎn)代表顯示的語言種類，F(xiàn)orm節(jié)點(diǎn)代表窗體，F(xiàn)orm的子節(jié)點(diǎn) textcontrol和uitext分別對(duì)應(yīng)窗體需顯示文本的控件和隱含在程序中的文字信息。提示信息存放在globalpromptmsg節(jié)點(diǎn)下。每 個(gè)item節(jié)點(diǎn)都指明了組件的名稱和顯示文本，擴(kuò)展支持語言時(shí)只需修改節(jié)點(diǎn)的Text值。
本設(shè)計(jì)中默認(rèn)語言是中文簡(jiǎn)體，默認(rèn)的登錄界面如圖7所示。選擇英文語言包文件時(shí)，程序運(yùn)行得到的登錄界面如圖8所示。

　本文采用擴(kuò)展外部XML語言包的方法，在對(duì)源程序修改代價(jià)最小的情況下實(shí)現(xiàn)了對(duì)軟件的多語言支持，語言增加或界面變化時(shí)無需重新編譯源程序，動(dòng)態(tài)增加或 修改語言包文件即可，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)、維護(hù)成本小，是一個(gè)設(shè)計(jì)良好的多語言資源實(shí)現(xiàn)模型。在界面語言導(dǎo)入導(dǎo)出時(shí)使用了.NET反射技術(shù)、動(dòng)態(tài)調(diào)用需要 的方法和屬性信息，其程序靈活直觀。本文方法在飛行員飛行品質(zhì)評(píng)估系統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用。
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