1960年Doug Engelbart在SRI（Stenford Research Institute）发展了OLS在线系统，在软件界面中增加了光标和多窗口。

1970年，SRI的部分研究员进入施乐PARC（Palo Alto Research Center帕洛阿尔托研究中心），并完成了第一个WIMP（窗户，图标，菜单和指针/下拉式菜单）的演示。

1973年，第一台使用Alto操作系统的计算机在施乐公司PARC研究中心开发完成。Alto是第一个具备了所有现代图形用户界面的基本元素特征的操作系统。特点：使用三键的鼠标；位图的显示器；图形窗口的运用。

2、发展阶段

1980年，ThreeRivers电脑公司发布Perq图形工作站。

1981年，施乐公司发布施乐8010（Star）作为Alto的替代产品。特点：可双击的图标，可重叠的窗口，对话栏，分辨率达到1024*768的单色显示器。

1983年，苹果公司发布Lisa。特点：下拉菜单和主菜单条。Visi公司发布Vision，这是第一款使用完整的图形界面并针对IBM个人电脑环境的电子图表软件。图形用户界面最初的实际运用是Vision公司用来设计电子表格。首先将“视窗”和鼠标的概念引入个人电脑，这比微软的第一版Windows还早。

1984年，苹果公司发布Macintosh系列计算机。Macintosh是第一个成功运用图形用户界面的商业产品。虚拟的桌面概念开始使用，文件看起来就象一张纸，目录看起来像文件夹一样；还有一组桌面小工具，如计算机、笔记本和时钟等。所有这些东西用户都可按自己的需要在屏幕上随意放置，也可以通过把文件和文件夹拖入屏幕上的废纸篓来删除文件。

1985年，Geos在苹果公司的AppleII之后发布Commodore64系统。微软发布视察操作系统Windows的第一个版本。

1987年，苹果发布MacintoshII型电脑，这是Macintosh的第一款彩色显示机型。特点：显示达到640*480的分辨率，256色。微软发布Windows的第二个版本，特点：窗口具有了可叠加、可改变大小的新功能。Acorn公司发布为Acorn计算机开发的“Arthur”图形界面操作系统。

1988年，苹果发布为Apple IIGS开发的16位操作系统GS/OS，其图形界面与苹果的Macintosh系列十分类似。IBM发布增加了图形用户界面的OS/21.10标准版（OS/21.0还完全是命令行模式）。这个版本的图形用户界面是由微软编写的，所以整个界面看起来和Windows2很像。

1990年，Commodore发布A3000机型使用的Amiga Workbench 2，特点：增加了三维的凹凸效果，增加了系统菜单。微软发布Windows3.0。GeoWorks发布PC-GEOS。

1992年，IBM发布32-bit真彩的操作系统OS/2Version2.0。微软发布Windows3.1。AGAAmigas计算机的Amiga Workbench 3系统发布。

1993年，微软发布WindowsNT的第一个版本，这是微软全新的32位操作系统，它采用了和Windows3.1一样的版本号和图形用户界面。

1994年，QNX Software Systems发布第一个嵌入式微窗口系统Phtotn microGUI，资源管理器窗口就是嵌入式多窗口技术的典型运用。

1995年，微软发布Windows95。Agenda96发布。

1996年，New Deal Office2.5发布，它的前身是PC-GEOS。IBM发布OS/2Warp4。微软发布与Windows95界面完全一样的WindowsNT4.0。

1997年，苹果MacOS8发布，并在短短两周内卖出了一百二十五万份，成为当时最畅销的软件。

1998年，微软发布Windows98。特点：Internet Explorer网络器取代了传统的窗口形式，整个帮助系统也由Internet Explorer所取代，广告放置在桌面右上角。

1999年，苹果发布Mac OS X Server，这是一款基于Unix的操作系统，沿用了苹果Macintosh的图形用户界面。RISCOS公司发布适合RiscPC、A7000、A7000+计算机的RISCOS4操作系统。

2000年，苹果公司公布发布Mac OS X，采用全新水晶图形界面。微软Windows2000(AKAWindows NT 5)正式发售。

2001年，微软发布Windows XP。微软下一代操作系统对用户界面设计进行了巨大投入，“期望通过它改变人们使用计算机的方式”。在计算机出现半个世纪的时间里，图形界面经过不断完善，逐步成熟，并完全取代了命令语言界面，成为现代软件界面的主导形式。图形用户界面是人类历史上最伟大的发明创造之一，它对计算机的普及与进一步发展具有深远的意义。施乐、苹果、微软等公司在这个过程中发挥了重要作用。

2006年，微软发布Windows Vista，对此前其视窗操作系统的外观作了较大的修改，实现了Aero功能。

2009年，Windows 7发布。 它剔除掉了Vista许多臃肿功能。通过“显示桌面”按钮，用户可以隐藏窗口查看桌面。 微软完全重新设计了Windows 7的任务栏，用图标替换掉了标签。用户可以将程序锁定在任务栏上预览已打开的窗口。

2012年10月，作为Windows重大更新的Windows 8面世。 该系统启动时不再默认显示桌面，而是全新的“磁贴”开始屏幕，给用户带来了不小的困惑。

2013年10月，微软发布了更新版本Windows 8.1。

2015年7月，微软正式发布计算机和平板电脑操作系统Windows 10。

2021年10月，微软推出Windows 11正式版操作系统。

1、人机交互性

GUI主要功能是实现人与计算机等电子设备的人机交互。它是用户与操作系统之间进行数据传递和互动操控的工具，用户可以通过一定的操作实现对电子设备的控制，同时电子设备会将用户操作的结果通过显示屏进行反馈。作为使用电子信息产品的必备环节，图形用户界面实现了人与软件之间的信息交互。这种人机交互性使得用户的操作更加便捷。

2、美观性

对日新月异的电子产品来说，图形用户界面越来越发挥着重要的作用。美观、友好的界面设计往往更能吸引客户，成为企业获得竞争优势的关键。图形用户界面综合了人机工程学、认知心理学、设计艺术学、语言学、社会学、传播学等众多学科领域的知识，现在已经发展为一门独立的学科。在电子技术飞速发展成熟的今天，电子产品的性能和功能区别已经不是很大，开发者开始更注重产品的美观性。大气的外观、简约的设计风格、良好的视觉效果日益成为影响用户体验的关键因素。由于图形用户界面是多种元素的组合，包含很多艺术性、美观性的设计元素，界面具有美观性，这种美好的视觉感受能够使得用户购买相应的产品，提高企业的经济效益。

3、实用性

GUI的目的是实现人机交互。开发人员研究并设计出具体的用户界面，将晦涩难懂的电脑语言包装成简单易懂的图形，用户通过对图形的识别即可理解复杂的电脑语言背后所表达的内容。图形化的操作方式具有很强的实用性，方便了用户的使用，提高了使用效率。这种创造性的转化使冷冰冰的电子产品变得亲切，从实验室走进千家万户的生活。开发人员通过对图形用户界面的不断优化，使信息、数据的传输更高效，结果运行与反馈更便捷、准确，带来良好的用户体验，实用性很强。

4、技术性

早期电子产品的图形用户界面采用字符界面，需要操作人员具有较高的专业性。文字转化为图形后，相应的数据信息也被转化为图像。用户操作、接收到的信息都是图形对象，不再需要背诵大量的命令符号，无须具备专业知识和操作技能即可实现对电子产品的操作。但简化了的操作过程并不意味着图形用户界面不具有技术性。隐藏在图形对象背后的，是更加专业的代码编写和相关操作。恰恰相反，这些背后的操作更加具有技术性。技术人员编写和设计相关的代码，将字符界面转化为图形界面，以便用户可以利用图形界面实现他们想要操作的内容。这样的转化方式往往需要较高的技术性，所以图形用户界面只是将技术性隐藏起来，而并非不具有技术性。

随着互联网科技、通讯技术的迅速发展，各种通讯电子消费产品，如台式电脑、平板电脑、手机等已经成为人们日常生活中不可或缺的物品。电子消费产品的图形用户界面（GUI）是电子产品的软硬件系统与用户之间进行数据传递和操控交互的桥梁。电子消费产品图形用户界面（GUI）大致可分为以下两大类。

1、具体产品独有的操作系统用户交互界面

操作系统用户交互界面是和电子消费产品绑定在一起的，是产品的一部分，比如具体品牌、具体型号的手机或者电脑独有的操作系统的交互界面，其包括开机画面和操作系统用户界面的图标、布局、交互动态呈现方式、指针游标、桌面背景、视窗排列、菜单状态等。具有美观、智能、合理、高效、易操作的交互界面是除了电子产品外观之外又一个影响消费者购买决定的重大因素。

2、可运行于不同品牌和型号电子产品的软件

依赖于互联网、电脑、手机而存在的软件，尤其是免费软件的盈利模式与传统实体经济通过商品与货币的直接交换有所不同，其采用完全免费的推广模式，不从用户处直接获得盈利，而主要以互联网广告和互联网增值服务为盈利来源。稳定的用户群是软件行业发展的基础，如何将用户锁定，提高用户粘性是免费软件必须解决的难题，为解决这一难题，除了要开发出符合用户需求、有特色的功能之外，为用户提供优秀、便利、美观的图形用户界面（GUI）用以提升用户体验也尤为重要。

图形用户界面系统通常是指由相应硬件平台和操作系统支持的显示模型，窗口模型和用户模型，以及由这三个模型的应用程序接口组成的应用程序接口API(Application Program Interface)，其中计算机硬件平台和操作系统是图形用户界面系统的基础。只有当硬件平台技术和操作系统功能发展到一定程度，用户才有条件使用图形用户界面。一般而言，某一种图形用户界面系统仅依赖于某种特定的硬件平台和操作系统，但Motif是可以在多种硬件平台和操作系统上运行的界面系统。

图形用户界面的显示模型决定了图形在屏幕上的基本显示方式，即用位映象图形显示技术显示各种图形对象的方式。如定义在屏幕上创建字体(font)的字样(type face)和尺寸，定义绘图程序中的线或曲线的产生方式，包括各种处理，像维数(dimension)，浓淡处理(shading)等。不同的图形用户界面系统采用的显示模型各不相同。例如目前大多数在UNIX系统之上运行的图形用户界面都采用X窗口系统作显示模型，而MSWindows3.1则采用Microsoft公司自己设计的图形设备接口(GDI)作显示模型。

窗口模型确定了在屏幕上显示的多个应用程序的形象，体现在程序设计上可表示为构造可移动(movable)，可伸缩(resizable)的窗口、菜单、滚动条、对话框等。它通常包括两部分:一是编程工具，如函数集;二是对如何移动，输出和读取屏幕显示信息的说明。有一些图形用户界面系统包含有独特的窗口系统，如AppleMacintosh，另一些图形用户界面系统则使用公共的窗口系统，如MIT的X窗口系统。X窗口系统不但可以充当图形用户界面系统的显示模型，也可以充当它的窗口模型。

图形用户界面的用户模型也称图形用户界面的外观与视觉(look and feel)，它也包括两部分:一是构造用户界面的工具，如工具箱和框架集，包括对高层界面构件(Widget)或对象元的数据结构的定义和说明;二是定义在屏幕上组织各种图形对象以及这些对象之间的行为规范和协议。每个图形用户界面用户模型都应当说明它支持什么样的窗口和什么样的显示方式，因为定义规范和建立工具集必须针对具体的显示模型和窗口模型。

图形用户界面系统的应用程序接口API由显示模型，窗口模型和用户模型的应用程序接口共同组成，各模型的应用程序接口主要是该模型提供给开发者的开发工具。

桌面管理系统是人机交互的图形化管理系统，它使得人机交互更加简便灵活，它通常包括以下几个组成部分：图形化的文件管理系统，供用户使用的图标库，桌面管理机构，图标库管理机构等。

不同用途和类型的图形用户界面有不同的视觉表现风格。设计良好的图形用户界面并没有一个固定的公式可以套用，但好的设计也会遵循一定的准则。

1、界面风格一致性的设计原则

用户界面的一致性主要是指呈现给使用者的通用操作序列、术语和信息的措辞，界面元素的布局、颜色搭配方案和排版样式等都要保持一致。具有高度一致的用户界面可以让各个部分的信息安排得井然有序，给用户以清晰感和整体感，有利于用户对界面运作建立起精确的心理模型，从而降低培训和支持成本。

除特殊情况外，图形用户界面的设计风格都应保持高度的一致性，一致性是界面设计是否成功的重要因素之一。保证一致性的一个有效方法是撰写正式的“设计风格标准”文件。这一文件规定在一个产品或系列产品的图形用户界面设计中都必须遵守的设计准则。“设计风格标准”规定的设计准则应当非常具体，其中可能包括所使用的图标、尺寸、字体等内容和格式的例子。它可以有效地用于图形用户界面的管理和调整，是设计大型、复杂图形用户界面或多人多部门共同协作的设计工作必不可少的。

2、界面布局的逻辑性原则

界面布局应当体现用户操作时的一般顺序和被使用到的频繁程度。图形界面的布局应当符合人们通常阅读和填写纸质表单的顺序。通常人们的阅读顺序是从左至右、由上而下，而有些国家和民族的主流阅读习惯有所不同，例如阿拉伯文、希伯莱文是从右向左、由上而下的阅读顺序，因此图形界面的布局会随着地域文化的差异进行相应的修改。用户经常使用的图形界面元素应当放在突出的位置，让用户可以轻松地注意到它们。相反，一些不常用的元素可以放在不显眼的位置，甚至允许用户把它们隐藏起来，以便扩大屏幕的可用区域。对于那些需要具备一定条件才可以使用的元素，应当把它们显示成灰色状态，当具备了使用条件时才改变成正常状态。特定的元素应放置在它所要控制数据的邻近位置，帮助用户确立元素和数据之间的关系。影响整个对话框的元素应当与那些控制特定数据的元素区分开来，关系紧密相联的元素应有组织地放置在同一个区域。

3、界面具有启示性的设计原则

启示性是Donald Norman在研究日常物品的设计时提出的术语，定义为事物被感觉到的特性和实际特性，主要是确定事物可能使用方式的基本特征，也就是说启示性指的是物品的某个属性，而这个属性可以让使用者知道如何使用这个物品。例如不同形状的门把手分别暗示着“推”“拉”或“旋转”。图形用户界面中的图形元素(如按钮、图标、滚动条、窗口和链接等)同样可以暗示它们所代表的功能，或启发用户如何使用它们。图标是图形用户界面中最重要的元素之一。比如把窗口缩小成一个图标，可以用来表示暂时不想执行的一个对话过程，用户可以随时点击它重新执行对话。图标也可以用来表示用户可以访问的程序和功能，如回收站、“磁盘”图标等。图标还可用于数据存储形式和组织形式，如各种类型的文件图标和文件夹图标。由于技术的限制，最初出现在图形用户界面中的图标，大多数是单色的几何型符号，并且尺寸都比较小。随着显示器分辨率的增大，出现了1024×768像素、1280×1024像素，越来越多的图标采用写实的设计风格，不再局限于简单的几何型。图形元素不仅仅是让用户界面具有视觉艺术性，更重要是帮助用户理解界面。设计代表系统功能或对象操作方式的图标会给设计师带来一些有趣的挑战，最重要的一个挑战就是用图标的视觉语言代表抽象的概念。图标设计要保持统一视觉风格，同时也要注意使每个图标具有鲜明的个性。

4、界面设计应遵循习惯性用法

习惯性用法是基于我们学习和使用习惯的方式。遵循习惯性用法的界面不关注技术知识或人的直觉功能，也不会引发人的联想。图形用户界面容易使用的主要原因是限定了一系列用户和系统进行交互的词汇。由指向、单击(点击)和拖动等不可分割的动作和反馈机制形成基本的使用词汇，用基本的使用词汇可以构成一系列组合词汇，形成更为复杂的组合用法。例如双击、单击并拖动等操作方法，以及按钮、复选框等操作对象。

界面设计师经常寻找合适的隐喻来进行界面设计，隐喻界面依赖于用户在界面视觉提示与功能之间建立直觉的联系。用户可以用物理世界的生活经验来理解用户界面，有效的隐喻有助于用户学习和理解界面的使用方法。但Alan Cooper认为“用隐喻进行用户界面设计”是一个错误的观念。首先，隐喻不具有可扩展性。在简单程序的简单过程中有效的隐喻，随着程序复杂性的增加，可能会失败。其次，隐喻依赖于设计师与用户之间有相似的联想方式，但是如果用户没有和设计师相似的文化背景，就容易产生歧意。另外，隐喻把我们的理念和物理世界束缚在一起，有很大的局限性。

GUI(Graphical User Interface，图形用户界面)是底层程序代码的前端表示形式，对诸如选择下拉列表框、菜单、导航栏、按钮控件等用户操作会作出相对应的前端反映。因为带有图形界面的软件相对与传统的软件而言，其美观的图形用户界面带给了用户们最直观的体验，使得用户可以快速上手而逐渐受到用户的青睐，所以在目前市场上的软件大多都带图形用户界面。

而GUI测试指对带有GUI的软件进行软件测试，是通过测试应用程序的GUI，从而达到测试被测系统的功能、GUI的结构及实现GUI的代码。而移动端的GUI测试用例指的是一个完成的用户行为的一系列相关的事件/动作，即移动应用程序的GUI测试用例是由一系列的事件/动作组成。由此可见，移动应用的GUI测试的输入一般都是事件/动作，而输出一般是状态的变化。状态变化可能体现为页面的变化，也可能是页面中某些元素的状态变化等。针对移动应用的GUI测试用例中，事件/动作之间的依赖关系也是一项非常重要的活动。

1、图形用户界面（GUI）的著作权保护

图形用户界面旨在追求用户操作的易懂、简便、合理、效率、智能，具有一定的实用性，但“实用性”却不属于著作权传统保护范围，TRIPs和WIPO版权条约（WCT）均认为对计算机程序的著作权保护不应延及“思想（ideas）、过程（procedures）、操作方法（methods of operation）或数学概念（mathematical concepts）”。著作权法的一个重要的基本原则是保护作品的表达而不保护作品的思想内涵。操作系统及软件的图形用户界面，是软件运行的行为及结果，其是否构成可受著作权法保护的“表达”，是个值得思考的问题。专门针对计算机程序的著作权保护规定，即《计算机程序保护条例》中第二条仅对计算机程序及其有关文档进行保护，认为图形用户界面是依赖于内在程序存在的，从这种视觉效果中只能感受到设计者的思维，而并非为独立的存在，因而不能成为著作权法保护的作品。在我国目前的司法实践中，有关于软件界面侵权的诉讼案件，判决的依据也是著作权法的基本原则。

2、图形用户界面（GUI）的外观设计专利保护

国际上通讯技术产业比较发达的国家（地区），如美国、日本、韩国、法国、英国、欧盟、中国台湾等，都先后建立了电子产品图形用户界面的外观设计专利保护制度。

（1）美国设计专利制度对GUI的保护：

关于美国设计专利，美国专利审查指南1504.01节指:出，根据专利法第171条对申请为设计专利的主体的描述“应用于工业制品上的新颖的、原创的、具有装饰性的设计”，没有应用于工业制品上的图像不可申请为设计专利。“计算机生成的图标”（Computer-generatedicons）比如全屏的显示或单独的图标，属于二维图像，单独来看其只能作为表面装饰，假如要将其申请为设计专利，必须符合“应用于工业制品”这一条件。如果一项设计专利申请的权利要求为显示于电脑屏幕、显示器、其他显示面板或以上各类显示的部分的电脑生成图标，则该权利要求符合“应用于工业制品”条件。可申请为专利的设计与其应用于之上的物品是不可分离的，设计不能仅作为表面装饰单独存在，因此电脑生成图标必须体现于电脑屏幕、显示器、其他显示面板，或以上显示设备的部分。美国审查指南1504.01（a）对“计算机生成的图标”申请为设计专利的审查程序和标准有详细的描述。

（2）中国专利法对GUI的保护：

《国家知识产权局关于修改〈专利审查指南〉的决定》:（国家知识产权局令六十八号）自2014年5月1日起施行，新增了对图形用户界面的外观设计专利保护。专利法所称外观设计，是指“对产品的形状、图案或者其结合以及色彩与形状、图案的结合所作出的富有美感并适于工业应用的新设计。外观设计必须以产品为载体，外观设计是产品的外观设计，其载体应当是产品”。“外观设计专利权的保护范围以表示在图片或者照片中的该产品的外观设计为准。”，“就包括图形用户界面的产品外观设计而言，应当提交整体产品外观设计视图”。

1、图形用户界面的构成美

图形用户界面的构成美可以理解为构建图形用户界面的过程中，通过精密计算、设计，分割图形界面，安置图形界面自身及其整体中所有图形界面成份，获得高度的视觉动态平衡和无限的设计可能性，创造出视觉上高度清晰的设计。一些特定的构图，比如井字构图、圆形构图、S形构图等，会带给用户视觉的美感。典型的黄金分割，蕴含丰富的美学价值，带有强烈的数学美。

除了使用数学逻辑进行创作，平面构成的方法也常常用来进行设计。比如说利用对比、重复、变化、平衡等。图形用户界面往往利用图形元素的大小形成对比，既增加了视觉上的注视点，也起到突出重要功能的作用。

2、图形用户界面的色彩美

图形用户界面的色彩美可以理解为，从用户对色彩的知觉和心理效果出发，用科学分析的方法，把复杂的色彩现象还原为基本要素，利用色彩在空间、量与质上的可变幻性，按照一定的规律去组合，再创造出适用于图形用户界面的美的色彩效果。根据数据显示，人从外界接受的信息中有90%来自眼睛，色彩对于界面的情感倾向具有巨大的影响力。要让用户能够理解色彩美，设计者应该懂得用户对色彩的心理感受和认知特征，这样才能很好的把握整个视觉界面的色彩美。用户视觉界面不同于日常的照片或平面艺术作品，它承担一定功能作用。因此用户视觉界面对色彩有特殊的要求，既要具备高度的一致性，又要满足用户的审美。依据色彩的色相、明度和饱和度的变化搭配，可以产生丰富而又和谐的图形用户界面。

3、图形用户界面的光影美

光和影存在于一切现实的环境中，这对组合使我们能够认知材质的纹理，理解物体的尺寸大小，感知空间和确认位置。如果想要视觉界面具备层次感空间感，并获得用户的认同，那么优秀的光影效果是必须的。在图形效果中增加光源，可以使界面具有一种环境效果，获得较为丰富的层次感，有效的运用光影效果还可以使设计界面获得视觉焦点。icebrrg网站的一级图形用户界面，在右上角添加放射状光线，使深蓝色的背景产生一种在海下观赏的效果；同时指引用户顺着发射状光线往下继续阅读。对于光影的不同表现可以有效塑造界面的质感和层次，通过对光影的微妙刻画，如为每个按钮下添加微弱的阴影，在适当位置添加柔和的高光，使整体界面具有了体量感。其实很多精美的界面设计，放大之后，它们的秘密都将呈现在我们的面前，正是这种细微的设计，让用户获得更高的视觉享受，更加懂得欣赏美。

4、图形用户界面的人性美

图形用户界面的人性美可以理解为，让图形用户界面的实现，根据人的行为习惯、生理结构、心理情况、思维方式等等，围绕人的需求展开，实现对人的心理生理需求和精神追求的尊重和满足。图形用户界面不但要满足用户的视觉审美，而且要满足用户的认知特征、行为习惯等内在需求。设计者往往开始设计时就非常注重图形细节，但是设计者应该首先花点时间想想，这些视觉元素是否有存在的必要，它们需要具备什么程度的细节。

1、善用隐喻

以认知的观点来看，人们在进行认知的时候会从既有经验背景里寻求了解新事物的线索并进而产生联想，因此设计时要掌握这样的认知流程，善用隐喻来传达界面设计所需表达的要领及事物。比方说，用垃圾桶来喻指回收文件的功能。

2、直接操控

直接操控让使用者产生“操作”的感觉。为了满足这个原则，当使用者操作某个对象时，必须让使用者始终能在屏幕上看得见该对象，且执行动作对该对象的影响必须能实时呈现。比方说，拖曳一个文件，或是将剪切的文字由一份文件拖曳到另一份文件。在使用者需要的时候提供直接操作的功能，省去用户处理一些琐碎的事情。

3、能见能点

在软件的使用者界面中，使用者通过像鼠标之类的设备，点取屏幕上所见的对象与界面产生互动。使用者点选一个对象，然后选择要对该对象执行的动作。该对象所有可以执行的动作皆显示在选单中，使用者无须记忆动作指令，只需从选单中检选即可。

4、视觉艺术完美性

完美性指的是界面应坚守视觉设计原则，妥善组织界面信息。这意味着画面元素要有较好的屏幕展示效果，显示技术要具有较高的质量。图形设计要尽可能的优美精致，使图形的形式符合人类对美的共同感知。点、线、面、体四大类标志设计的造型要素，在符合形式规律的运用中，能构成独立于各种具体事物结构的美感。