20155228 实验二 Java面向对象程序设计

20155228 实验二 Java面向对象程序设计

实验内容

1. 初步掌握单元测试和TDD

2. 理解并掌握面向对象三要素：封装、继承、多态

3. 初步掌握UML建模

4. 熟悉S.O.L.I.D原则

5. 了解设计模式

实验要求

1.没有Linux基础的同学建议先学习《Linux基础入门（新版）》《Vim编辑器》 课程；

2.完成实验、撰写实验报告，实验报告模板见QQ群，注意实验报告重点是运行结果，遇到的问题(工具查找，安装，使用，程序的编辑，调试，运行等)、解决办法（空洞的方法如“查网络”、“问同学”、“看书”等一律得0分）以及分析（从中可以得到什么启示，有什么收获，教训等）；报告可以参考范飞龙老师的指导

3. 严禁抄袭，有该行为者实验成绩归零，并附加其他惩罚措施。

4. 先在实验楼中的~/Code目录中用自己的学号建立一个目录，代码和UML图要放到这个目录中，截图中没有学号的会要求重做，然后跟着下面的步骤练习。

实验步骤

（一）单元测试

三种代码

名称	解释
伪代码	伪代码可以用汉语写，推荐用英语写，伪代码与具体编程语言无关，不要写与具体编程语言语法相关的语句（如用malloc分配内存，这样只能用C语言编程了），伪代码从意图层面来解决问题，最终，伪代码是产品代码最自然的、最好的注释
产品代码	有了伪代码，我们用特定编程语言翻译一下，就是可用的产品代码了
测试代码	写了产品代码，我们还要写测试代码，证明自己的代码没有问题。Java编程时，程序员对类实现的测试叫单元测试

测试用例

测试用例是为某个特殊目标而编制的一组测试输入、执行条件以及预期结果，以便测试某个程序路径或核实是否满足某个特定需求。只有一组输入的测试是不充分的，我们把一般情况都测试一下，不能只测试正常情况，也要看看异常情况如何，一般代码在边界处最容易出错，我们还要测试边界情况那如何保证单元测度是充分的呢？一般要求是测试代码要比产品代码多。

TDD(Test Driven Devlopment,测试驱动开发)

先写测试代码，然后再写产品代码的开发方法叫“测试驱动开发”（TDD）。TDD的一般步骤如下：

• 明确当前要完成的功能，记录成一个测试列表

• 快速完成编写针对此功能的测试用例

• 测试代码编译不通过（没产品代码呢）

• 编写产品代码

• 测试通过

• 对代码进行重构，并保证测试通过（重构下次实验练习）

• 循环完成所有功能的开发

（二）面向对象三要素

抽象

• 抽象一词的本意是指人在认识思维活动中对事物表象因素的舍弃和对本质因素的抽取。抽象是人类认识复杂事物和现象时经常使用的思维工具，抽象思维能力在程序设计中非常重要，"去粗取精、化繁为简、由表及里、异中求同"的抽象能力很大程度上决定了程序员的程序设计能力。程序设计中，抽象包括两个方面，一是过程抽象，二是数据抽象。

• 面向对象的思想涉及到软件开发的各个方面，如面向对象分析（OOA）、面向对象设计（OOD）、面向对象编程实现(OOP)。OOA根据抽象关键的问题域来分解系统，关注是什么（what）。OOD是一种提供符号设计系统的面向对象的实现过程，用非常接近问题域术语的方法把系统构造成“现实世界”的对象，关注怎么做（how）,通过模型来实现功能规范。OOP则在设计的基础上用编程语言（如Java）编码。贯穿OOA、OOD和OOP的主线正是抽象。

封装、继承与多态

• 面向对象(Object-Oriented)的三要素包括：封装、继承、多态。

名称	解释
封装	封装实际上使用方法(method)将类的数据隐藏起来，控制用户对类的修改和访问数据的程度,从而带来模块化(Modularity)和信息隐藏(Informationhiding)的好处；接口（interface）是封装的准确描述手段。
继承	继承指一个类的定义可以基于另外一个已经存在的类，即子类基于父类，从而实现父类代码的重用。既存类称作基类、超类、父类(base class、super class、parent class)，新类称作派生类、继承类、子类（derived class、inherited class、child class）。继承关系表达了”Is a kind of“的关系，称为“ISA”关系。继承的关键在于确认子类为父类的一个特殊类型。继承是实现软件可重用的根基，是提高软件系统的可扩展性与可维护性的主要途径。
多态	面向对象中允许不同类的对象对同一消息做出响应，即同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式，我们称此现象为多态性。Java中，多态是指不同的类对象调用同一个签名的成员方法时将执行不同代码的现象。多态是面向对象程序设计的灵活性和可扩展性的基础。

（三）设计模式初步

S.O.L.I.D原则

• SRP(Single Responsibility Principle,单一职责原则)
• OCP(Open-Closed Principle,开放-封闭原则)
• LSP(Liskov Substitusion Principle,Liskov替换原则)
• ISP(Interface Segregation Principle,接口分离原则)
• DIP(Dependency Inversion Principle,依赖倒置原则)

模式与设计模式

• 模式是某外在环境(Context)下﹐对特定问题(Problem)的惯用解决之道(Solution)。模式必须使得问题明晰，阐明为什么用它来求解问题，以及在什么情况下有用，什么情况下不能起作用，每个模式因其重复性从而可被复用，本身有自己的名字，有可传授性，能移植到不同情景下。

运行结果截图

遇到的问题和解决办法

MyUtil程序的结构比较简单，输入整数型变量输出字符串型结果，使用Junit测试的主要内容就是测试在各种不同的输入情况下输出的结果。除了对正常的输入进行测试，还需要对非正常输入和边界值进行测试。

运行结果截图

遇到的问题和解决办法

对StringBuffer类的测试主要是通过创建实例来完成的，测试了charat()、capacity()、length()方法，对同一个方法进行了多次测试以保证测试结果的可信。

运行结果截图

遇到的问题和解决办法

对MyDoc进行扩展使支持Float类型变量，不仅需要新定义一个Float类，而且需要再定义了个FloatFactory类。值得注意的是在测试时新建类的实例时应该定义FloatFactory类。

运行结果截图

遇到的问题和解决办法

实验要求重新定义equals()方法。对于不同的类来说，如果想要比较同一个类的两个实例是否相等就需要重新定义equals()方法，==只是用来判断两个“标签”是否指向同一个实例。针对于这个复数类的实例，如果两个实例相同难么应该有复数的实部和虚部都相等，所以重新定义equals()方法就是比较两个复数的实部和虚部只有都相等时才可以说这两个实例相等。

运行结果截图

PSP时间统计

步骤	耗时	百分比
需求分析	20min	8%
设计	40min	16%
代码实现	240min	50%
测试	20min	8%
总结分析	40min	16%