题目集8-9总结性Blog：航空货运管理系统的面向对象设计与实现

题目集8-9总结性Blog：航空货运管理系统的面向对象设计与实现

前言

题目集8和题目集9是面向对象程序设计课程中的重要实践环节，主要围绕航空货运管理系统展开，深入考查了面向对象设计的核心原则和实现技巧。

知识点覆盖

两次题目集涵盖了以下核心知识点：

题目集8主要知识点：

• 类的基本设计与封装
• 继承机制的初步应用
• 方法重写与多态的基础概念
• 集合框架的使用（ArrayList等）
• 日期处理与格式化
• 异常处理机制

题目集9主要知识点：

• 抽象类与接口的设计
• 多态机制的深度应用
• 面向对象五大设计原则（SOLID原则）
• 工厂模式的应用
• 组合与聚合关系的实现
• 系统架构的可扩展性设计

题量与难度分析

题目集8：

• 题目数量：3题
• 难度等级：中等
• 主要挑战：类之间关系的建立和数据流转

题目集9：

• 题目数量：3题
• 难度等级：较高
• 主要挑战：面向对象设计原则的综合应用和系统架构的重构

从题目集8到题目集9，可以明显感受到难度的递进。题目集8更注重基础语法和简单的面向对象概念，而题目集9则要求学生具备更深层次的设计思维和架构能力。

设计与分析

题目集8航空货运管理系统分析

系统架构概述

题目集8的航空货运管理系统采用了相对简单的类设计结构，主要包含以下核心类：

• Customer：客户信息管理
• Cargo：货物信息及费用计算
• Flight：航班信息管理
• Order：订单信息整合
• CargoDetail：货物明细处理

代码复杂度分析

通过SourceMonitor工具分析题目集8航空货运管理系统的代码质量：

主要指标分析：

• 代码行数：约300行
• 圈复杂度：平均1.67
• 类的耦合度：中等
• 方法长度：大部分在10-20行之间

设计特点与问题

优点：

1. 类职责相对明确
2. 基本的封装性得到保证
3. 数据流转逻辑清晰

存在的问题：

1. 缺乏抽象层次，扩展性不足
2. 硬编码较多，如费率计算逻辑
3. 违反开闭原则，新增货物类型需要修改现有代码

题目集9航空货运管理系统分析

重构后的系统架构

题目集9对系统进行了全面重构，引入了面向对象设计的五大原则：

核心设计改进

1. 单一职责原则的应用

每个类都有明确的单一职责：

• Customer抽象类：专注于客户信息管理
• Cargo抽象类：专注于货物属性和费用计算
• Payment接口：专注于支付方式处理

2. 里氏替换原则的实现

通过继承体系确保了子类可以完全替换父类。

3. 开闭原则的体现

系统对扩展开放，对修改关闭。新增货物类型或支付方式无需修改现有代码。

4. 依赖倒置原则的应用

高层模块依赖于抽象，而非具体实现。Order类依赖于Customer、Cargo和Payment的抽象。

代码质量提升

对比分析：

• 代码行数：约500行
• 圈复杂度：0.00（SM测试出来的Average complexity项确实降为0.00）
• 类的耦合度：低（通过接口和抽象类降低耦合）
• 可维护性指数：显著提升

性能与扩展性分析

性能方面：

• 通过多态机制避免了大量的if-else判断
• 工厂模式提高了对象创建的效率
• 合理的继承层次减少了代码重复

扩展性方面：

• 新增客户类型：只需继承Customer抽象类
• 新增货物类型：只需继承Cargo抽象类
• 新增支付方式：只需实现Payment接口

采坑心得

题目集8遇到的主要问题

问题1：费率计算逻辑混乱

问题描述：
初始实现时，将所有费率计算逻辑都写在了Cargo类的一个方法中，导致代码冗长且难以维护。

解决过程：

1. 第一次提交：所有逻辑写在一个方法中，代码行数超过50行
2. 第二次提交：尝试拆分方法，但仍然在同一个类中
3. 最终解决：将不同类型的费率计算分别封装

心得体会：
单一职责原则不仅适用于类，也适用于方法。一个方法应该只做一件事情。

问题2：日期格式处理异常

问题描述：
在处理日期输入时，经常出现ParseException，导致程序崩溃。

数据分析：

• 主要原因：日期格式不统一
• 解决方案：统一使用SimpleDateFormat并添加异常处理

题目集9遇到的主要问题

问题1：抽象类设计不当

问题描述：
初始设计时，将Customer设计为普通类而非抽象类，导致无法强制子类实现折扣率方法。

重构过程：

1. 识别问题：发现getDiscountRate()方法在父类中返回固定值
2. 分析需求：不同客户类型应有不同的折扣率
3. 重构方案：将Customer改为抽象类，getDiscountRate()改为抽象方法

问题2：工厂模式实现复杂

问题描述：
在Main类中实现工厂方法时，出现了大量的if-else判断。

优化前后对比：

优化前：

• 代码行数：每个工厂方法15-20行
• 圈复杂度：6-8
• 可读性：较差

优化后：

• 代码行数：每个工厂方法8-12行
• 圈复杂度：3-4
• 可读性：良好

改进建议

代码层面的改进

1. 引入设计模式

建议引入的模式：

• 策略模式：用于费率计算策略的选择
• 观察者模式：用于订单状态变化的通知
• 建造者模式：用于复杂订单对象的构建

2. 异常处理机制优化

当前问题：

• 异常类型单一
• 错误信息不够详细
• 缺乏异常恢复机制

改进方案：

• 自定义异常类型
• 实现异常链传递
• 添加日志记录功能

3. 性能优化建议

内存使用优化：

• 使用对象池管理频繁创建的对象
• 实现延迟加载机制
• 优化集合类的使用

计算性能优化：

• 缓存费率计算结果
• 使用更高效的算法
• 减少不必要的对象创建

架构层面的改进

1. 分层架构设计

建议采用三层架构：

• 表示层：用户界面和输入输出处理
• 业务逻辑层：核心业务规则和计算
• 数据访问层：数据持久化和检索

2. 配置管理

建议实现：

• 费率配置外部化
• 支付方式配置化
• 系统参数动态调整

3. 扩展性设计

插件化架构：

• 货物类型插件化
• 支付方式插件化
• 费率计算插件化

测试策略改进

1. 自动化测试

建议实现：

• 单元测试自动化
• 集成测试自动化
• 性能测试自动化

2. 测试覆盖率提升

目标指标：

• 代码覆盖率：>90%
• 分支覆盖率：>85%
• 功能覆盖率：100%

总结

学习收获

通过题目集8-9的学习和实践，我深刻理解了面向对象程序设计的精髓：

1. 设计原则的重要性

SOLID原则的实际应用：

• 单一职责原则：让每个类都有明确的职责边界
• 开闭原则：通过抽象和多态实现系统的可扩展性
• 里氏替换原则：确保继承关系的正确性
• 接口隔离原则：设计精简而专注的接口
• 依赖倒置原则：依赖抽象而非具体实现

2. 架构思维的培养

从题目集8的简单类设计到题目集9的复杂系统架构，我学会了：

• 如何进行系统分析和设计
• 如何平衡复杂性和可维护性
• 如何设计可扩展的系统架构

3. 编程技能的提升

技术能力：

• 熟练掌握Java面向对象特性
• 理解并应用设计模式
• 具备代码重构能力

工程能力：

• 代码质量意识的提升
• 测试驱动开发的理念
• 文档编写和维护能力

需要进一步学习的领域

1. 高级设计模式

虽然在项目中应用了一些基础的设计模式，但对于更复杂的模式（如命令模式、状态模式等）还需要深入学习。

2. 系统架构设计

需要学习更多关于大型系统架构设计的知识，包括：

• 微服务架构
• 分布式系统设计
• 高并发处理

3. 性能优化技术

在性能优化方面还有很大的提升空间：

• JVM调优
• 算法优化
• 数据库优化

对课程的建议和意见

1. 教学内容方面

优点：

• 理论与实践结合紧密
• 题目设计循序渐进
• 注重实际应用能力培养

建议改进：

• 增加更多实际项目案例
• 加强代码审查和重构训练
• 引入更多现代开发工具和方法

2. 作业设计方面

优点：

• 题目具有很好的连贯性
• 难度梯度设置合理
• 注重设计原则的应用

建议改进：

• 提供更详细的评分标准
• 增加代码质量评估维度
• 加强同学间的代码交流

3. 实验组织方面

建议：

• 增加小组协作项目
• 加强版本控制方面的教学

4. 课堂教学方面

建议：

• 增加更多互动式教学
• 加强案例分析和讨论
• 引入业界最佳实践分享

结语

题目集8-9的学习过程是一个从简单到复杂、从理论到实践的渐进过程。通过这两次作业，我不仅掌握了面向对象程序设计的核心概念和技术，更重要的是培养了系统性的设计思维和工程实践能力。