OO2021-第四单元作业总结及课程总结

OO2021-第四单元作业总结及课程总结

 

1.总结本单元作业的架构设计

（1）第一次作业

本次作业，需要完成的任务为实现一个UML类图分析器UmlInteraction，学习目标为UML入门级的理解、UML类图的构成要素及其解析方法。

本次作业所实现的6个类如图所示：

 

各类的功能如下：

类名	作用
Main	主函数
MyAssociation	对UmlAssociation及其对应的UmlAssociationEnd进行封装
MyClass	对UmlClass及其对应的UmlAttribute、MyOperation、MyInterface、对端的UmlAssociationEnd等进行封装
MyInterface	对UmlInterface及其对应的UmlAttribute等进行封装
MyOperation	对UmlOperation及其对应的UmlParameter进行封装
MyUmlInteraction	题目要求

具体实现的思路是通过对UmlElement... elements进行2次遍历，将各种元素处理好之后，调用相关的查询方法即可。应当注意的是元素处理的顺序，第一次处理UmlClass、UmlInterface、UmlOperation、UmlAssociation，建立对应的MyClass、MyInterface、MyOperation、MyAssociation，第二次处理UmlParameter（加入对应的MyOperation）、UmlInterfaceRealization、UmlGeneralization、UmlAttribute（加入对应的类或接口）、UmlAssociationEnd（加入对应的MyAssociation）。然后再进行最后一次处理（针对对应的HashMap遍历），把MyOperation、对端的UmlAssociationEnd加入对应的类，考虑到查询的时候输入的是类名，又把之前以Id作为key的存储MyClass的HashMap用Name作为key存了一遍，方便针对类名的查询。

（2）第二次作业

本次作业，在上次作业基础上，扩展解析器，使得能够支持对UML顺序图和UML状态图的解析。

本次作业所实现的15个类如图所示：

 

各类的功能如下：

类名	作用
Main	主函数
MyAssociation	对UmlAssociation及其对应的UmlAssociationEnd进行封装
MyClass	对UmlClass及其对应的UmlAttribute、MyOperation、MyInterface、对端的UmlAssociationEnd等进行封装
MyInteraction	对UmlInteraction及其对应的MyLifeline进行封装
MyInterface	对UmlInterface及其对应的UmlAttribute等进行封装
MyLifeline	对UmlLifeline及其对应的UmlMessage进行封装（UmlMessage分为in、out两类，分开存储）
MyOperation	对UmlOperation及其对应的UmlParameter进行封装
MyRegion	对UmlRegion及其对应的MyState进行封装
MyState	对UmlState/UmlFinalState/UmlPseudostate及其对应的MyTransition等进行封装
MyStateMachine	对UmlStateMachine及其对应的MyRegion进行封装
MyTransition	对UmlTransition及其对应的UmlEvent（trigger）进行封装
MyUmlClassModelInteraction	题目要求
MyUmlCollaborationInteraction	题目要求
MyUmlGeneralInteraction	题目要求
MyUmlStateChartInteraction	题目要求

（由于本单元作业中，UmlStateMachine和UmlRegion一一对应，所以也可以改为MyStateMachine直接管辖MyState。我写的时候还是按照UmlStateMachine-UmlRegion-UmlState的等级实现的。）

本次作业中，为了减少针对所有元素进行的遍历，在MyUmlGeneralInteraction里建立属性private HashMap<String, ArrayList<UmlElement>> elementMap，然后在初始化public MyUmlGeneralInteraction(UmlElement... elements)里进行：

elementMap = new HashMap<>();
for (UmlElement element : elements) {
    elementMap.computeIfAbsent(
            element.getClass().getSimpleName(), k -> new ArrayList<>()).add(element);
}

之后对于MyUmlClassModelInteraction、MyUmlCollaborationInteraction、MyUmlStateChartInteraction的构造，只需传入elementMap，处理所需元素对应的ArrayList即可（应该先判断一下输入数据中有无该类元素），比如：

if (elementMap.containsKey("UmlRegion")) {
    for (UmlElement item : elementMap.get("UmlRegion")) {
        MyRegion newOne = new MyRegion((UmlRegion) item);
        myRegionHashMap.put(item.getId(), newOne);
    }
}

（3）第三次作业

本次作业，在上次作业基础上，对模型进行有效性检查。

本次作业所实现的17个类如图所示：

 

各类的功能如下：

类名	作用
ClassModelCheck	结构与MyUmlClassModelInteraction相同，实现6个检查方法
Main	主函数
MyAssociation	对UmlAssociation及其对应的UmlAssociationEnd进行封装
MyClass	对UmlClass及其对应的UmlAttribute、MyOperation、MyInterface、对端的UmlAssociationEnd等进行封装
MyInteraction	对UmlInteraction及其对应的MyLifeline进行封装
MyInterface	对UmlInterface及其对应的UmlAttribute等进行封装
MyLifeline	对UmlLifeline及其对应的UmlMessage进行封装（UmlMessage分为in、out两类，分开存储）
MyOperation	对UmlOperation及其对应的UmlParameter进行封装
MyRegion	对UmlRegion及其对应的MyState进行封装
MyState	对UmlState/UmlFinalState/UmlPseudostate及其对应的MyTransition等进行封装
MyStateMachine	对UmlStateMachine及其对应的MyRegion进行封装
MyTransition	对UmlTransition及其对应的UmlEvent（trigger）进行封装
MyUmlClassModelInteraction	题目要求
MyUmlCollaborationInteraction	题目要求，新增1个检查方法
MyUmlGeneralInteraction	题目要求
MyUmlStandardPreCheck	题目要求
MyUmlStateChartInteraction	题目要求，新增1个检查方法

其中，负责类信息查询的MyUmlClassModelInteraction和负责类信息预检查的ClassModelCheck，属性结构与构造方法基本一致，仅仅是分工不同。（为了代码风格检查，每个类不得超过500行）

在构造MyUmlStandardPreCheck时，传入MyUmlGeneralInteraction中构造完毕的ClassModelCheck（R001-R006）、MyUmlCollaborationInteraction（R007）、MyUmlStateChartInteraction（R008），针对不同检查调用不同方法即可。

 

2.总结自己在四个单元中架构设计及OO方法理解的演进

（1）第一单元

第一单元的任务是表达式求导。

在第一单元，我主要采用了根据不同运算符号将整个表达式进行拆分，然后构建表达式树的架构设计。具体而言，构建表达式树的过程为，根据加减号将输入字符串处理为各个项，再通过乘号将各个项处理为各个因子，最后处理各个因子，构造不同的常数、幂函数、三角函数、表达式因子（需要递归处理）。

之前接触的编程任务都是面向过程的，这一单元让我切实感受到了“面向对象”的含义。即，我们考虑的不再是“求导”这一过程本身，而是表达式因子、三角函数、幂函数等等这些“对象”的构建、处理。

（2）第二单元

第二单元的任务是电梯。

这一单元的主要难点在于多线程的实际应用，难点在于debug，我先后尝试了打印输出法和JProfiler两种方法（个人感觉还是使用打印输出法，在关于锁的操作前后加上不同输出，更加简单直白一些）。我的架构设计为，每个电梯都有自己单独的请求队列，调度器接受所有的乘客请求，然后根据乘客需求、电梯功能的不同，将请求发往不同的电梯请求队列，每部电梯只处理自己请求队列中的乘客请求。

本单元主要学习了多线程的实际应用，主要的难点在于确保多线程的安全性。在这一单元中，乘客请求队列、电梯调度器、电梯之间层次分明，分工明确，进一步加深了我对面向对象的理解。第二单元是我得分最高的一个单元。

（3）第三单元

第三单元的任务是JML。

本单元的主要任务是实现JML要求的功能，架构设计没有什么创新之处。

本单元强调的主要是规格二字，以规格为基础，结合自己的算法优化，才能正确高效地完成每一次的作业，绝对不是简单翻译JML规格，算法复杂度、测试等等都是需要格外注意的地方。本单元是动脑需求最低的一个单元，也是我得分最低的一个单元······

（4）第四单元

第四单元的任务是UML。

本单元采用通过自己新建的类封装部分UML元素，完成初始化中对所有元素的处理，之后调用解析器中各个查询方法的架构设计。主要难点在于对UML图各元素之间关系的理解，无论是代码实现还是错误排查，最后都要回归UML自身进行考虑。

在本单元，继承、封装、抽象、层次化设计等等面向对象的实现形式都得到了实际应用。各个层次的Java类职有专司，共同完成题目要求的功能，查询逻辑简单，函数调用清晰，增强了后续的拓展性和可维护性。

 

3.总结自己在四个单元中测试理解与实践的演进

（1）第一单元

数据生成：手动生成刁钻复杂的或者边缘化的数据。

结果验证：简单的直接手算结果，复杂的和同学的结果比对，后来又采用Python的库函数生成正确结果进行结果比对。

（2）第二单元

数据生成：手动生成刁钻复杂的或者边缘化的数据。

结果验证：把结果输出到文本文件，手动查询各乘客是否in、out。

（3）第三单元

数据生成：手动生成（较弱的）数据。

结果验证：与同学的程序对拍。

（4）第四单元

数据生成：手动生成数据。

结果验证：与同学的程序对拍。

事实证明，对程序进行有效的测试是确保正确性的关键。第二单元的多线程给我带来的威胁感最大，所以自己在课下进行的测试最多，提交上去的最终版本也不是很有把握，结果整个单元就错了一个测试点，其他点的用时也很短，反而是我得分最高的一个单元。而第三单元看似简单，所以我疏忽大意，没有注重测试，结果惨不忍睹。

 

4.总结自己的课程收获

• 在一定程度上掌握了Java编程语言的应用，进一步提高了自己的编程能力。

• 改变了大一学习的面向过程的刻板思维，学习了面向对象的相关知识，在12次的编程作业中对继承、封装、抽象、层次化设计等有了足够的理论认识与实际应用。

• 认识到了架构设计的重要性。在OO学习中，提前构思出优秀的架构设计，对于正确性与性能，都能起到事半功倍的效果。当然，有些时候可能写着写着才想到更好的架构，这时候就要舍得花时间重构。

• 认识到了测试的重要性。有几次作业的强测成绩不太理想，出错的bug都是在我写代码时考虑到了的，结果要么忽视了这些潜在的隐患，要么自信满满地相信自己的代码不会出问题，总之就是没有构造相应的数据去验证一下，导致强测出大问题；这些隐患之前思考过，所以bug修复阶段很快就能改正，这样就更让人后悔了，当时为什么不加强自测、主动发现问题呢？

• 经历了强测成绩的大起大落、互测攻防的腥风血雨，心理承受能力得到了锻炼。

总之，收获满满！

 

5.立足于自己的体会给课程提三个具体改进建议

• 实验课，编程题可不可以像公测那样显示测试点通过情况，填空题可不可以课后及时公布答案？如果没有反馈，就没法总结自己实验课的学习情况。

• 单元训练可以比每单元的第一次作业提前几天开放，便于预习。

• 最后一单元的作业还是和考期冲突，不利于充分的构思与测试。希望能够调整一下第四单元的作业结构。

 

最后，感谢老师、助教的辛苦付出，感谢同学们的讨论与帮助，感谢OO课程带给我的收获与成长！！！