2022-OO-Unit4

2022-OO-Unit4

mashiroly

1. 第四单元架构设计

1. 概述

本单元的需求是实现一个UML语言分析器，支持对类图、顺序图、状态图的查询和部分有效性检查。

2. 迭代

• hw13

  • MyUmlModel类使用单例模式创建，全局静态共享，用于：管理所有UMLElement，提供查询方法；调用各UmlElement中的方法，构建UML模型。

  • 各类UmlElement的层次关系复刻官方包。提取出同构的抽象结构而不犯错还是挺困难的。

    还需要自行实现方法的UmlElement单独建类，将官方包提供的类与自己实现的类关联。

    Class MyUmlClass {
    	private UmlClass umlclass;
    }
    

    本次作业自行建类的有：MyUmlClass,MyUmlIntetface,MyUmlOperation.

    出于灵活性和可拓展性的考虑，没有使用继承关系。

  • MyUmlModel构建UML模型：多次遍历，按类处理。

  • 指令的实现:(1)MyImplementation调用指令方法get*()，将任务交给指定元素（元素集合），同时完成NotFound,Duplicate异常的抛出；(2)各元素调用具体实现方法，结果返回get*()；(3)拼接、整理后返回最上层(Apprunner).

• hw14

  • 新增顺序图和状态图，其他差别不大。

  • 本次作业自行建类的新增：MyInteraction,MyLifeLine,MyRegion,MyState,MyStateMachine,MyTransition

  • 注意UmlAttribute可能在顺序图和类图中出现，构建时需要根据其parentId区分。

  • UmlPseudostate,UmlFinalState,UmlState统一构造成MyState，检查关键状态时可以方便地递归。

    public class MyState {
       private UmlElement umlState;	//需要时可通过instanceof区分。 
    }
    

• hw15

  • 本次作业重在阅读理解（。
  • 和指令类似，MyImplementation调用检测方法check*()，将任务交给指定元素（元素集合），将返回值整合为错误信息，其中架构设计上的重点是把具体的检测任务交给哪一层UmlElement。需要整合多个同级元素错误信息的，如R003、R004，单例模式就非常好用。

2. 架构设计思维及OO方法理解演进

还记得第一次作业时，针对表达式化简的需求，我和小伙伴们探讨思路，第一版思路是一个极其复杂的二叉抽象语法树（雾。当我大谈特谈如何传参递归时，小伙伴无意间的一句评价，“好C啊”，宛如当头棒喝。设计合适的架构不应只看到过程上的细节，困扰设计的从来不是代码如何写。这句评价时时警醒我，面向对象重要的是从规则和实例中抽象出对象，建模对象间的协作。

第一单元的主题是层次化设计。

​ 本单元的需求是表达式的解析和化简。一方面，表达式、项、因子根据形式化表述，形成递归的层次化结构。采用递归下降算法，将一个表达式划分为不同层次，各层次的处理由本层的各个对象负责，通过递归调用和返回完成层次内部对象、不同层次间对象的协作。我将其称为“化形式化表述为结构化数据”。

​ 另一方面，因子的种类多样，处理方式各异，但返回时总需要能被项一层处理，项一层的数据也总需要能被表达式一层处理。站在程序员的角度，既然不论何种“算式”都共用同一套计算规则，我们就应该建立一套完备的统一表示，让各级对象的数据可以交互，这催生了对象的”归一化管理“。我的实现是建立Basic类（完备表示数据）和关联Basic类的Factor接口（表示结构），采用工厂模式，让对象能在层次间协作。我将其称为”化程序员所见为程序之所见“。

第二单元的主题是多线程设计。

​ 本单元的需求是模拟多部电梯的调度，重在设计出多线程安全并发协作的架构。采用“生产者-消费者”模式，固定“生产者”和“消费者”，面对不同功能构造不同“盘子”。电梯的运行策略经历了ALS策略到LOOK策略的迭代。在此基础上，通过对线程安全的精心设计，弱化调度、强调自由竞争，以面对非真实场景（指数据或随机或针对性构造，无特征可言）提高性能。

​ 其中第三次作业作为本章集大成者，对于流水线任务划分”流水级“，建立状态机归一化处理。采用worker-thread模式控制流水线任务的传递。并采用类似信号量的机制确保电梯能自由竞争（不重复接人）和正常结束。

​ 在本章中，架构设计确实是难点中的难点。我在设计模式和多线程设计模式中获得不少启发，如单例模式、观察者模式、读者-写者模式等（虽然并没有都用上）。如果以一句话总结，我认为”对共享对象的管理“对理解这些模式最为切中肯綮。

第三单元的主题是规格化设计。

​ 本单元需求是在JML规格的约束下，实现一个模拟社交关系系统。架构设计基本由JML给出，实现上因人而异，体现了”设计和实践的分离“：例如数组改用Map，O(n)/O(n^2)的查询在实现上优化为O(1)等。此外，我在本章进一步强化封装和解耦，将算法打包成工具类，与功能分离。在本单元中我明白了规格描述设计的思想，以及异常处理的方法，顺便复习数据结构（。

第四单元的主题是模型化设计。

​ 本单元的需求是实现一个UML语言分析器（我建模了我的建模语言。

3. 测试理解与实践演进

​ 第一单元主要还是手工构造数据、sympy做正确性检查。由于优化做得较少，并没有太多边界数据（尤其是三角函数）。

​ 第二单元手工构造边界数据能覆盖的范围有限，如针对不同调度策略卡时间、针对不同换乘策略卡结束/卡开门逻辑。主要依靠随机数据生成，采用面向对象的思维搭数据生成器。在小伙伴的正确性检查脚本帮助下覆盖大部分功能测试。

​ 第三单元第一次作业尝试使用Junit单元测试，但渐渐发现测试方法和实现方法越来越像，后续放弃了。本单元搭的数据生成器既能随机黑盒测试，又能针对性构造链、完全图卡qlc,qgav等指令的性能。正确性检查依靠和小伙伴们对拍。

4. 课程收获

​ 在学习OO课程之前，写代码最困扰我的往往是”写“：下一步我应该做什么？这一行代码是在干什么，我改了会有什么效果？但现在我认识到，不论是阅读项目还是搭建项目，理解对象关系、明白架构都是最基础的事。OO课程中学会将事物抽象认识，不仅在代码能力上，也在其他课程（OS理论和实验）上给予我不小的启发。

​ 四个单元的演进、单元内部的迭代让我能初步掌握工程化代码的写法，既能整理好自己的思路，又方便与同学交流沟通。

​ 另一方面，课下作业尤其是测试环节，增强了我和小伙伴们的合作交流，在互相学习中收获良多。

​ 说起来，第一单元第一次作业，觉得自己要进补给站了。没想到一学期下来在磨练中顺利通关，令人感叹。

5. 改进建议

1. 第一单元第一次、第二次作业好难。从Pre到第一二次作业跨度有点大，建议在Pre阶段给出更多精简的、有效的资料（第一个月翻无数次菜鸟教程警告。一学期下来我觉得JML放在第一单元是一个很好的选择，这章的面向对象很纯粹，不像第一单元杂糅太多复杂的处理（各种因子。当然我理解课程组多年的实践经验一定有更好的理由，这条只是个人想法。
2. 课上实验无反馈、无答案，可能效果没有Training好（逃。希望未来同学们在课上实验的收获占比，能够与实验占分相比。
3. 研讨课上，希望老师和助教能更多走下台引导同学们进行讨论，有时候话题和思路打不开正是缺乏老师和助教们的启发。