实验二

20135114  王朝宪　　　　　　　　　　　

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，实验报告以博客方式发表在博客园，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. 请大家先在实验楼中的~/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

 

 

1.伪代码：

百分制转五分制：

   如果成绩小于60，转成“不及格”

   如果成绩在60与70之间，转成“及格”

   如果成绩在70与80之间，转成“中等”

   如果成绩在80与90之间，转成“良好”

   如果成绩在90与100之间，转成“优秀”

   其他，转成“错误”

 

2.产品代码：

 

3.测试代码：

（二）TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)

（1）概念：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）。

（2）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

（3）优势：基于TDD，我们不会出现过度设计的情况，需求通过测试用例表达出来了，我们的产品代码只要让测试通过就可以了。

（4）将百分制转五分制改写成TDD

 

（二）面向对象三要素

1、抽象

（1）“去粗取精、化繁为简、由表及里、异中求同”的能力

（2）过程抽象、数据抽象

2、封装、继承与多态

（1）面向对象的三要素：封装、继承、多态。

（2）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）。贯穿OOA、OOD和OOP的主线正是抽象。

OOD中建模会用图形化的建模语言UML（Unified Modeling Language）,UML是一种通用的建模语言。

（3）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(Information hiding)的好处；接口（interface）是封装的准确描述手段。

三）设计模式初步

1、S.O.L.I.D原则

如何借助抽象思维用好三要素特别是多态是非常困难的，S.O.L.I.D类设计原则是一个很好的指导：

•  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)

2、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。模式可以看作对一个问题可复用的专家级解决方法。

计算机科学中有很多模式:

•  GRASP模式

•  分析模式

•  软件体系结构模式

•  设计模式：创建型，结构型，行为型

•  管理模式： The Manager Pool 实现模式

•  界面设计交互模式

•  …

3、设计模式实示例

（1）设计模式(design pattern)提供一个用于细化软件系统的子系统或组件，或它们之间的关系图，它描述通信组件的公共再现结构，通信组件可以解决特定语境中的一个设计问题。

设计模式背后是抽象和SOLID原则。

（2）设计模式有四个基本要素：

•  Pattern name：描述模式，便于交流，存档

•  Problem：描述何处应用该模式

•  Solution：描述一个设计的组成元素，不针对特例

•  Consequence：应用该模式的结果和权衡（trade-offs）

（3）了解设计模式可能会存在的过度设计问题以及如何避免它。

 

 

（四）练习

1、使用TDD的方式设计关实现复数类Complex。

（1）伪代码

复数类Comple

复数=实部数+虚部数i

复数相加 = （实部+实部）+（虚部+虚部）i

复数相减= （实部—实部）+（虚部—虚部）i

打印复数：

   虚部大于0 “实部”+“实部”+““+”虚部“+”i“

   虚部大于0 ”实部“+”虚部“+”i“

   虚部为0     ”实部“

（2）产品代码

 

（3）测试代码

五、遇到的问题与解决方法

遇到问题： 

 1.在编写复数类Complex时出现了测试错误

2..编写运行Animal代码有错，Dog和Cat需要在文件中被定义

3.@Test不能忘了

解决方法：

 1.反复比较产品代码和测试代码，不断完善修改

 2.将Animal和Dog、Cat放在不同的class文件中编译

 3.测试代码测试不同东西时，改变时增加@Test

六、实验感悟

通过这次实验，我熟练掌握了TDD方法，

知道了伪代码—〉测试代码—〉产品代码的设计顺序，

通过反复设计测试代码，比较产品代码，最终不断完善形成一个健壮的代码，

设计时需要不重不漏，锻炼了我们的逻辑思维能力，收获很大！

 

实验报告中统计自己的PSP(Personal Software Process)时间

 

步骤	耗时	百分比
需求分析	40min	20%
设计	1h	30%
代码实现	40min	20%
测试	30min	15%
分析总结	30min	15%