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北京电子科技学院(BESTI)
实 验 报 告
课程:Java程序设计 班级:1353 姓名:韩玉琪 学号:20135317
成绩: 指导教师:娄嘉鹏 实验日期:2015.5.6
实验密级: 预习程度: 实验时间:15:50--20:50
仪器组次: 必修/选修: 选修 实验序号:2
实验名称:实验二 Java面向对象程序设计
实验目的与要求:
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
实验仪器:
名称 |
型号 |
数量 |
PC |
Lenovo |
1 |
实验楼环境 |
/ |
1 |
Eclipse |
/ |
1 |
一、实验内容及步骤
(一)单元测试
1、 三种代码
需求:我们要在一个MyUtil类中解决一个百分制成绩转成“优、良、中、及格、不及格”五级制成绩的功能。
(1)伪代码
(2)产品代码
(3)测试代码
因为是自己写的代码,没有照着提示一步步做,所以,没有出现很多问题。
2、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
代码层次结构:
运行:
假设开始没有将100考虑进去(错误情况):
(5)TDD的编码节奏是:
• 增加测试代码,JUnit出现红条
• 修改产品代码
• JUnit出现绿条,任务完成
(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。
3、例
(1)Dog类通过使用类和访问控制(private,public)隐藏了属性color,开放了接口setColor(),getColor(),bark()和toString。Dog类是一个模块,我们可以通过下面的代码使用它,测试代码与运行结果如下:
(2)我们可以用UML中的类图来描述类Dog:
在UML 里,一个类的属性能显示它的名字,类型,初始化值,属性也可以显示private,public,protected。 类的方法能显示它们的方法名,参数,返回类型,以及方法的private,public,protected属性。其中:• +表示public • #表示 protected • -表示 private
使用UML可以让我们不必关注细节。
(3)这时的测试类:
注意:UML类图要展示类之间的静态关系,AnimalTest类依赖Dog类和Cat类,UML中依赖用带箭头的直线表示。
对应代码:
(3)Dog类和Cat类都有Color属性和相应的set和get方法,明显违反了前面提到的DRY原则,我们可以通过继承解决这个问题,把Color属性和相应方法放到父类Animal中,如以下UML较图所示:
(注意UML类图中继承的表示法,是用一个带三角的直线指向父类)
以封装为基础,继承可以实现代码复用,需要注意的是,继承更重要的作用是实现多态。多态是面向对象程序设计的灵活性和可扩展性的基础。
我们再看看上一个类图,我们可以进一步抽象,把Dog类中的bark()和Cat类中的meow()抽象成一个抽象方法shout(),Dog类和Cat类中覆盖这个方法,如以下UML图所示:
代码运行:
(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
(2)产品代码
//复数打印、相加、相减
public class Complex {
private int sh,xu;
Complex(){
this.sh=0;
this.xu=0;
}
Complex(int sh){
this.sh=sh;
this.xu=0;
}
Complex(int sh,int xu){
this.sh=sh;
this.xu=xu;
}
public void addFu(Complex p1,Complex p2){
System.out.println("这两个复数的和为:");
this.sh=p1.sh+p2.sh;
this.xu=p1.xu+p2.xu;
print();
}
public void minusFu(Complex p1,Complex p2){
System.out.println("这两个复数的差为:");
this.sh=p1.sh-p2.sh;
this.xu=p1.xu-p2.xu;
print();
}
public void outputFu(){
System.out.println("复数的值为:");
print();
}
public void print(){
if(this.xu>0){
System.out.println(this.sh+"+"+this.xu+"i");
}else if(this.xu<0){
System.out.println(this.sh+""+this.xu+"i");
}else{
System.out.println(this.sh);
}
}
}
(3)测试代码
(4)编写代码时遇到的问题
(开始的时候没有把功能抽取出来,写的很多,然后抽取了print功能就少了很多。)
最开始设计的伪代码是这样的:
然后设计的代码测试出来是这样的:
虚数部分如果为负数打印出来“+ -”两个符号。所以将两种情况分开就好了。
2、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 |
25min |
18% |
设计 |
35min |
25% |
代码实现 |
30min |
21% |
测试 |
30min |
21% |
分析总结 |
20min |
15% |
3.总结单元测试的好处
(1)使可以放心的修改测试用代码而不用担心会影响设计的测试代码。
(2)从调用者的角度看自己写的代码,与从编写的角度还是不太一样的,在编写者的角度,就会想着如何方便迅速的完成整个代码,但是从调用者的角度,就会考虑别人使用的时候是否方便,更注重测试和调用。
(3)测试本身是被测代码的用法说明,替代了一部分代码功能,迫使自己要将被测代码设计得更加独立地去完成某个或某几个功能。
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原文地址:http://www.cnblogs.com/hyq20135317/p/4483680.html