20155319 实验二 Java面向对象程序设计
实验内容
- 初步掌握单元测试和TDD
- 理解并掌握面向对象三要素：封装、继承、多态
- 初步掌握UML建模
- 熟悉S.O.L.I.D原则
了解设计模式
（一）单元测试和TDD
用程序解决问题时，要学会写以下三种代码：
- 伪代码
- 产品代码
- 测试代码
- 正确的顺序应为：伪代码（思路）→ 测试代码（产品预期功能）→ 产品代码（实现预期功能），这种开发方法叫“测试驱动开发”（TDD）。
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
- 基于TDD，可以有效避免过度开发的现象，因为我们只需要让测试通过即可。 截图如下：
（二）：以TDD的方式研究学习StringBuffer
这个任务主要锻炼我们自己写JUnit测试用例的能力。老师在教程里给出的程序如下：
public static void main(String [] args){ StringBuffer buffer = new StringBuffer(); buffer.append('S'); buffer.append("tringBuffer"); System.out.println(buffer.charAt(1)); System.out.println(buffer.capacity()); System.out.println(buffer.length()); System.out.println(buffer.indexOf("tring")); System.out.println("buffer = " + buffer.toString()); - 对于这个程序，我们先来看一看哪些方法需要测试？有四个，
charAt()、capacity()、length()、indexOf。在产品代码里，我们需要为这四个方法加上返回值，并与我们的断言进行比较。 - 接下来我们需要对调用各种方法的返回值进行猜测。查询API文档可知，对charAt(int i)的解释为：“返回此序列中指定索引处的 char 值。
第一个 char 值在索引 0 处，第二个在索引 1 处，依此类推，这类似于数组索引。”indexOf(String s)则返回输入的子字符串的第一个字母在母字符串的位置。这两个看起来都比较好理解，那capacity()和length()呢？我在学习StringBuffer的时候也遇到了这样的困惑，对于这两者之间的区别问题，可以参考我博客的“问题解决”模块。
基于以上的思考和学习，我们可以对各个方法的返回值有一个精确地分析，接下来只需要比较产品代码中的方法与我们的断言值是否相等即可。
截图如下：
面向对象三要素
（1）抽象
抽象一词的本意是指人在认识思维活动中对事物表象因素的舍弃和对本质因素的抽取。抽象是人类认识复杂事物和现象时经常使用的思维工具，抽象思维能力在程序设计中非常重要，"去粗取精、化繁为简、由表及里、异中求同"的抽象能力很大程度上决定了程序员的程序设计能力。
抽象就是抽出事物的本质特征而暂时不考虑他们的细节。对于复杂系统问题人们借助分层次抽象的方法进行问题求解；在抽象的最高层，可以使用问题环境的语言，以概括的方式叙述问题的解。在抽象的较低层，则采用过程化的方式进行描述。在描述问题解时，使用面向问题和面向实现的术语。
程序设计中，抽象包括两个方面，一是过程抽象，二是数据抽象。
（2）封装、继承与多态
面向对象(Object-Oriented)的三要素包括：封装、继承、多态。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）。OOD是一种提供符号设计系统的面向对象的实现过程，用非常接近问题域术语的方法把系统构造成“现实世界”的对象，关注怎么做（how）,通过模型来实现功能规范。OOP则在设计的基础上用编程语言（如Java）编码。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，我们实验中使用umbrello进行建模，Windows中推荐大家使用 StarUML。
过程抽象的结果是函数，数据抽象的结果是抽象数据类型（Abstract Data Type，ADT），类可以作具有继承和多态机制的ADT。数据抽象才是OOP的核心和起源。
截图：
（三）设计模式初步
（1）S.O.L.I.D原则
对设计模式示例进行扩充，体会OCP原则和DIP原则的应用，初步理解设计模式
- 用自己的学号%6进行取余运算，根据结果进行代码扩充：
0.让系统支持Byte类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
1.让系统支持Short类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
2.让系统支持Boolean类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
3.让系统支持Long类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
4.让系统支持Float类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
5.让系统支持Double类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
我的题目是“5.让系统支持Double类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印”
下面是原代码：
/** * Created by XY on 2017/4/7. */ // Server Classes abstract class Data { abstract public void DisplayValue(); }class Integer extends Data { int value; Integer() { value=100; } public void DisplayValue(){ System.out.println (value); } } // Pattern Classes abstract class Factory { abstract public Data CreateDataObject(); }class IntFactory extends Factory { public Data CreateDataObject(){ return new Integer(); } } //Client classes class Document { Data pd; Document(Factory pf){ pd = pf.CreateDataObject(); } public void DisplayData(){ pd.DisplayValue(); } } //Test class public class MyDoc { static Document d; public static void main(String[] args) { d = new Document(new IntFactory()); d.DisplayData(); } } 截图如下：
（四）练习
- 使用TDD的方式设计关实现复数类Complex。
任务：以TDD的方式开发一个复数类Complex，要求如下:
// 定义属性并生成getter,setterdouble RealPart;double ImagePart;// 定义构造函数public Complex()public Complex(double R,double I)//Override Objectpublic boolean equals(Object obj)public String toString()// 定义公有方法:加减乘除Complex ComplexAdd(Complex a)Complex ComplexSub(Complex a)Complex ComplexMulti(Complex a)Complex ComplexDiv(Complex a)
截图如下：
PSP(Personal Software Process)
| 步骤 | 耗时 | 百分比 |
|---|---|---|
| 需求分析 | 20min | 16% |
| 设计 | 30min | 24% |
| 代码实现 | 50min | 40% |
| 测试 | 20min | 16% |
| 分析总结 | 5min | 4% |
总结与分析
- 这次最麻烦的是安装Junit吧，主要在于我们对英文GUI的IDEA不够熟悉，并且网上没有很好地教程，有些包并没有安装。中间遇到很多问题。
- 可能现在代码不是很长，体现不出太多这种高效测试代码方法的优越性，但是我相信在以后Java的学习中，这次实验教会我们的测试方法会让我受益匪浅。
- 安装的包一开始是没有的在找包的过程中有很多类似的，一开始还安装错了
- 学会了用junit来测试编写测试代码