20145240 《Java程序设计》第二次实验报告

北京电子科技学院（BESTI）实验报告

课程：Java程序设计

班级：1452

指导教师：娄嘉鹏

实验日期：2016.04.12

实验名称：Java面向对象程序设计

一、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

二、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。

三、实验步骤

一、三种代码

用程序解决问题时，要会写三种码：伪代码、产品代码、测试代码

我们通过一个例子说明如何写这三种代码。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

     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

  public class MyUtil{

      public static String percentage2fivegrade(int grade){

          //如果成绩小于60，转成“不及格”

          if (grade < 60)

              return "不及格";

              //如果成绩在60与70之间，转成“及格”

          else if (grade < 70)

              return "及格";

              //如果成绩在70与80之间，转成“中等”

          else if (grade < 80)

              return "中等";

              //如果成绩在80与90之间，转成“良好”

          else if (grade < 90)

              return "良好";

              //如果成绩在90与100之间，转成“优秀”

          else if (grade < 100)

              return "优秀";

              //其他，转成“错误”

          else

              return "错误";

      }

  }

3.测试代码

eg1：用50分测试时

运行结果

eg2：测试正常情况时

运行结果

eg3：输入负分或大于100时

运行结果

eg4：增加对负分的判断后

运行结果

eg5：测试边界情况

运行结果

eg6:优秀成绩包含100时

运行结果

二、TDD

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）。

  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

eg：打开Eclipse,单击File->New->Java Project新建一个TDDDemo的Java项目，在TDDDemo上新建一个SourceFolder，Floder命名为test，在test目录上新建Junit Test Case新建一个测试用例类。

运行结果

eg:增加第一个测试用例代码。输入完毕后，显示如下错误。由于MyUtil的类还不存在。

运行结果

eg：在TDDDemo的src目录中新建一个MyUtil类，实现percentage2fivegrade方法。回到MyUtilTest错误消失。

运行结果

eg：右键MyUtilTest.java，选择Run->JUnit Test。运行出现red bar。

运行结果

eg：返回MyUtil.java修改，红线消失。再运行测试。

运行结果

eg：增加一个测试异常情况的用例testException。

运行结果

三、面向对象三要素

1.抽象

  抽象就是抽出事物的本质特征而暂时不考虑他们的细节。

  抽象包括两个方面：过程抽象、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。

eg：

四、UML

我们可以用UML中的类图来描述类Dog,首先我们在实验楼的环境中打开shell，在命令行中输入umbrello，打开UML建模软件umbrello

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。

eg：

五、S.O.L.I.D原则

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)

OCP是OOD中最重要的一个原则，OCP的内容是：

software entities (class, modules, function, etc.) should open for extension,but closed for modification.

软件实体（类，模块，函数等）应该对扩充开放，对修改封闭。

LSP的内容是：

Subtypes must be substitutable for their base types

Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it

子类必须可以被其基类所代

使用指向基类的指针或引用的函数，必须能够在不知道具体派生类对象类型的情况下使用它

ISP的内容是：

Clients should not be forced to depend upon interfaces that they do not use

客户不应该依赖他们并未使用的接口

DIP的内容是：

High level modules should not depend upon low level modules. Both should depend upon abstractions

Abstractions should not depend upon details. Details should depend upon abstractions

高层模块不应该依赖于低层模块。二者都应该依赖于抽象

抽象不应该依赖于细节。细节应该依赖于抽象

六、练习

eg：使用TDD的方式设计关实现复数类Complex

伪代码

  复数的加减运算：

  定义一个整型a作为实部；

  定义一个整型b作为虚部；

  运算后定义newA作为实部；

  运算后定义newB作为虚部；

  加法运算返回p1；

  减法运算返回p2；

  输出加、减运算结果；

产品代码

测试代码

七、我的PSP时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	30分钟	10%
设计	两小时	40%
代码实现	一小时	20%
测试	一小时	20%
分析总结	30分钟	10%

单元测试的好处

单元测试活动，软件的独立单元将在与程序的其他部分相隔离的情况下进行测试，可以查找错误、写出高质量的代码、提高编程水平。

使我们将软件模块写得易于测试和调用，从而有利于解耦、测试本身可作为被测代码的用法说明，从而替代了一部分文档功能。

实验心得

本次实验教会我们了一种方法，更方便检查自己的代码，使得之后的学习效率提高。