2016-2017-2 20155227实验二《Java面向对象程序设计》实验报告

2016-2017-2 20155227实验二《Java面向对象程序设计》实验报告

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

实验要求

1.参考Intellj IDEA 简易教程

提交最后三个测试用例都通过的截图，截图上要有画图加水印，输入自己的学号。

2.参考 积极主动敲代码使用JUnit学习Java,

以 TDD的方式研究学习StringBuffer，提交你的单元测试用例和测试通过的截图，截图要加上学号水印。

3.实验二 Java面向对象程序设计

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

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

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

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

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

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

4.以TDD的方式开发一个复数类Complex支持加减乘除。

5.使用StarUML对实验二中的代码进行建模，发类图的截图，加上学号水印。类图中至少两个类。

实验步骤

单元测试

1.三种代码：伪代码、产品代码、测试代码。我们应该先写伪代码->再用特定编程语言翻译成产品代码->最后写测试代码，验证自己的代码有没有问题。

(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0，转成“错误”
        if ((grade < 0))
            return "错误";
            //如果成绩小于60，转成“不及格”
        else 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";
            //如果成绩大于100，转成“错误”
        else
            return "错误";
    }
}

（3）测试代码

import org.junit.Test;
import junit.framework.TestCase;
public class MyUtilTest extends TestCase {
    @Test
    public void testNormal() {
        assertEquals("不及格", MyUtil.percentage2fivegrade(55));
        assertEquals("及格", MyUtil.percentage2fivegrade(65));
        assertEquals("中等", MyUtil.percentage2fivegrade(75));
        assertEquals("良好", MyUtil.percentage2fivegrade(85));
        assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade(95));
    }
    @Test
    public void testExceptions() {
        assertEquals("错误", MyUtil.percentage2fivegrade(-55));
        assertEquals("错误", MyUtil.percentage2fivegrade(105));
    }
    @Test
    public void testBoundary() {
        assertEquals("不及格", MyUtil.percentage2fivegrade(0));
        assertEquals("及格", MyUtil.percentage2fivegrade(60));
        assertEquals("中等", MyUtil.percentage2fivegrade(70));
        assertEquals("良好", MyUtil.percentage2fivegrade(80));
        assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade(90));
        assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade(100));
    }
}

测试通过截图：

2.TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)：先写测试代码，然后再写产品代码的开发方法。TDD的一般步骤如下：

（1）明确当前要完成的功能，记录成一个测试列表
（2）快速完成编写针对此功能的测试用例
（3）测试代码编译不通过
（4）编写产品代码
（5）测试通过
（6）对代码进行重构，并保证测试通过
（7）循环完成所有功能的开发

TDD的编码节奏是：

（1）增加测试代码，JUnit出现红条
（2）修改产品代码
（3）JUnit出现绿条，任务完成

第二个提交点：

第四个提交点：

• 实验代码：

public class Complex {
    private double realPart;
    private double imaginPart;
    public Complex(){
        double realPart;
        double imaginPart;
    }
    public Complex(double r,double i){
        double realPart;
        double imaginPart;
        this.realPart=r;
        this.imaginPart=i;
    }
    public double getRealPart(){
        return realPart;
    }
    public double getImaginPart(){
        return imaginPart;
    }
    public void setRealPart(double d){
        this.realPart=d;
    }

    public void setImaginPart(double d) {
        this.imaginPart =d;
    }
    public void ComplexAdd(Complex c){
        this.realPart+=c.realPart;
        this.imaginPart+=c.imaginPart;
    }
    public void ComplexAdd(double c){
        this.realPart+=c;
    }
    public void ComplexMinus(Complex c){
        this.realPart-=c.realPart;
        this.imaginPart-=c.imaginPart;
    }
    public void ComplexMinus(double c){
        this.realPart-=c;
    }
    public void ComplexMulti(Complex c){
        this.realPart*=c.realPart;
        this.imaginPart*=c.imaginPart;
    }
    public void ComplexMulti(double c){
        this.realPart*=c;
    }
}

• 测试类运行通过截图：

面向对象三要素

1.抽象：去粗取精、化繁为简、由表及里、异中求同。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。

2.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。

public class Dog {
    private String color;
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    public String bark(){
        return "汪汪";
    }
    public String toString(){
        return "The Dog's color is " + this.getColor() +", and it shouts "+ this.bark() + "!";
    }
}

设计模式初步

1.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)

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)。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：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）

练习

让系统支持Long类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确。

abstract class Data {
    abstract public void DisplayValue();
}
class Integer extends  Data {
    int value;
    Integer() {
        value=100;
    }
    public void DisplayValue(){
        System.out.println (value);
    }
}
class Long extends  Data {
    int value;
    Long() {
        value=1234567890;
    }
    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();
    }
}
class LongFactory extends Factory {
    public Data CreateDataObject(){
        return new Long();
    }
}
//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();
        d = new Document(new LongFactory());
        d.DisplayData();
    }
}

运行结果：

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	40min	16.7%
设计	80min	33.35%
代码实现	80min	33.35%
测试	20min	8.3%
分析总结	20min	8.3%

参考资料

• Java学习笔记(第8版)

• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导

• 实验二 Java面向对象程序设计

• 实验二《Java面向对象程序设计》的一点说明