20175212童皓桢 Java实验二-面向对象程序设计实验报告

20175212童皓桢 Java实验二-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

实验步骤

（一）单元测试

• 在IDEA中建一个项目MyUtil
• 对于MyUtil类，建立一个MyUtilTest1.java的测试类：

新建一个test文件夹在根目录中->右键选择Mark Directory as->Test Sources Root

之后在test文件夹中建立一个MyUtilTest1.java的测试类

• 在文件中输入如图代码并运行，测试结果如下：

正常情况

边界情况

异常情况

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

• 按照教程安装Juit和JUnitGenerator V2.0

• 点击源代码中的类名MyUtil，选择Junit3测试用例，建立一个MyUtilTest测试文件

• 若TestCase是红色，则引入junit.jar包
  
  

• 输入如图测试代码并运行，如果测试失败则出现如图提示
  
  

• 根提示据修改源代码，注意边界异常情况，修改完善后测试通过
  
  

（三）以TDD方式研究学习StringBuffer

• 按照老师给出的程序输入

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());

• 将方法进行重写，添加返回值，以便于测试

public class StringBufferDemo{
    StringBuffer buffer = new StringBuffer();
    public StringBufferDemo(StringBuffer buffer){
        this.buffer = buffer;
    }
    public Character charAt(int i){
        return buffer.charAt(i);
    }
    public int capacity(){
        return buffer.capacity();
    }
    public int length(){
        return buffer.length();
    }
    public int indexOf(String buf) {
        return buffer.indexOf(buf);
    }
}

• 利用API查出并猜测charAt（int i）,indexOf(String s),capacity(),length()四种方法的功能。
  
  
  
  
  
  

• 利用JUnit进行测试，并输入如图测试代码,test passed!
  
  

(四)面向对象的三要素

• 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。

(五)设计模式初步

• S.O.L.I.D原则
  • SRP(Single Responsibility Principle,单一职责原则)：决不要有一个以上的理由修改一个类
  • OCP(Open-Closed Principle,开放-封闭原则)：软件实体（类，模块，函数等）应该对扩充开放，对修改封闭。
  • LSP(Liskov Substitusion Principle,Liskov替换原则)
    • 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(Interface Segregation Principle,接口分离原则)：客户不应该依赖他们并未使用的接口
  • DIP(Dependency Inversion Principle,依赖倒置原则)
    • 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
• 模式与设计模式
  • 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）
• 其他面对对象原则
  • "组合替代继承":这是说相对于继承，要更倾向于使用组合；
  • "笛米特法则"：这是说"你的类对其它类知道的越少越好"；
  • "共同封闭原则"：这是说"相关类应该打包在一起"；
  • "稳定抽象原则"：这是说"类越稳定，越应该由抽象类组成";

(六)对MyDoc类进行扩充，让其支持Byte类，初步理解设计模式

题目 ：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，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

// 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);
    }
}
class Byte extends Data {
    byte value;
    Byte(){
        value=127;
    }
    public void DisplayValue(){
        System.out.println(value);
    }
}
abstract class Factory {
    abstract public Data CreateDataObject();
}
class IntFactory extends Factory {
    public Data CreateDataObject(){
        return new Integer();
    }
}
class ByteFactory extends Factory {
    public Data CreateDataObject(){
        return new Byte();
    }
}
class Document {
    Data pd;
    Document(Factory pf){
        pd = pf.CreateDataObject();
    }
    public void DisplayData(){
        pd.DisplayValue();
    }
}
public class MyDoc {
    static Document d;
    static Document e;
    public static void main(String[] args) {
        e=new Document(new ByteFactory());
        e.DisplayData();
    }
}

• 运行结果：
  
  

(七)以TDD的方式开发一个复数类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,setter
double RealPart;
double ImagePart;
// 定义构造函数
public Complex()
public Complex(double R,double I)

//Override Object
public 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)

本道练习题基本考察TDD编码的节奏。因为本题中实部虚部很容易混淆，导致出错

因此根据测试代码来修改产品代码的优越性得以体现。

• 产品代码：

public class Complex{
    private double a;
    private double b;

    public Complex(double a, double b) {
        this.a = a;
        this.b = b;
    }

    public static double getRealPart(double a) {
        return a;
    }

    public static double getImagePart(double b) {
        return b;
    }

    public Complex ComplexAdd(Complex c) {
        return new Complex(a + c.a, b + c.b);
    }
    public Complex ComplexSub(Complex c) {
        return new Complex(a - c.a, b - c.b);
    }
    public Complex ComplexMulti(Complex c) {
        return new Complex(a * c.a - b * c.b, a * c.b + b * c.a);
    }
    public Complex ComplexDiv(Complex c) {
        return new Complex((a * c.b + b * c.a)/(c.b * c.b + c.a * c.a), (b * c.b + a * c.a)/(c.b * c.b + c.a * c.a));
    }

    public String toString() {
        String s = " ";
        if (b > 0)
            s =  a + "+" + b + "i";
        if (b == 0)
            s =  a + "";
        if (b < 0)
            s = a + " " + b + "i";
        return s;
    }
}

• 测试代码

import junit.framework.TestCase;
import org.junit.Test;

public class ComplexTest extends TestCase {
    Complex c1 = new Complex(0, 2);
    Complex c2 = new Complex(-1, -1);
    Complex c3 = new Complex(1,1);
    @Test
    public void testgetRealPart() throws Exception {
        assertEquals(-3.0, Complex.getRealPart(-3.0));
        assertEquals(3.0, Complex.getRealPart(3.0));
        assertEquals(0.0, Complex.getRealPart(0.0));
    }
    @Test
    public void testgetImagePart() throws Exception {
        assertEquals(-3.0, Complex.getImagePart(-3.0));
        assertEquals(3.0, Complex.getImagePart(3.0));
        assertEquals(0.0, Complex.getImagePart(0.0));
    }
    @Test
    public void testComplexAdd() throws Exception {
        assertEquals("-1.0+1.0i", c1.ComplexAdd(c2).toString());
        assertEquals("1.0+3.0i", c1.ComplexAdd(c3).toString());
        assertEquals("0.0", c2.ComplexAdd(c3).toString());
    }
    @Test
    public void testComplexSub() throws Exception {
        assertEquals("1.0+3.0i", c1.ComplexSub(c2).toString());
        assertEquals("-1.0+1.0i", c1.ComplexSub(c3).toString());
        assertEquals("-2.0 -2.0i", c2.ComplexSub(c3).toString());
    }
    @Test
    public void testComplexMulti() throws Exception {
        assertEquals("2.0 -2.0i", c1.ComplexMulti(c2).toString());
        assertEquals("-2.0+2.0i", c1.ComplexMulti(c3).toString());
        assertEquals("0.0 -2.0i", c2.ComplexMulti(c3).toString());
    }
    @Test
    public void testComplexComplexDiv() throws Exception {
        assertEquals("-1.0 -1.0i", c1.ComplexDiv(c2).toString());
        assertEquals("1.0+1.0i", c1.ComplexDiv(c3).toString());
        assertEquals("-1.0 -1.0i", c2.ComplexDiv(c3).toString());
    }

}

• 运行结果截图
  
  

(八)对实验二中的代码进行建模

• 代码如下：

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

• 创建的UML类图

实验中遇到的问题

• 问题一：包名Junit提示错误
  
  
• 解决办法一：参考同学的博客，摸索出方法，具体如下：

File -> Project Struct... -> Libraies -> 点击加号 -> Java -> 选择IDEA目录下的Lib中的junit-4.12 ->选择ok

另外的，如果当时安装是通过Toolbox，IDEA的安装目录则很有可能被隐藏，因此需搜索junit-4.12找到具体路径后，在管理员权限下解除隐藏才能选择。

• 问题二：单元测试时提示找不到main方法。
  
  

• 解决办法二： 尝试修改测试类名与JUnit测试类名不同，即可解决。
  
  

感悟和体会

• 利用API可以查询并学习使用一些功能强大的类和方法。
• 并跟随TDD方法的节奏设计出伪代码、产品代码和测试代码，有利于自己的程序除了正确性，在更高层面不容易出错
• 之后可以考虑更加改善测试单元的写法，比如测试例子由计算机穷举生成。

参考博客

https://www.cnblogs.com/Vivian517/p/6741501.html#YI