UML回顾暨课程总结

本文作为OO的最后一次博客作业，主要回顾了第四单元的架构设计和本学期的心路历程。

本单元架构设计

UML1

第一次作业的主要内容是解析mdj格式输入，记录特定数据并支持针对类、属性和方法等的查询功能。

我按照层级关系为类、属性和方法等对象设置了类，在UMLInteraction中解析输入的UML element元素，首先解析类和接口，以id为key，MyClass/MyInterface对象为value将它们组织在HashMap中，再依次解析其他元素将它们存入已有的MyClass/MyInterface实例中。对于关联关系，在MyClass中设置了一个assoList用来存储关联的对端的id。对于继承关系，在MyClass中有一个MyClass的引用指向该MyClass的父类；在MyInterface中有一个HashMap记录接口继承的全部接口。

这样组织数据结构使得大部分方法的实现可以通过递归来实现：先在类中查询，当父亲不为null时递归调用父类的查询方法。

此外，为了处理同名类、同名属性的异常，我在MyClass和MyAttribute等类中都使用了HashMap记录各名称出现的次数，并在查询时进行核对。

值得一提的是，在类/接口中设置指向父亲的引用，是后来受人点拨才有的改进。一开始我想把类设置成类与类之间互不透明的，全部跨类的操作都需要在UMLInteraction中进行。其实里的“低耦合，安全性”并无太大必要：父类的大部分数据，子类是可以进行访问的。此外，这样还增加了类的存储空间占用：一个类必须存储自身的和继承来的全部属性和关联，存在同一数据被存储多次的情况。

UML2

第二次作业增加了对状态图、顺序图和检查规则的处理。

对于状态图的处理，我采用了类似组织MyClass的方式：解析stateMachine—解析Region—解析state—解析transition。状态数、转移数可通过对stateMachine中的相关类进行计数来实现，后继状态数则需要使用广度优先算法，判断从当前状态出发能到达的状态数。

对于顺序图的处理类似：建立MyInteraction的列表-解析LifeLine-解析Message之后再进行查询。

三个检查规则是本次作业中较难的部分。对于规则001，只需统计属性和关联对端中所有名称出现的次数即可，当存在名称出现次数大于1时，需要抛出异常，传递所有重复出现的名称。对于规则002，需要考虑类继承和接口继承中成环的情况。我使用了深度优先算法得到类和接口的继承链，当下一个节点已经在链中存在时，停止搜索并返回继承环。对于规则003则采用深度优先算法得到所有继承的对象及其出现的次数，当某个类/接口继承的对象中有对象出现次数超过两次时，返回该类/接口。

为了使层次结构更清晰，我对上次实现的数据结构和方法（与本次功能独立）进行了封装。

架构设计和OO方法理解的演进

1）架构设计

架构设计方面的演进主要体现在类数量的增多、类复杂度的降低以及更多地采用设计模式。

第一单元结束后，我学会了按层级组织类，将复杂的功能分解为类与类之间的协作。第二单元则让我尝到了设计模式的甜头，working-thread模式让我不必为线程安全问题而烦恼。第三单元图的处理，由于新增功能与原有功能独立，我开始更多地进行封装，并做了继承的尝试。面对第四单元大量的数据类型，我开始更加有条理的组织类和类之间的协作关系。

2）方法理解

OO的三大原则说起来很简单：继承、封装和多态，但是真正理解这几个字眼，是要靠动手实践的。

我对OO方法的理解，一开始是“封装相似功能的数据结构”，于是乎前几次作业我写的程序类内部复杂度都很高，类间关系主要是调用关系，相当于还是从前C语言的思路，只是把同一类的函数封装出去成为类了。我还大量使用了static方法以方便我的“函数调用”。

到了第一单元的最后一次作业，由于过程非常复杂，我决定用递归处理函数求导问题，所以很现实的问题就是我必须按层级组织不同的对象：表达式、项、因子。在这样组织的过程中，我领会到了“将复杂步骤分解为数个较为简单的对象之间的协作关系”这样的思想。

第二单元的电梯则让我对OO的理解更进一步，由于担心自己乱写会产生线程安全问题，我谨小慎微地采用了课程组推荐的设计模式，输入处理—调度器—电梯的架构成为了我写作业的指导思想。在实现这一架构的过程中，我意识到OO的设计思想，是先分离出设计要求中的逻辑对象，再按对象之间的协作关系组织程序，而不一定是先把复杂的步骤分解成对象之间的作用关系。

第三单元、第四单元，程序的数据类型和功能都很多，这使得我写作业的出发点不再是“程序要怎么做完这件事”，而是“需要哪些对象？实现功能需要哪些对象之间协作？”我开始认识到需要按程序逻辑组织对象，并先规定接口，随后实现。

测试理解和实践的演进

阶段一：手造数据

此阶段包括第一、二单元手造数据测试自己和其他人的代码，也包括第一单元仔细阅读其他人的正则表达式然后精心构造反例。

手造数据的问题是效率太低，且不能有效暴露自己代码的问题。

阶段二：黑盒测试

此阶段主要是靠数据生成器和对拍，利用随机数据暴露出程序问题。优点是生成数据更全面、高效，缺点是可能无法暴露代码的所有问题，且无法预料非法输入是否被正确处理。

我在第二、三单元基本上处在阶段二。

阶段三：UML检验

此阶段可采用OpenJML直接从形式上验证程序正确性，比测试更能暴露问题。缺点是对JML的书写有一定要求，且OpenJML语法略微不方便。

阶段四、单元测试

使用过一次，相比黑盒测试针对性更强，组织条理清晰。在分支全覆盖的情况下能保证代码正确。

课程收获

代码风格优化
架构设计更清晰、层级分明
开始以面向对象的思想设计程序
程序工具的自学能力
多线程编程与调试
了解和参与规格化设计
~~git使用技巧~~
自动化测试工具、单元测试

课程建议

1）

有时强测炸了但是一次合并修复就修好了（当然可能是因为犯了比较基本的错误），建议进一步改进强测评分标准，或者增大强测数据集随机性。

2）

研讨课实际体验不佳，分享同学讲的快/笼统，学不到什么东西；台下反馈少，让人感觉如果拿不出干货就会被鄙视；如果本单元表现不是非常出色，完全不敢报名。

综合体验：“热闹是他们的，我什么都没有”。

希望能改变研讨课的现有模式。

3）

建议提升授课内容，制作更精良的PPT。现在的课件有点像概念的堆砌（缺少注释），实际可读性一般，感觉和作业的关系也不大。此外，在第三单元第四单元（尤其是第四单元），理论课内容和作业内容有一点点分离。