20155308 2016-2017-2 《Java程序设计》实验二 Java面向对象程序设计

20155308 2016-2017-2 《Java程序设计》实验二 Java面向对象程序设计

实验内容

1. 初步掌握单元测试和TDD

2. 理解并掌握面向对象三要素：封装、继承、多态

3. 初步掌握UML建模

4. 熟悉S.O.L.I.D原则

5. 了解设计模式

实验步骤

单元测试

• 三种代码

（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：

• 正常测试：

（1） 测试值为50

public class MyUtilTest {
    public static void main(String[] args) {
    if(MyUtil.percentage2fivegrade(50) != "不及格")
        System.out.println("test failed!");
    else
        System.out.println("test passed!");
    }
}

结果

（2） 把一般情况都测试一下，代码如下：

public class MyUtilTest {
    public static void main(String[] args) {
        //测试正常情况
        if(MyUtil.percentage2fivegrade(55) != "不及格")
            System.out.println("test failed!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(65) != "及格")
            System.out.println("test failed!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(75) != "中等")
            System.out.println("test failed!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(85) != "良好")
            System.out.println("test failed!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(95) != "优秀")
            System.out.println("test failed!");
        else
            System.out.println("test passed!");
    }
}

结果

• 异常情况

（1） 数值异常（比如输入为负分或大于100的成绩）

public class MyUtilTest {
    public static void main(String[] args) {
        //测试出错情况
        if(MyUtil.percentage2fivegrade(-10) != "错误")
            System.out.println("test failed 1!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(115) != "错误")
            System.out.println("test failed 2!");
        else
            System.out.println("test passed!");
    }
}

结果

原因是判断不及格时没有要求成绩大于零，修改在MyUtil中加上

if ((grade < 0))
            return "错误";

结果

（2） 边界情况进行测试

public class MyUtilTest {
    public static void main(String[] args) {
        //测试边界情况
        if(MyUtil.percentage2fivegrade(0) != "不及格")
            System.out.println("test failed 1!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(60) != "及格")
            System.out.println("test failed 2!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(70) != "中等")
            System.out.println("test failed 3!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(80) != "良好")
            System.out.println("test failed 4!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(90) != "优秀")
            System.out.println("test failed 5!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(100) != "优秀")
            System.out.println("test failed 6!");
        else
            System.out.println("test passed!");
    }
}

结果

将代码改成

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";
   }
}

结果

TDD

• 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（没产品代码呢）
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（重构下次实验练习）
7. 循环完成所有功能的开发

IDEA下

面向对象三要素

（1）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。
• 封装：将与某一将数据与相关行为包装在一起以实现信息就隐藏，核心内容是模块化和信息隐藏，与此相伴的是接口的使用。

封装示例



检测与结果

利用StarUML软件进行UML建模

• 继承以封装为基础，一个类的定义可以基于另外一个已经存在的类，即子类基于父类，从而实现父类代码的重用。其更为广泛而重要的作用是实现多态。

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 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() + "!";
}
}
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() + "!";
}
}

设计模式初步

（1）S.O.L.I.D原则

面向对象三要素是“封装、继承、多态”，任何面向对象编程语言都会在语法上支持这三要素。如何借助抽象思维用好三要素特别是多态还是非常困难的，S.O.L.I.D类设计原则是一个很好的指导：

• 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)。

（2）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

设计模式四个基本元素

• 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
  
  示例如下：

class Integer {
   int value;
   public Integer(){
  value=100;
   }
   public void DisplayValue(){
    System.out.println(value);
   }
}
class Document {
   Integer pi;
   public Document(){
   pi = new Integer();
   }
   public void DisplayData(){
  pi.DisplayValue();
   }
}
public class MyDoc{
   static Document d;
   public static void main(String [] args) {
    d = new Document();
    d.DisplayData();
  }
}

结果

练习

• 测试一：
  
  http://www.mosoteach.cn/web/index.php?c=interaction_storm&m=reply_storm&clazz_course_id=EB71A868-0D06-11E7-ABD2-7CD30ABDA1A0&id=82BEEC27-00A4-963C-7DFE-19151BCC1E46&order_item=group&status=

产品代码：

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

    public Complex(double a,double b){
        this.a = a;
        this.b = b;
    }
    public void Complex(){//实部，虚部都置为0
        this.a = 0;
        this.b = 0;
    }
    public void Complex(double r,double i){//实部、虚部的初始化
        this.a = r;
        this.b = i;
    }
    public double GetRealPart(){//获取实部
        return this.a;
    }
    public double GetImaginaryPart(){// 获取虚部
        return this.b;
    }
    public void SetRealPart(double d){// 设置实部
        this.a = d;
    }
    public void SetImaginaryPart(double d){//设置虚部
        this.b = d;
    }
    public Complex Add(Complex c){//复数相加
        return new Complex(a+c.a,b+c.b);
    }
    public Complex Minus(Complex c){//复数相减
        return new Complex(a-c.a,b-c.b);
    }
    public Complex Multi(Complex c){//复数相乘
        return new Complex(a*c.a-b*c.b,
                a*c.b+b*c.a);
    }
    public Complex Div(Complex c){//复数相除
        return new Complex(a/c.a-b/c.b,
                a/c.b+b/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 Text2.Complex;
import junit.framework.TestCase;
import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;
public class ComplexTest extends TestCase {

    @Test
    public void testAdd(){
        Complex testa = new Complex(1, 2);
        Complex testb = new Complex(3, 5);
        Complex testd = new Complex(2, 6);
        Complex teste = new Complex(7, 9);
        Complex testc,testf;
        testc = testa.Add(testb);
        testf = testd.Add(teste);
        assertEquals("4.0+7.0i",testc.toString());
        assertEquals("9.0+15.0i",testf.toString());
    }
    @Test
    public void testMinus(){
        Complex testa = new Complex(1, 2);
        Complex testb = new Complex(6, 5);
        Complex testc;
        testc = testa.Minus(testb);
        assertEquals("-5.0 -3.0i",testc.toString());
    }
    @Test
    public void testMulti(){
        Complex testa = new Complex(1, 2);
        Complex testb = new Complex(4, 8);
        Complex testc;
        testc = testa.Multi(testb);
        assertEquals("-12.0+16.0i",testc.toString());
    }
    @Test
    public void testDiv(){
        Complex testa = new Complex(1, 2);
        Complex testb = new Complex(4, 8);
        Complex testc;
        testc = testa.Div(testb);
        assertEquals("0.0+0.625i",testc.toString());
    }
}

• 问题二：让系统支持Byte类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确。

// Server Classes
abstract class Data {
    abstract public void DisplayValue();
}
class  Boolean extends  Data {
    boolean value;
   Boolean(){
        value = true;
    }
    public void DisplayValue(){
        System.out.println(value);
    }
}
// Pattern Classes
abstract class Factory {
    abstract public Data CreateDataObject();
}
class ByteFactory extends Factory {
    public Data CreateDataObject(){
        return new Boolean();
    }
}
//Client classes
class Document {
    Boolean p;
    public Document(){
        p = new Boolean();
    }
    public void DisplayData(){
        p.DisplayValue();
    }
}
//Test class
public class MyDoc{
    static Document d;
    public static void main(String [] args) {
        d = new Document();
        d.DisplayData();
    }
}

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	10min	5%
设计	40min	20%
代码实现	100min	50%
测试	40min	20%
分析总结	10min	5%

总结

• 本次实验内容增加了很多，感觉有点小难度，但是我还是搞出来了！在蓝墨云中的提交中，我出现了很多问题，后来去老师的链接看了看，觉得有很大的助益。
• 这次实验让我对IDEA的使用有了新的理解，同时学会了TDD等学习方法。