20155220java实验二 面向对象程序设计 实验报告

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

实验步骤

(一）单元测试

(1) 三种代码

• 伪代码

• 产品代码

• 测试代码

1.伪代码：

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";
    }
}

产品代码是为用户提供的，为了保证正确性，我们需要对自己的程序进行测试，考虑所有可能的情况，来判断结果是否合乎要求。这是我们就需要写测试代码。

public class MyUtilTest {
    public static void main(String[] args) {
        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!");
    }
}

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

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
  
  对代码进行重构，并保证测试通过（重构下次实验练习）

在娄老师教程的指导下

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());

我对该程序进行测试：首先我们需要对这个程序进行改写，写成上面的产品代码那种类型的，以便于我们进行测试。对于这个程序，有四种方法 charAt()、capacity()、length()、indexOf。在产品代码里，我们需要为这四个方法加上返回值，并与我们的断言进行比较。产品代码如下：

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);
   }
}

二、面向对象三要素：封装、继承、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。

任务三：使用StarUML对实验二中的代码进行建模

建模截图如下：

三、设计模式

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)

任务四：对MyDoc类进行扩充，让其支持Long类，初步理解设计模式

OCP是OOD中最重要的一个原则，要求软件实体（类，模块，函数等）应该对扩充开放，对修改封闭。也就是说，软件模块的行为必须是可以扩充的，在应用需求改变或需要满足新的应用需求时，我们要让模块以不同的方式工作；同时，模块的源代码是不可改动的，任何人都不许修改已有模块的源代码。OCP可以用以下手段实现：（1）抽象和继承，（2）面向接口编程。

四.练习

任务五：以TDD的方式开发一个复数类Complex

经过以上的学习，我们已经可以基本熟练地应用TDD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了，这个任务算是对以上学习内容的回顾。

测试代码：

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 testc;
        testc = testa.Add(testb);
        assertEquals("4.0+7.0i",testc.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());
    }
}

产品代码：

public class Complex {
    private double m_dRealPart;
    private double m_dImaginaryPart;
    public Complex(double m_dRealPart,double m_dImaginaryPart){
        this.m_dRealPart = m_dRealPart;
        this.m_dImaginaryPart = m_dImaginaryPart;
    }

    public void Complex(){
        this.m_dRealPart = 0;
        this.m_dImaginaryPart = 0;
    }
    public void Complex(double r,double i){
        this.m_dRealPart = r;
        this.m_dImaginaryPart = i;
    }
    public double GetRealPart(){
        return this.m_dRealPart;
    }
    public double GetImaginaryPart(){
        return this.m_dImaginaryPart;
    }
    public void SetRealPart(double d){
        this.m_dRealPart = d;
    }
    public void SetImaginaryPart(double d){
        this.m_dImaginaryPart = d;
    }
    public Complex Add(Complex c){
        return new Complex(m_dRealPart+c.m_dRealPart,m_dImaginaryPart+c.m_dImaginaryPart);
    }
    public Complex Minus(Complex c){
        return new Complex(m_dRealPart-c.m_dRealPart,m_dImaginaryPart-c.m_dImaginaryPart);
    }

    public Complex Multi(Complex c){
        return new Complex(m_dRealPart*c.m_dRealPart-m_dImaginaryPart*c.m_dImaginaryPart,
                m_dRealPart*c.m_dImaginaryPart+m_dImaginaryPart*c.m_dRealPart);
    }
    public String toString(){
        String s;
        if (m_dRealPart != 0.0){
            if (m_dImaginaryPart > 0)
                s = new Float(m_dRealPart).toString() + "+" + new Float(m_dImaginaryPart).toString() + "i";
            else if (m_dImaginaryPart < 0)
                s = new Float(m_dRealPart).toString() + "-" + new Float(-1*m_dImaginaryPart).toString() + "i";
            else
                s = new Float(m_dRealPart).toString();
        }
        else {
            if (m_dImaginaryPart > 0)
                s = new Float(m_dImaginaryPart).toString() + "i";
            else if (m_dImaginaryPart< 0)
                s = new Float(-1*m_dImaginaryPart).toString() + "i";
            else
                s = new Float(m_dRealPart).toString();
        }
        return
    }
}

步骤	耗时	百分比
需求分析	30min	10%
设计	60min	20%
代码实现	150h	50%
分析总结	50min	17%
测试	10min	3%