20145227《Java程序设计》第2次实验报告

实验步骤与内容

一、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

二、实验步骤

1.单元测试

(1) 三种代码

伪代码、产品代码、测试代码

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

a.先写测试代码，然后再写产品代码的开发方法叫“测试驱动开发”（TDD）。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

编写产品代码

测试通过

对代码进行重构，并保证测试通过

循环完成所有功能的开发

b.基于TDD，我们不会出现过度设计的情况，需求通过测试用例表达出来了，我们的产品代码只要让测试通过就可以了。 Java中有单元测试工具JUnit来辅助进行TDD，

红叉说明代码存在语法错误，原因很简单，MyUtil类还不存在，类中的percentage2fivegrade方法也不存在，我们在TDDDemo的src目录中新建一个MyUtil的类，并实现percentage2fivegrade方法

c.测试结果出现了一个绿条（green bar）,说明测试通过了。

(2)TDD的编码节奏是：

增加测试代码、JUnit出现红条、修改产品代码、JUnit出现绿条，任务完成

2.面向对象三要素

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。 OOD中建模会用图形化的建模语言UML（Unified Modeling Language）,UML是一种通用的建模语言。
过程抽象的结果是函数，数据抽象的结果是抽象数据类型（Abstract Data Type，ADT），类可以作具有继承和多态机制的ADT。数据抽象才是OOP的核心和起源。
OO三要素的第一个要素是封装，封装就是将数据与相关行为包装在一起以实现信息就隐藏。Java中用类进行封装，比如一个Dog类：

3.设计模式初步

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)

4.练习

使用TDD的方式设计关实现复数类Complex
伪代码

类有虚部实部

复数的加法运算

复数的减法运算

复数的乘法运算

复数的除法运算

打印一个复数

打印四则运算的语句

代码如下：

public class ComplexNumber {

    public static void main(String[] args) {

        Complex x = new Complex(1.0 , -2.0);

        Complex y = new Complex(3.0 , 4.0);

        Complex.printSentence(x, y);

    }

}

class Complex

{

    private double a,b;

    Complex(double a,double b)

    {

        this.a = a;

        this.b = b;

    }

    static Complex Add(Complex x,Complex y)

    {

        return new Complex(x.a+y.a, x.b+y.b);

    }

    static Complex Minus(Complex x,Complex y)

    {

        return new Complex(x.a-y.a, x.b-y.b);

    }

    static Complex Multiple(Complex x,Complex y)

    {

        return new Complex(x.a * y.a - x.b * y.b, x.a * y.b + x.b * y.a);

    }

    static Complex Divide(Complex x,Complex y)

    {

        Complex conjugate = new Complex(y.a, -y.b);

        double mo = (y.a)*(y.a) + (y.b)*(y.b);

        Complex t = Multiple(x,conjugate);

        return new Complex(t.a/mo , t.b/mo);

    }

    static String print(Complex x)

    {

        if (x.b > 0)

            return x.a + "+" + x.b + "i";

        else

            return x.a + "-" + (-x.b) + "i";

    }

    static void printSentence(Complex x, Complex y)

    {

        System.out.println("("+ print(x) + ")+("+ print(y) + ") =" +print(Add(x, y)));

        System.out.println("("+ print(x) + ")-("+ print(y) + ") =" +print(Minus(x, y)));

        System.out.println("("+ print(x) + ")*("+ print(y) + ") =" +print(Multiple(x, y)));

        System.out.println("("+ print(x) + ")/("+ print(y) + ") =" +print(Divide(x, y)));

    }

}

结果截图：

我的PSP时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	30min	17%
设计	30min	17%
代码实现	50min	27%
测试	40min	22%
分析总结	30min	17%

心得体会

这次实验是java的第二次实验，这次实验主要内容是代码面向对象三要素的应用，以及代码的设计思想以及测试方法，通过这周和上周的PSP时间比例可以看出，设计和测试的比重增加，而代码实现的时间比重下降，这更接近于日常生活中的软件开发的基本程序，而不是书本上给定题目进行的练习。通过之前基本的练习已经初步掌握了Java程序设计的基本语句，今后将更加注重程序设计思维的练习。

参考资料