20145221 《Java程序设计》实验报告一：Java开发环境的熟悉（Windows+IDEA）

20145221 《Java程序设计》实验报告一：Java开发环境的熟悉（Windows+IDEA）

实验要求

• 使用JDK编译、运行简单的Java程序；
• 使用IDEA 编辑、编译、运行、调试Java程序。

实验内容

• 命令行下Java程序开发
• IDEA下Java程序开发、调试
• 练习（通过命令行和IDEA两种方式实现，在IDEA下练习调试程序）
• 实现四则运算，并进行测试

实验步骤（实现四则运算，并进行测试）

前期准备

1. 预先安装好JDK，并配置好环境变量，相关操作在 Hello Java ! 中已经进行了说明；
2. 继续下载idealC-2016.1.1，安装完毕后在IDEA界面中配置JDK，为后期运行IDEA调试程序做准备。

需求分析

1. 四则运算，即要实现基本的加、减、乘、除运算法则，并使结果能在屏幕上正确输出；
2. 需要一个主类，设置主函数，提供输入、输出功能，实现计算功能；
3. 需要一个“计算器”类，提供“加、减、乘、除”这样一个算法，供主函数调用；
4. 需要一个测试类，对基本的易错的输入实例进行测试，检验功能完整性。

设计

1. 计算器类的设计：
   • 该类不含主函数，仅供调用使用；
   • 设计私有成员变量result和flag，result用来记录各个功能函数的计算结果，flag用来判断除法运算是否合法；
   • 设计四个计算功能的函数，分别实现加减乘除功能，并通过this.result来返回计算结果，通过this.flag返回判断是否合法的结果；
   • 设计两个取值功能的函数，因为result和flag是私有成员变量，不能由别的类直接进行取值，所以设计两个取值的函数，分别为getResult()和isFlag()。
2. 主类的设计：
   • 首先要定义接口：java.util.Scanner;，提供用户输入的功能；
   • 定义主函数，记录三个输入变量，分别是左右操作数（double型），以及中间的运算符（字符串型）；
   • 定义计算器类类变量，实现调用计算器类的功能，针对不同的运算符调用不同功能的计算函数，进而实现计算；
   • 将结果进行输出。
3. 测试类的设计：
   • 对一些易错的输入实例进行测试，需要调用主类；
   • 修改错误，完成测试。

代码实现 & 测试

IDEA环境下开发：

1. 打开IDEA，创建包"lab01"，将实验一所有代码放在该包下，便于编译运行调试；
2. 分别创建class Calculator、class CalculatorDemo和class CalculatorTest；
3. Calculator类代码：

    public class Calculator {
        private double result;
        private boolean flag = true;
        public void add(double a, double b){
            this.result = a + b;
        }
        public void subtract(double a, double b){
            this.result = a - b;
        }
        public void multiply(double a, double b){
            this.result = a * b;
        }
        public void divide(double a, double b){
            if(b != 0)
                this.result = a / b;
            else
                this.flag = false;
        }
        public double getResult(){
            return result;
        }
        public boolean isFlag(){
            return flag;
        }
    }

1. CalculatorDemo类代码：

    import java.util.Scanner;
    public class CalculatorDemo {
        public static void main(String[] args) {
            Scanner scanner1 = new Scanner(System.in);
            Scanner scanner2 = new Scanner(System.in);
            Scanner scanner3 = new Scanner(System.in);
            Calculator calculator = new Calculator();
            System.out.print("First Number:   ");
            double a = scanner1.nextDouble();
            System.out.print("Calculate Type:   ");
            String type = scanner2.next();
            System.out.print("Second Number:   ");
            double b = scanner3.nextDouble();
            switch (type){
                case "+":
                    calculator.add(a, b);
                    System.out.println(calculator.getResult());
                    break;
                case "-":
                    calculator.subtract(a, b);
                    System.out.println(calculator.getResult());
                    break;
                case "*":
                    calculator.multiply(a, b);
                    System.out.println(calculator.getResult());
                    break;
                case "/":
                    calculator.divide(a, b);
                    if(calculator.isFlag()) {
                        System.out.println(calculator.getResult());
                        break;
                    }
                default:
                    System.out.println("Error!");
            }
        }
    }

1. CalculatorTest类代码：

    public class CalculatorTest {
        public static void main(String[] args) {
            final double TEST1 = 2.7;
            final double TEST2 = 0;
            boolean flag = true;
            Calculator calculator = new Calculator();
            calculator.add(TEST1,TEST2);
            if(calculator.getResult() != TEST1) {
                flag = false;
                System.out.println("test failed 1!");
            }
            calculator.subtract(TEST1,TEST2);
            if(calculator.getResult() != TEST1){
                flag = false;
                System.out.println("test failed 2!");
            }
            calculator.multiply(TEST1,TEST2);
            if(calculator.getResult() != TEST2) {
                flag = false;
                System.out.println("test failed 3!");
            }
            calculator.divide(TEST1,TEST2);
            if(calculator.isFlag() != false) {
                flag = false;
                System.out.println("test failed 4!");
            }
            if(flag)
                System.out.println("test passed!");
        }
    }

1. 调试

   • IDEA中调试很简单，Ctrl+Shift+F10，即可编译运行；

   • IDEA可以边编译边纠错，所以编译运行时没有发现什么错误；

   • 不过通过帮助同学，学到了断点调试、单步执行等方法，可以让JVM只编译你选中的部分，对其中的语法错误可以一句一句纠错，使得发现解决问题的时间大大提高，在此之前，只是按一下编译的按钮，出现错误，逐句查找，比较费时费力。
     
     

     

命令行下开发：

1. 代码如上，在DOS命令行下编译执行该代码；
2. 编译 & 执行：

   • 在编译时因为该三个类钧属于包lab01下，所以编译时不能直接javac *.java，这样虽然编译可以通过，但执行的时候无论输入以下哪种代码都会出现如下报错，提示找不到或者无法加载主类Calculator：
     
     

   • 所以在编译CalculatorDemo.java文件时，须在命令行下输入以下指令：javac -d . *.java，这样，JVM会把编译生成的.class文件放在文件夹lab01中，执行时输入指令：java lab01.CalculatorDemo或java lab01.CalculatorTest即可运行以上文件。
     
     

分析总结（遇到问题及解决办法）

• 拿到题目后，看见是四则运算，觉得很简单，实现加减乘除不就行了，甚至函数都不用编写，直接通过Java中的运算操作符，然后打印结果不就OK了，不过考虑到实验是实践代码的最好机会，所以就准备运用自己所学，设计一台计算器。
• 问题一：在设计Calculator类时，其中有一个除法功能，当时没顾虑太多，最后想着如果人家输入的除数为0怎么办？这样，就必定要在divide()函数中加一些别的“特征”，来告诉调用者除法输入参数不合法！所以考虑到了常用的boolean型变量flag，先判断除数是否为0，如果为0，则不再进行除法运算，使flag置为flase；如果不为0，继续除法运算，flag为初始化的值true。这样调用者可以通过isFlag()函数的返回值来判断是否输入有误。
• 问题二：习惯了IDEA的集成开发环境，渐渐对传统的命令行陌生了。为了代码管理的需要，我将本次实验的三个类全部放在了包lab01中，这就使得用命令行编译时要注意了。注意：不能直接使用javac命令编写，因为这三个类属于特定的包中，必须要用javac -d指令，这样编译的.class文件才能被java指令执行。
• 问题三：仍然是命令行中出现的问题，不能单独编译一个Calculator.java文件（其中含有Calculator类变量），由于刚开始对这一点比较模糊，编译器反复提示“找不到或者无法加载主类”，最后才明白是因为Calculator类根本没有编译，JVM上哪去识别它呢，所以要将Calculator类与CalculatorDemo类一起编译才行，执行javac -d . *.java指令。

其他（感悟、思考等，可选）

• 这是Java第一次做实验，，也是自己第一次使用对象封装调用等完成了一个简单的小程序。结果可能不重要，因为实现加减乘除并不是很难的一个程序，重要的是在实现计算器功能的同时，让我运用了平时学到的知识，将知识第一次付诸于实践。原本对书本并不理解的知识点，在这次实验中运用了一遍理解就更深刻了，比如在本次实验中用到的对对象封装的技巧，设计出了一个“计算器”，它拥有加减乘除的基本功能，同时也能对输入的对错加以简单的判断。
• 这次实验也让我感到一些不安，因为自己并不能完全独立的完成本次实验。在代码实现的阶段中，有部分经常就忘记怎么敲了，不能确定是否如此，或者IDEA报了错，看着错误类型不知道怎么处理，只知道书中某一页好像讲了这个知识，所以自己只好重新翻课本寻求答案。这说明，在平时的学习过程中，看人家代码容易，自己手敲代码还是一件比较费力的事。读懂代码和会敲代码是两码事，所以要在读懂代码的基础上，多实践，锻炼自己敲代码的能力。

PSP(Personal Software Process)时间：

步骤	耗时	百分比
需求分析	10min	10%
设计	20min	20%
代码实现	40min	40%
测试	15min	15%
分析总结	15min	15%

参考资料

• Java学习笔记(第8版)
• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导
• 积极主动敲代码，使用JUnit学习Java
• 实验一 Java开发环境的熟悉(Linux + Eclipse)