2017-2018-4 20165227实验二《Java面向对象程序设计》实验报告

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

实验要求

  1. 没有Linux基础的同学建议先学习《Linux基础入门(新版)》《Vim编辑器》 课程
  2. 完成实验、撰写实验报告,实验报告以博客方式发表在博客园,注意实验报告重点是运行结果,遇到的问题(工具查找,安装,使用,程序的编辑,调试,运行等)、解决办法(空洞的方法如“查网络”、“问同学”、“看书”等一律得0分)以及分析(从中可以得到什么启示,有什么收获,教训等)。报告可以参考范飞龙老师的指导
  3. 严禁抄袭,有该行为者实验成绩归零,并附加其他惩罚措施。

实验步骤

一、单元测试

1、三种代码
要了解并养成用写三种代码来编程的习惯

  • 伪代码
  • 产品代码
  • 测试代码

举个例子:我们要在一个MyUtil类中解决一个百分制成绩转成“优、良、中、及格、不及格”五级制成绩的功能。

先写伪代码,伪代码与具体编程语言无关,不要写与具体编程语言语法相关的语句,伪代码从意图层面来解决问题,最终,伪代码产品代码最自然的、最好的注释。

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”

写完伪代码后,就可以用特定的编程语言翻译一下,就是可用的产品代码了。这里使用JavaMyUtil.java:

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";
}
}

一般来说产品代码出来后,大部分工作可以说是完成了,但是,谁能保证你的产品代码不会出现bug或者错误呢?所以这个时候就需要编写测试代码,通过测试代码能够更好的完善最后的产品代码~

在IDEA中我们可以借助单元测试工具JUnit来辅助进行TDD,直接点击Create Test就可以了

而且,测试代码仅测试一种情况往往是不够的,通常来说会进行三个方面的测试:
正常情况

import org.junit.Test;
import junit.framework.TestCase;
public class MyUtilTest extends TestCase {
@Test
public void testNormal() {
assertEquals("不及格", MyUtil.percentage2fivegrade(55));
assertEquals("及格", MyUtil.percentage2fivegrade(65));
assertEquals("中等", MyUtil.percentage2fivegrade(75));
assertEquals("良好", MyUtil.percentage2fivegrade(85));
assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade(95));
}
}

异常情况

import org.junit.Test;
import junit.framework.TestCase;
public class MyUtilTest extends TestCase {
@Test
public void testException() {
assertEquals("错误", MyUtil.percentage2fivegrade(-55));
assertEquals("错误", MyUtil.percentage2fivegrade(105));
}
}

边界情况

import org.junit.Test;
import junit.framework.TestCase;
public class MyUtilTest extends TestCase {
@Test
public void testBoundary() {
assertEquals("不及格", MyUtil.percentage2fivegrade(0));
assertEquals("及格", MyUtil.percentage2fivegrade(60));
assertEquals("中等", MyUtil.percentage2fivegrade(70));
assertEquals("良好", MyUtil.percentage2fivegrade(80));
assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade(90));
assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade(100));
}
}

  • 如果测试通过就会显示test passed

  • 如果测试没通过,则会显示红色,并显示test failed,而且会告知哪里出了错误

通过最后的测试代码的成功测试后,我们的产品代码才算是真正的完工了。当然,测试代码的编写不能随意,应该尽可能地考虑周全,才能很好的完善产品代码

码云链接
MyUtil.java
MyUtilTest.java

二、TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)

  1. 先写测试代码,再写产品代码的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)
  • 循环完成所有功能的开发
  1. 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
  1. 老师给的StringBuffer 的例子 积极主动敲代码,使用JUnit学习Java

public class StringBufferDemo{
public static void main(String [] args){
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
buffer.append('S');
buffer.append("tringBuffer");
System.out.println(buffer.length());
System.out.println(buffer.charAt(1));
System.out.println(buffer.capacity();
System.out.println(buffer.indexOf("tring"));
System.out.println("buffer = " + buffer.toString());
}
}

首先我们需要改写一下例子中的程序,使其能够使用TDD来测试。改代码之前我们得知道StringBufferDemo类中的方法都是什么功能,才能知道我们需要测试哪些内容。通过查阅资料,得知

  • StringBuffer( ):分配16个字符的缓冲区
  • length():返回字符串的长度
  • charAt(int i) :返回此序列中指定索引处的 char 值。第一个 char 值在索引 0 处,第二个在索引 1 处,依此类推
  • capacity():返回string分配的存储容量
  • indexOf(String s):返回输入的子字符串的第一个字母在母字符串的位置

最后的出的产品代码:

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);
}
}

通过IDEA中的TDD写出的测试代码:

import junit.framework.TestCase;
import org.junit.Test;
public class StringBufferDemoTest extends TestCase {
StringBuffer a = new StringBuffer("zhuyueniupi");//(<=16)
StringBuffer b = new StringBuffer("zhuyueniupizhuyueniupi");//(>16&&<=34)
StringBuffer c = new StringBuffer("zhuyueniupizhuyueniupizhuyueniupi");//(>=34)
@Test
public void testcharAt() throws Exception{
assertEquals('z',a.charAt(0));
assertEquals('u',a.charAt(2));
assertEquals('p',a.charAt(9));
assertEquals('i',a.charAt(10));
}
@Test
public void testcapacity() throws Exception{
assertEquals(27,a.capacity());
assertEquals(38,b.capacity());
assertEquals(49,c.capacity());
}
@Test
public void testlength() throws Exception{
assertEquals(11,a.length());
assertEquals(22,b.length());
assertEquals(33,c.length());
}
@Test
public void testindexOf() throws Exception{
assertEquals(0,a.indexOf("zh"));
assertEquals(3,a.indexOf("yueniu"));
assertEquals(7,a.indexOf("iupi"));
}
}

测试运行截图:

码云链接
StringBufferDemo.java
StringBufferDemoTest.java

三、面向对象三要素

  • 抽象
    程序设计中,抽象包括两个方面,一是过程抽象,二是数据抽象

例如:打印“1-100”这种大数据的时候

public void printn(int n){
for(int i=1; i<=n; i++)
System.out.println(n);
}

而且能够更地简便打印

printn(3);

  • 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。
    包括:面向对象分析(OOA)、面向对象设计(OOD)、面向对象编程实现(OOP)

  • 设计模式初步
    S.O.L.I.D原则:
  • 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)

码云链接
MyDoc.java

四、练习

  • 要求:使用TDD的方式设计关实现复数类Complex
  • 伪代码:

    // 定义属性并生成getter,setter
    double RealPart;
    double ImagePart;
    // 定义构造函数
    public Complex()
    public Complex(double R,double I)
    //Override Object
    public boolean equals(Object obj)
    public String toString()
    // 定义公有方法:加减乘除
    Complex ComplexAdd(Complex a)
    Complex ComplexSub(Complex a)
    Complex ComplexMulti(Complex a)
    Complex ComplexDiv(Complex a)

  • 产品代码:

    public class Complex {
    // 定义属性并生成getter,setter
    private double r;
    private double i;
    // 定义构造函数
    public Complex(double r,double i){
    this.r=r;
    this.i=i;
    }
    public static double getRealPart(double r){
    return r;
    }
    public static double getImagePart(double i){
    return i;
    }
    //Override Object
    public boolean equals(Object obj){
    Complex complex=(Complex) obj;
    if (complex.r!=r) {
    return false;
    }
    if(complex.i!=i){
    return false;
    }
    return true;
    }
    public String toString(){
    String str=new String();
    if (i==0) str=r+"";
    else if(i<0) str=r + ""+i+"i";
    else str=r+""+"+"+i+"i";
    return str;
    }
    // 定义公有方法:加减乘除
    Complex ComplexAdd(Complex a){
    return new Complex(r+a.r,i+a.i);
    }
    Complex ComplexSub(Complex a){
    return new Complex(r-a.r,i-a.i);
    }
    Complex ComplexMulti(Complex a){
    return new Complex(ra.r-ia.i,ra.i+ia.r);
    }
    Complex ComplexDiv(Complex a){
    return new Complex((ra.r+ia.i)/(a.ra.r+a.ia.i),(ia.r-ra.i)/(a.ra.r+a.ia.i));
    }
    }

  • 测试代码:

    import junit.framework.TestCase;
    import org.junit.Test;
    public class ComplexTest extends TestCase {
    Complex a=new Complex(1,2);
    Complex b=new Complex(-2,-1);
    Complex c=new Complex(4,-2);
    Complex d=new Complex(4,-2);
    @Test
    public void testequals(){
    assertEquals(false,a.equals(b));
    assertEquals(false,b.equals(c));
    assertEquals(true,c.equals(d));
    }
    @Test
    public void testAdd(){
    assertEquals(new Complex(-1,1),a.ComplexAdd(b));
    assertEquals(new Complex(5,0),a.ComplexAdd(c));
    }
    @Test
    public void testSub(){
    assertEquals(new Complex(3,3),a.ComplexSub(b));
    assertEquals(new Complex(-3,4),a.ComplexSub(c));
    }
    @Test
    public void testMulti(){
    assertEquals(new Complex(0,-5),a.ComplexMulti(b));
    assertEquals(new Complex(8,6),a.ComplexMulti(c));
    }
    @Test
    public void testDiv(){
    assertEquals(new Complex(0,0.5),a.ComplexDiv(c));
    assertEquals(new Complex(-0.3,-0.4),b.ComplexDiv(c));
    }
    }

码云链接
Complex.java
ComplexTest.java

五、实验感想

这次的实验比之前的难度都有所提升,主要是学习了有关IDEA中单元测试工具JUnit来辅助进行TDD的主要知识点,让我们了解并学习了三种代码:伪代码产品代码测试代码。让我们的编写程序的理念进行了提升,同时也学到了新的代码编写和测试的方法,很有意义。

实验中遇到的问题

  • 在使用Junit的时候,import junit.framework.TestCase; 中的Junit 显示红色

提示是程序包org.junti不存在,后来通过百度查找解决了这个问题

  • @Test 是红色的
    在老师的博客中有解决方法

直接File 中点击Project Structure ,然后找到Modules 里的Dependencies 添加junit.jar

其中对于junit.jar 的地址查询可以用Everything软件快捷查到

PSP(Personal Software Process)时间


步骤 耗时 百分比
需求分析 40min 20%
设计 60min 30%
代码实现 70min 30%
测试 20min 10%
分析总结 20min 10%

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