实验二 Java面向对象程序设计
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。
4.请大家先在实验楼中的~/Code目录中用自己的学号建立一个目录，代码和UML图要放到这个目录中，截图中没有学号的会要求重做，然后跟着下面的步骤练习。
实验步骤
（一）单元测试
(1) 三种代码
编程是智力活动，不是打字，编程前要把干什么、如何干想清楚才能把程序写对、写好。与目前不少同学一说编程就打开编辑器写代码不同，我希望同学们养成一个习惯，当你们想用程序解决问题时，要会写三种码：
伪代码
产品代码
测试代码
我们通过一个例子说明如何写这三种代码。
需求：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。
先看伪代码：
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”
产品代码：
测试成功！
(2) TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)
之后测试时，出现了这样的情况，为什么我的junit不能使用？
不明白为什么和老师的代码一样却一直显示错误,难道是因为在eclipse和idea上的代码不同吗?
（二）面向对象三要素
（1）抽象
抽象一词的本意是指人在认识思维活动中对事物表象因素的舍弃和对本质因素的抽取。抽象是人类认识复杂事物和现象时经常使用的思维工具，抽象思维能力在程序设计中非常重要，"去粗取精、化繁为简、由表及里、异中求同"的抽象能力很大程度上决定了程序员的程序设计能力。
抽象就是抽出事物的本质特征而暂时不考虑他们的细节。对于复杂系统问题人们借助分层次抽象的方法进行问题求解；在抽象的最高层，可以使用问题环境的语言，以概括的方式叙述问题的解。在抽象的较低层，则采用过程化的方式进行描述。在描述问题解时，使用面向问题和面向实现的术语。
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。
如:
public void printn(int n){
for(int i=1; i<=n; i++)
System.out.println(n);
}
如果想打印出1_100中的任何一个数,直接调用函数即可.
（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。
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，我们实验中使用umbrello进行建模，Windows中推荐大家使用 StarUML。
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：
打开建模软件,建立Dog类:
同理,建立Cat类:
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 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() + "!";
}
}
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() + "!";
}
}
测试代码为
public class AminalTest {
public static void main(String[] args) {
Dog d = new Dog() ;
d.SetColor("Yellow");
getInfo(d);
Cat c = new Cat();
c.SetColor("Black");
getInfo(c);
}
public static void getInfo(Dog d) {
System.out.println(d.toString());
}
public static void getInfo(Cat c) {
System.out.println(c.toString());
}
}
（三）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)
（四）练习
1使用TDD的方式设计关实现复数类Complex。
伪代码为:
Complex:
复数=实部+虚部;
复数相加=(实部+实部) + (虚部+虚部)*i;
复数想减=(实部-实部) + (虚部-虚部)*i;
打印复数时:
虚部>0 : "实部+虚部*i",
虚部<0 : "实部+虚部*i",
虚部=0 : "实部";
实现复数类的代码如下:
/**
* Created by cy on 2016/4/12.
*/
public class Complex {
private int shi,xu;
Complex() {
this.shi=0;
this.xu=0;
}
Complex(int shi) {
this.shi=shi;
this.xu=0;
}
Complex(int shi,int xu) {
this.shi=shi;
this.xu=xu;
}
public void add(Complex x,Complex y) {
System.out.println("两复数相加为: ");
this.shi=x.shi+y.shi;
this.xu=x.xu+y.xu;
print();
}
public void discress(Complex x,Complex y) {
System.out.println("两复数相减为 ");
this.shi=x.shi-y.shi;
this.xu=x.xu-y.xu;
print();
}
public void output() {
System.out.println("复数的值为: ");
print();
}
public void print() {
if(this.xu>0) {
System.out.println(this.shi + "+" + this.xu + "i");
}
else if(this.xu<0) {
System.out.println(this.shi+""+this.xu+"i");}
else {
System.out.println(this.shi);
}
}
}
但在建立测试用例时,出现了这样的问题:
测试代码为:
2.实验报告中统计自己的PSP(Personal Software Process)时间
| 步骤 | 耗时 | 百分比 |
|---|---|---|
| 需求分析 | 60分钟 | 10% |
| 设计 | 90分钟 | 15% |
| 代码实现 | 120分钟 | 20% |
| 测试 | 240分钟 | 40% |
| 分析总结 | 90分钟 | 15% |
3.实现要有伪代码，产品代码，测试代码。
4.总结单元测试的好处
解决了我们人为检查代码时可能会忽略的错误,提高了检验效率,也使检验结果更加准确,便于与别人交流.
参考资料
1.《UML精粹》
2.《构建之法 （电子版）》,著者邹欣Blog
3.《深入浅出设计模式》
4.《解析极限编程》
5.《单元测试之道》
6.《代码大全》
7.《代码的抽象三原则》
工具
JUnit
umbrello
StarUML
