20165227 实验二《Java面向对象程序设计》实验报告

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

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

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
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
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，伪代码是产品代码最自然的、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)

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

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

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));
}
}