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；
- 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
- 实现并体会例子中代码的单元测试；
- 自己编写一个复数类，并对其进行单元测试；
- 利用UML进行测试建模，实现代码图形的相互生成；
实验步骤
（一）单元测试
（1）三种代码
•伪代码
•产品代码
•测试代码
一般情况测试
出错情况测试
边界情况测试
完善产品代码
（2）TDD（测试驱动开发）
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；
编写并完善产品代码；
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。
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。
在IDEA中设置使得IDEA具备单元测试功能
在实验楼中（即eclipse环境下）进行单元测试（按具体顺序）
开始测试（发现产品代码bug）
完善产品代码
（二）面向对象三要素
•抽象
（1）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。
（2）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。
（3）在描述问题解时，使用面向问题和面向实现的术语。
（4）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。过程抽象的结果是函数，数据抽象的结果是抽象数据类型。
使用UML建模
•封装、继承与多态
（1）面向对象(Object-Oriented)的三要素包括：封装、继承、多态。
（2）封装实际上使用方法(method)将类的数据隐藏起来，控制用户对类的修改和访问数据的程度,从而带来模块化和信息隐藏的好处。
（3）接口是封装的准确描述手段。
实例代码如下：
•封装
public class Dog {
private String color;
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
public String bark(){
return "汪汪";
}
public String toString(){
return "The Dog's color is " + this.getColor() +", and it shouts "+ this.bark() + "!";
}
}
•继承
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() + "!";
}
}
运行结果如图：
•设计模式初步
（1）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)
（三）练习
使用TDD的方式设计关实现复数类Complex。
实验代码
•伪代码
•产品代码
class complex
{
double re,im;
complex()
{
this.re=0;
this.im=0;
}
complex(double re)
{
this.re=re;
this.im=0;
}
complex(double re,double im)
{
this.re=re;
this.im=im;
}
complex add(complex p1,complex p2)
{
complex p=new complex(p1.re+p2.re,p1.im+p2.im);
return p;
}
complex minus(complex p1,complex p2)
{
complex p=new complex(p1.re-p2.re,p1.im-p2.im);
return p;
}
void print()
{
System.out.println("复数的值为：");
if(this.im!=0)
System.out.println(this.re+"+"+this.im+"i");
else
System.out.println(this.re);
}
}
public class Song
{
public static void main(String[] args)
{
complex c=new complex();
complex c1=new complex(2,7);
complex c2=new complex(5,2);
c1.print();
c2.print();
System.out.println("这两个复数的和为：");
System.out.println((c.add(c1,c2).re+"+"+
c.add(c1, c2).im+"i").toString());
System.out.println("这两个复数的差为：");
System.out.println((c.minus(c1,c2).re+"+"+
c.minus(c1, c2).im+"i").toString());
}
}
测试运行结果如图
遇到的问题及解决方法
使用IDEA进行单元测试时花了很长时间，完全按照步骤执行，查了很多资料试了很久，还是无法顺利完成，junit4以后出来的@Test都是报错的，不明白到底为什么。然后想通过实验楼来完成，好不容易找到了老师的课程结果是私有课，没有邀请码无法在该环境下实验，跟我一起的同学就可以直接进入实验环境中做，我很不解啊。事先编好的代码无法通过单元测试进行完善，最终还是借用了同学的电脑勉强完成，不容易。
出错如图：
体会单元测试的好处：
1.帮助开发人员编写代码，提升质量、减少bug。
2.提升反馈速度，减少重复工作，提高开发效率。
3.保证最后的代码修改不会破坏之前代码的功能。
4.使代码更容易维护。
（以上实验除单元测试部分均在IDEA中完成）
Personal Software Process Time
| 步骤 | 耗时 | 百分比 |
|---|---|---|
| 需求分析 | 30min | 12% |
| 设计代码实现 | 2hours | 46% |
| 测试 | 50min | 19% |
| 分析总结 | 1hours | 23% |