课程：Java程序设计 班级： 1352
姓名：陈实 学号：20135224
成绩： 指导教师：娄嘉鹏 实验日期：2015.05.06
实验密级： 预习程度： 实验时间：14:00~20:00
仪器组次： 必修/选修：选修 实验序号：2
实验名称：Java面向对象程序设计
实验目的与要求：
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。
实验仪器：
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名称 |
型号 |
数量 |
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PC |
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1 |
一、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
二、实验过程：
（一）单元测试
以“百分制转五分制”为例，介绍三种代码
（1）伪代码 （2）产品代码 （3）测试代码
在虚拟机中建立一个以自己学号命名的文件夹
输入代码运行出结果：
TDD使用：
1.明确当前要完成的功能，记录成一个测试列表
2.快速完成编写针对此功能的测试用例
3.测试代码编译不通过（没产品代码呢）
4.编写产品代码
5.测试通过
6.对代码进行重构，并保证测试通过（重构下次实验练习）
7.循环完成所有功能的开发
关于测试工具的使用：
打开Eclipse,单击File->New->Java Project新建一个TDDDemo的Java项目；
在TDDDemo项目中，把鼠标放到项目名TDDDemo上，单击右键，在弹出的菜单中选定New->Source Folder新建一个测试目录test；把鼠标放到test目录上，单击右键，在弹出的菜单中选定New->JUnit Test Case新建一个测试用例类MyUtilTest；
截图：
可执行状态
最后全套代码：
（二）面向对象三要素
（1）抽象
（2）封装、继承、多态
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。 我们举个例子说明一下。比如有了以下Java代码：
System.out.println(1);
System.out.println(2);
System.out.println(3);
可以打印出“1,2,3”，想打印“1,2,3,4”怎么办？不要单纯的用复制，这是没有学会过程抽象的做法“拷贝粘贴”式开发。比如想打印出“1..100"怎么办？粘贴100行？
解决的方法是进行过程抽象，写一个函数printn：
public void printn(int n){
for(int i=1; i<=n; i++)
System.out.println(n);
}
用UML中的类图来描述类Dog,首先在实验楼的环境中打开shell，在命令行中输入umbrello，打开UML建模软件umbrello；
先单击工具栏上的类图标，再在class diagram(类图)中单击一下，会弹出一个圣诞框，输入类名Dog；
把鼠标放到Dog类上，单击右键，选择Properties,在弹出的对话框中的Display中去掉Public Only选项；
把鼠标放到Dog类上，单击右键，选择New->Attribute,在弹出的对话框中的填好Type,Name,并选好Visibility；
把鼠标放到Dog类上，单击右键，选择New->Operation,在弹出的对话框中的填好Type,Name,并选好Visibility。
在UML 里，一个类的属性能显示它的名字，类型，初始化值，属性也可以显示private，public，protected。 类的方法能显示它们的方法名，参数，返回类型，以及方法的private，public，protected属性。
（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)
OCP是OOD中最重要的一个原则，OCP的内容是：
- software entities (class, modules, function, etc.) should open for extension,but closed for modification.
- 软件实体（类，模块，函数等）应该对扩充开放，对修改封闭。
- 模式与设计模式
模式是某外在环境(Context) 下﹐对特定问题(Problem)的惯用解决之道(Solution)。模式必须使得问题明晰，阐明为什么用它来求解问题，以及在什么情况下有用，什么情况下不能起作用，每个模式因其重复性从而可被复用，本身有自己的名字，有可传授性，能移植到不同情景下。模式可以看作对一个问题可复用的专家级解决方法。 计算机科学中有很多模式:
GRASP模式
- 分析模式
- 软件体系结构模式
- 设计模式：创建型，结构型，行为型
- 管理模式： The Manager Pool 实现模式
- 界面设计交互模式
设计模式实示例
设计模式(design pattern)提供一个用于细化软件系统的子系统或组件，或它们之间的关系图，它描述通信组件的公共再现结构，通信组件可以解决特定语境中的一个设计问题。
设计模式背后是抽象和SOLID原则。 设计模式有四个基本要素：
- Pattern name：描述模式，便于交流，存档
- Problem：描述何处应用该模式
- Solution：描述一个设计的组成元素，不针对特例
- Consequence：应用该模式的结果和权衡（trade-offs）
Java类库中大量使用设计模式：
- Factory：java.util.Calendar
- Compsite：java.awt.Container
- Decorator：java I/0
- Iterator：java.util.Enumeration
时间统计
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步骤 |
耗时 |
百分比 |
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需求分析 |
2 |
20% |
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设计 |
2 |
20% |
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代码实现 |
3 |
30% |
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测试 |
2 |
20% |
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分析总结 |
1 |
10% |
练习题
//伪代码
//复数类
类有虚部实部
复数的加法运算
复数的减法运算
复数的乘法运算
复数的除法运算
遇到的问题及解决方法
测试代码的编写过程中因为不太熟悉程序的编写导致大量时间的浪费，在测试代码出现了很多问题，修改错误也存在大多问题。有的编写代码要重头开始检查。
实验总结
这次实验比较难，在编写代码上花了很多时间。本次实验反映了很多问题对elis的使用不熟悉。却可引导我学会处理可能出现的种种问题，同时编写程序时要全盘考虑以提高代码的利用率。