注：由于网络卡顿，部分内容在自己电脑上的eclipse上完成
课程：Java程序设计 班级： 1351
姓名：姜文敏 学号：20135112
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：2015年5月8日-5月9日
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：
|
名称 |
型号 |
数量 |
|
PC |
|
1 |
|
虚拟机 |
实验楼 |
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
1.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
2.按照实验说明里的要求，将代码输入，并运行出测试结果：
（2）TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)
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
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；
由此，根据给出的实验代码输入，得出实验结果：
（二）面向对象三要素
（1）抽象 （2）封装、继承、多态
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。其中：
- +表示public
- #表示 protected
- -表示 private
操作结果如下：
将文件保存为“jiangwenmin”，存在Code/20135112下
相对应的java代码为：
（三）设计模式初步
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)
三、遇到的问题及解决方法
1、看实验说明里要求打开shell，自己还傻傻的在群里问“桌面上哪有shell”。后来才想起来翻一翻实验一的记录，明白了应该打开Xface，之后系统自动运行shell程序。Linux系统对自己来说相对陌生，不会操作的时候多复习以前的实验记录。
2、做UML图的时候，Animal类的shout（）没有显示斜体。想想觉得可能是少了哪个步骤，果然是忘记勾选“抽象方法”这一栏了。
四、实验收获
1、第一次听说了测试代码和TDD。之前学C的时候也明白要对代码进行白盒、黑盒测试，但是往往这种测试行为是自发的、不系统的，根本没有记录，甚至是想到哪里测试哪里。而学习了Junit Test Case后，发现这样的单元测试系统很管用，不仅界面美观（看到绿条条的时候好开心），而且功能强大，能够很好地记录开发者测试的过程，便于代码的管理和维护。有时候，花在测试代码上的时间多于产品代码，但正因如此，才能确保程序的完整性、健壮性。
2、初步学习了UML图。UML图能够一目了然地概括各个类的属性和功能，轻松看出各类之间的关系，方便提取和抽象。听说UML能和java代码互相转化，真是神奇，有待探索。
3、学习了程序设计的SOLID思想。后面三个不是太理解，不过前面两个图很形象，并在实际学习JAVA的过程中体会到了SRP、OCP思想。练习题中也有体现。
4、编练习题让我感受到了是在编JAVA代码。之前编过的代码，并没有怎么体现“面向对象”的思想，于我而言，只是换了一种语法的C程序。而今天的复数类，让我体会到了什么是抽象、封装，并且第一次、主动使用了static（之前一直没怎么想过要用静态，对各种修饰符也不是很敏感，想到了就用，想不到就不用）
五、练习题
//伪代码
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
打印一个复数
打印四则运算的语句
public class ComplexDemo {
public static void main(String[] args) {
Complex x = new Complex(1.0 , -2.0);
Complex y = new Complex(3.0 , 4.0);
Complex.printSentence(x, y);
}
}
class Complex
{
private double a,b;
Complex(double a,double b)//构造方法对复数进行初始化
{
this.a = a;
this.b = b;
}
static Complex Add(Complex x,Complex y)
{
return new Complex(x.a+y.a, x.b+y.b);
}
static Complex Minus(Complex x,Complex y)
{
return new Complex(x.a-y.a, x.b-y.b);
}
static Complex Multiple(Complex x,Complex y)
{
return new Complex(x.a * y.a - x.b * y.b, x.a * y.b + x.b * y.a);
}
static Complex Divide(Complex x,Complex y)
{
Complex conjugate = new Complex(y.a, -y.b); //求出除数y的共轭复数
double mo = (y.a)*(y.a) + (y.b)*(y.b); //计算y的模
Complex t = Multiple(x,conjugate);
return new Complex(t.a/mo , t.b/mo);
}
static String print(Complex x)
{
if (x.b > 0)
return x.a + "+" + x.b + "i";
else
return x.a + "-" + (-x.b) + "i";
}
static void printSentence(Complex x, Complex y)
{
System.out.println("("+ print(x) + ")+("+ print(y) + ") =" +print(Add(x, y)));
System.out.println("("+ print(x) + ")-("+ print(y) + ") =" +print(Minus(x, y)));
System.out.println("("+ print(x) + ")*("+ print(y) + ") =" +print(Multiple(x, y)));
System.out.println("("+ print(x) + ")/("+ print(y) + ") =" +print(Divide(x, y)));
}
}
构造方法的使用：利用构造方法一加载就运行的特点，给复数初始化。
返回一个对象：一开始想直接打印x.a+"+"+x.b+"i"，后来发现return new Complex(x.a+y.a, x.b+y.b);这样的语句更有阅读性，也方便维护
分工：复数类的四种运算方法各司其职，对外提供接口（返回值），内部运算过程是封装的。考虑到SRP单一职责原则，放弃了在四则运算方法中打印语句的功能
提取：打印一个复数的过程要多次使用，可以提取，符合DRY原则
封装：一开始也想过在主函数中调用对象的print(Add(x,y))输出语句功能，后来觉得违反了OCP开放-封闭原则，因为暴露了类内部的print方法和Add方法。最终把四种打印语句封装为一个函数，叫printSentence(Complex x, Complex y)，又因为该方法涉及两个对象，不适合用一个对象来调用，所以想到用类名调用，于是静态，有关的方法统统都静态了。
运行结果：
六、时间统计
|
步骤 |
耗时 |
百分比 |
|
需求分析 |
3min |
3.2% |
|
设计 |
10min | 10.8% |
|
代码实现 |
50min | 53.8% |
|
测试 |
20min | 21.5% |
|
分析总结 |
10min | 10.8% |