20145231《Java程序设计》第二次实验报告

实验二 Java面向对象程序设计

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；
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；

实验要求

1. 实现并体会例子中代码的单元测试；
2. 自己编写一个复数类，并对其进行单元测试；
3. 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%