实验二 Java面向对象程序设计
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。
三、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
(2) TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)
(1)a.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（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
b.基于TDD，我们不会出现过度设计的情况，需求通过测试用例表达出来了，我们的产品代码只要让测试通过就可以了。 Java中有单元测试工具JUnit来辅助进行TDD，
红叉说明代码存在语法错误，原因很简单，MyUtil类还不存在，类中的percentage2fivegrade方法也不存在，我们在TDDDemo的src目录中新建一个MyUtil的类，并实现percentage2fivegrade方法
c.测试结果出现了一个绿条（green bar）,说明测试通过了。
(2)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
（二）面向对象三要素
（1）抽象
（2）封装、继承与多态
（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)
（四）练习
1使用TDD的方式设计关实现复数类Complex。
2.实验报告中统计自己的PSP(Personal Software Process)时间
四、具体实现的步骤截图
（1）
(2)
(3)
a.
b.
(3)
(4)
(4)实现复数
伪代码：
复数的加减运算：
定义一个整型a作为实部；
定义一个整型b作为虚部；
运算后定义newA作为实部；
运算后定义newB作为虚部；
加法运算返回p1；
减法运算返回p2；
输出加、减运算结果；
产品代码：
//实现复数的加减
class complex
{
int a,b; //a表示实部，b表示虚部
void complex(int a,int b){
this.a=a;
this.b=b;
}
int Shi(){
return a;
}
int Xu(){
return b;
}
complex add(complex p){
int aa=p.Shi();
int bb=p.Xu();
int newA=aa+a;
int newB=bb+b;
complex p1=new complex();
p1.complex(newA, newB);
return p1;
}
complex sub(complex p){
int aa=p.Shi();
int bb=p.Xu();
int newA=aa-a;
int newB=bb-b;
complex p2=new complex();
p2.complex(newA, newB);
return p2;
}
}
public class Comp5337{
public static void main(String[] args){
complex c1=new complex();
complex c2=new complex();
c1.complex(1, 2);
c2.complex(3, 1);
complex p1=c1.add(c2);
int p1a=p1.Shi();
int p1b=p1.Xu();
System.out.println("a="+p1a+",bi="+p1b+"i");
System.out.printf("和=%d+%di",p1a,p1b);
System.out.println();
complex p2=c1.sub(c2);
int p2a=p2.Shi();
int p2b=p2.Xu();
System.out.printf("差=%d-%di",p1a,p1b);
}
}
测试代码：
五、PSP时间分析
|
步骤 |
耗时 |
百分比 |
|
需求分析 |
1小时 |
12.5% |
|
设计 |
2小时 |
25% |
|
代码实现 |
2小时 |
25% |
|
测试 |
2小时 |
25% |
|
分析总结 |
1小时 |
12.5% |
六、遇到的问题及解决方法
1，由于win8系统，虚拟机一直出现问题，无法正常工作。因此，使用了电脑上的Ecliose软件。2，测试代码的编写过程中由于对知识的不完全熟悉，花费了许多时间，对代码的修改也是反复进行。3，在UML画图，第一次画时，忘记了画箭头，随后补上了。
七、总结及体会
这次实验相比较第一次实验还是很有难度的，首先，知识点远比上一次的多，这就要求我课下还需对理论知识进行梳理巩固。其次，由于电脑系统原因，没能够在这次实验中全程使用虚拟机，比较遗憾，我会尽快处理好虚拟机的问题。然后，对于单元测试，我认为是有利于学习的，在动手编代码的过程中巩固了课本上的理论知识，让知识付诸实践，虽然在设计、编写代码时仍不太顺利，但是java面向对象的思想有助于整理思路。通过这次实验，我在代码设计及编写方面欠缺很多，今后还需努力学习。