20175213《Java程序设计》实验二Java面向对象程序设计实验报告

Posted 2021-02-16 20175213吕正宏

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

知识总结

1.伪代码

2.产品代码：
①Java编程时，程序员对类实现的测试叫单元测试。
②测试用例是为某个特殊目标而编制的一组测试输入、执行条件以及预期结果，以便测试某个程序路径或核实是否满足某个特定需求。

3.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）

实验步骤

一、 单元测试

1.三种代码

①伪代码
②产品代码
③测试代码

伪代码是产品代码最自然、最好的注释。那么什么是伪代码呢？如下图所示：

百分制转五分制：
如果成绩小于60，转成“不及格”
如果成绩在60与70之间，转成“及格”
如果成绩在70与80之间，转成“中等”
如果成绩在80与90之间，转成“良好”
如果成绩在90与100之间，转成“优秀”
其他，转成“错误”

产品代码就是最终的成品了，编译的过程就是把上述易懂得伪代码翻译成机器语言，让计算机识别并执行。根据上图伪代码可以编译如下产品代码：

public class MyUtil{
   public static String percentage2fivegrade(int grade){
   //如果成绩小于60，转成“不及格”
   if (grade < 60)
   return "不及格";
   //如果成绩在60与70之间，转成“及格”
   else if (grade < 70)
   return "及格";
   //如果成绩在70与80之间，转成“中等”
   else if (grade < 80)
   return "中等";
   //如果成绩在80与90之间，转成“良好”
   else if (grade < 90)
   return "良好";
   //如果成绩在90与100之间，转成“优秀”
   else if (grade < 100)
   return "优秀";
   //其他，转成“错误”
   else 
   return "错误";
   }
}

测试代码就是对成品产品代码的验算与检验，证明成品代码没有问题。正对MyUtil我们写一个MyUtilTest.java的测试模块，代码如下：

public class MyUtilTest {
    public static void main(String[] args) {
        //测试边界情况
        if(MyUtil.percentage2fivegrade(0) != "不及格")
            System.out.println("test failed 1!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(60) != "及格")
            System.out.println("test failed 2!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(70) != "中等")
            System.out.println("test failed 3!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(80) != "良好")
            System.out.println("test failed 4!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(90) != "优秀")
            System.out.println("test failed 5!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(100) != "优秀")
            System.out.println("test failed 6!");
        else 
            System.out.println("test passed!"); 
    }
}

二、 TDD（Test Dirven Development,测试驱动开发）

·TDD的一般步骤如下：
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（重构下次实验联系）
7.循环完成所有功能的开发

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，我们的产品代码只要让测试通过就可以了。

就像这样

三、 面向对象三要素

1.抽象
"去粗取精、化繁为简、由表及里、异中求同"。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。

2.封装、继承与多态
面向对象(Object-Oriented)的三要素包括：封装、继承、多态。过程抽象的结果是函数，数据抽象的结果是抽象数据类型（Abstract Data Type，ADT），类可以作具有继承和多态机制的ADT。数据抽象才是OOP的核心和起源。

·构造函数实现对象初始化流程的封装。方法封装了操作对象的流程。Java中还可以用private封装对象私有数据成员。封装的目的主要就是隐藏对象细节，将对象当做黑箱进行操作。实例代码如下：

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() + "!";
    }
}

·继承基本上就是为了避免多个类间重复定义行为共同行为。子类利用关键词extends继承父类，避免重复的行为定义。实例代码如下：

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() + "!";
    }
}

·多态就是使用单一接口操作多种类型的对象。实例代码如下：

package cc.openhome;
public class RPG {
    public static void main(String[] args) {
        SwordsMan swordsMan = new SwordsMan();
        swordsMan.setName("Justin");
        swordsMan.setLevel(1);
        swordsMan.setBlood(200);
        Magician magician = new Magician();
        magician.setName("Monica");
        magician.setLevel(1);
        magician.setBlood(100);
        drawFight(swordsMan);
        drawFight(magician);
    }
    static void drawFight(Role role) {
        System.out.print(role.getName());
        role.fight();
    }
}

四、 UML的使用

给一个代码，很难第一时间了解这个代码的整体结构组成，这时候如果利用StarUML软件进行UML建模，代码的结构组成，各个类的成员变量就可以一目了然了，像这样

前缀减号的代表是Private，前缀加号的代表public。

五、使用StarUML对实验二中的代码进行建模

六、出现的问题及解决过程
问题：导入Junit包时找不到idea的lib文件夹。

解决过程：平时编写代码时，我都用虚拟机里的vim，只有在调试代码时，会使用安装在windows里的IDEA。我一般的打开方式是：先点开jetbrains-toolbox，再选择其中的IDEA Ultimate，所以当需要打开IDEA Ultimate安装包中的lib文件时，我发现自己对其安装路径并不熟悉。