課程：Java程序設計 班級： 1351
姓名：王瑋怡 學號：20135116
成績： 指導教師：婁嘉鵬 實驗日期：2015.05.06
實驗密級： 預習程度： 實驗時間：14:00~20:00
儀器組次： 必修/選修：選修 實驗序號：2
實驗名稱：Java面向對象程序設計
實驗目的與要求：
1.沒有Linux基礎的同學建議先學習《Linux基礎入門（新版）》《Vim編輯器》 課程
2.完成實驗、撰寫實驗報告，實驗報告以博客方式發表在博客園，注意實驗報告重點是運行結果，遇到的問題(工具查找，安裝，使用，程序的編輯，調試，運行等)、解決辦法（空洞的方法如“查網絡”、“問同學”、“看書”等一律得0分）以及分析（從中可以得到什么啟示，有什么收獲，教訓等）。報告可以參考范飛龍老師的指導
3. 嚴禁抄襲，有該行為者實驗成績歸零，並附加其他懲罰措施。
4. 請大家先在實驗樓中的~/Code目錄中用自己的學號建立一個目錄，代碼和UML圖要放到這個目錄中，截圖中沒有學號的會要求重做，然后跟着下面的步驟練習。
實驗儀器：
| 名稱 |
型號 |
數量 |
| PC |
|
1 |
| 虛擬機 |
實驗樓 |
1 |
一、實驗內容：
1. 初步掌握單元測試和TDD
2. 理解並掌握面向對象三要素：封裝、繼承、多態
3. 初步掌握UML建模
4. 熟悉S.O.L.I.D原則
5. 了解設計模式
二、實驗過程：
（一）單元測試
1.以“百分制轉五分制”為例，介紹三種代碼
（1）偽代碼 （2）產品代碼 （3）測試代碼
a.首先在虛擬機中建立一個以自己學號命名的文件夾，以存放自己實驗中的代碼、運行結果以及截圖
2.按照實驗說明里的要求，將代碼輸入，並運行出結果：
做以上內容時，沒有想到可以用學號命名。由於網絡信號不穩定，退出了實驗，以下內容為再次進入實驗樓后所做。
（2）TDD(Test Driven Devlopment, 測試驅動開發)
TDD的一般步驟如下：
- 明確當前要完成的功能，記錄成一個測試列表
- 快速完成編寫針對此功能的測試用例
- 測試代碼編譯不通過（沒產品代碼呢）
- 編寫產品代碼
- 測試通過
- 對代碼進行重構，並保證測試通過（重構下次實驗練習）
- 循環完成所有功能的開發
關於測試工具的使用：
打開Eclipse,單擊File->New->Java Project新建一個TDDDemo的Java項目；
在TDDDemo項目中，把鼠標放到項目名TDDDemo上，單擊右鍵，在彈出的菜單中選定New->Source Folder新建一個測試目錄test；
把鼠標放到test目錄上，單擊右鍵，在彈出的菜單中選定New->JUnit Test Case新建一個測試用例類MyUtilTest；
由此，根據給出的實驗代碼輸入，得出實驗結果：
（二）面向對象三要素
（1）抽象 （2）封裝、繼承、多態
用UML中的類圖來描述類Dog,首先在實驗樓的環境中打開shell，在命令行中輸入umbrello，打開UML建模軟件umbrello；
先單擊工具欄上的類圖標，再在class diagram(類圖)中單擊一下，會彈出一個聖誕框，輸入類名Dog；
把鼠標放到Dog類上，單擊右鍵，選擇Properties,在彈出的對話框中的Display中去掉Public Only選項；
把鼠標放到Dog類上，單擊右鍵，選擇New->Attribute,在彈出的對話框中的填好Type,Name,並選好Visibility；
把鼠標放到Dog類上，單擊右鍵，選擇New->Operation,在彈出的對話框中的填好Type,Name,並選好Visibility。
在UML 里，一個類的屬性能顯示它的名字，類型，初始化值，屬性也可以顯示private，public，protected。 類的方法能顯示它們的方法名，參數，返回類型，以及方法的private，public，protected屬性。其中：
- +表示public
- #表示 protected
- -表示 private
操作結果如下：
（三）設計模式初步
（1）S.O.L.I.D原則
面向對象三要素是“封裝、繼承、多態”，任何面向對象編程語言都會在語法上支持這三要素。如何借助抽象思維用好三要素特別是多態還是非常困難的，S.O.L.I.D類設計原則是一個很好的指導：
- SRP(Single Responsibility Principle,單一職責原則)
- OCP(Open-Closed Principle,開放-封閉原則)
- LSP(Liskov Substitusion Principle,Liskov替換原則)
- ISP(Interface Segregation Principle,接口分離原則)
- DIP(Dependency Inversion Principle,依賴倒置原則)
OCP是OOD中最重要的一個原則，OCP的內容是：
- software entities (class, modules, function, etc.) should open for extension,but closed for modification.
- 軟件實體（類，模塊，函數等）應該對擴充開放，對修改封閉。
三、遇到的問題及解決方法
出現的問題：在單元測試的編寫中，由於網絡信號不穩定，經常出現斷網、卡機等問題，只能等待網絡恢復，或者重新開啟虛擬機重新進行實驗，因此也耽誤了很多時間
另外一大問題就是，測試代碼的編寫過程中因為不太熟悉程序的編寫，最后是自己對照着產品代碼來寫的測試代碼，所以測試代碼出現了很多問題，花費了很多時間去修改。有的編寫代碼最終還是無法順利運行。
四、實驗收獲
這次實驗盡管花了很多時間，但是我也收獲了很多。首先，通過這次實驗，我對虛擬機的使用更加熟悉，也更加適應這種實驗模式。單元測試也幫助我提升了自己的能力，一步一步地引導我學會處理可能出現的種種問題，同時也教會我以后在編寫程序的時候要考慮到各種可能性，以提高代碼的安全性。
通過這次實驗，我還接觸到了很多以前沒有聽說過的知識，例如TDD，雖然陌生，處理起來比較吃力，但對我來說還是比較開眼界的。我覺得通過每一次的java實驗，不僅提高了我的學習能力，更培養了持之以恆的意識，雖然有些困難，仍然盡力去做，可能最后還是沒有結果，但是也會去努力一下。
五、練習題
//偽代碼
//復數類
類有虛部實部
復數的加法運算
復數的減法運算
復數的乘法運算
復數的除法運算
//產品代碼
public class ComplexDemo {
// main方法
public static void main(String[] a) {
Complex b = new Complex(2, 5);
Complex c = new Complex(3, -4);
System.out.println(b + "+" + c + "=" + b.add(c));
System.out.println(b + "-" + c + "=" + b.minus(c));
System.out.println(b + "*" + c + "=" + b.multiply(c));
System.out.println(b + "/" + c + "=" + b.divide(c));
}
}
// Complex類
class Complex {
private double m;// 實部
private double n;// 虛部
public Complex(double m, double n) {
this.m = m;
this.n = n;
}
// add
public Complex add(Complex c) {
return new Complex(m + c.m, n + c.n);
}
// minus
public Complex minus(Complex c) {
return new Complex(m - c.m, n - c.n);
}
// multiply
public Complex multiply(Complex c) {
return new Complex(m * c.m - n * c.n, m * c.n + n * c.m);
}
// divide
public Complex divide(Complex c) {
double d = Math.sqrt(c.m * c.m) + Math.sqrt(c.n * c.n);
return new Complex((m * c.m + n * c.n) / d, Math.round((m * c.n - n * c.m) / d));
}
public String toString() {
String rtr_str = "";
if (n > 0)
rtr_str = "(" + m + "+" + n + "i" + ")";
if (n == 0)
rtr_str = "(" + m + ")";
if (n < 0)
rtr_str = "(" + m + n + "i" + ")";
return rtr_str;
}
}
//測試代碼
public static ComplexTest{
public static void main(String[] args){
class Complex {
private double m;// 實部
private double n;// 虛部
public Complex(double m, double n) {
this.m = m;
this.n = n;
}
public String toString() {
String rtr_str = "";
if (n > 0)
rtr_str = "(" + m + "+" + n + "i" + ")";
if (n == 0)
rtr_str = "(" + m + ")";
if (n < 0)
rtr_str = "(" + m + n + "i" + ")";
return rtr_str;
}
}
}
}
六、時間統計
| 步驟 |
耗時 |
百分比 |
| 需求分析 |
1h |
16.7% |
| 設計 |
1h | 16.7% |
| 代碼實現 |
2h | 33.2% |
| 測試 |
1h | 16.7% |
| 分析總結 |
1h | 16.7% |