四則運算之GUI

本文轉載自查看原文 2018-04-08 22:55 488

四則運算之GUI

Coding克隆地址：https://git.coding.net/lvgx/pair_programming.git

一、前言

首先我很感謝我的隊友——呂國馨（www.cnblogs.com/lvgx/p/8733486.html），謝謝她清明假期仍在認真的敲代碼，放棄自己休息的時間。第二我要感謝一位大佬，當我對GUI沒絲毫頭緒時，大佬的一篇博客給了我啟發。

下面帶上大佬博客：www.cnblogs.com/mafx/p/8536796.html

二、計划PSP

PSP	任務內容	計划時間（min）
Planning	計划	30
Estimate	估計這個任務需要多少時間，並規划大致工作步驟	30
Development	開發	35*60+25
Analysis	需求分析	60
Design Spec	生成文檔	0
Design Review	設計復審	2*60
Coding Standard	代碼規范	10
Design	具體設計	12*60
Coding	具體編碼	2860
Code Review	代碼復審	4*60
Test	測試	15
Reporting	報告	5.5*60
Test Report	測試報告	60
Size Measurement	計算工作量	30
Postmortem& ProcessImprovement Plan	事后總結, 並提出過程改進計划	4*60

尤其在編程GUI時候，花費了大量的時間。

三、接口設計

1、Information Hiding

信息隱藏是指在設計和確定模塊時，對於用不到的信息是禁止訪問的。封裝：比如求圓的面積，你只需要調用getArea(r);即可，不需要知道他是如何運行的。宏定義：可以用宏定義對信息進行隱藏，比如#define PI 3.1415926。當你需要使用π時，直接使用PI就行了，你不需要知道PI的具體值。

我們的設計：進行模塊化設計，通過對函數的封裝。只可以調用方法，不可以改變內部變量。界面化設計：你只需要知道如何使用它，不需要知道界面內部是如何運行的。變量設置為私有的。

2、Interface Design, Loose Coupling

接口設計和低耦合是相輔相成的，接口化設計能大大降低程序的耦合度，低耦合一定離不開接口化設計。個人理解：接口化設計就是模塊化設計，讓不同方法放入到不同類中，並且使得各個類相互獨立，減少關聯性。低耦合和接口化設計差不多，使得各個模塊之間減少依賴性，從而提高容錯率。

我們的設計：我們已經盡我最大的努力，來進行模塊化設計了，比如界面生成和算式生成是相互獨立的，優先級判斷、計算結果和算式生成又是相互獨立的。但是我們的程序還有很多不足，比如界面設計，我們的五個界面都在同一個函數中實現的。原本我們盡力讓他們在不同函數中，但是在繼承時過程中，總是出現錯誤，最后我們還是放棄了。Java的繼承我們還要再學一學。

四、接口實現

本次界面程序一共用到了9個類，14個函數，此9個類的調用關系如下圖：

我們此界面程序的關鍵之處在於監聽器的運用，大概用到了3個監聽器，分別是復選框監聽器、按鈕監聽器、文件監聽器，本打算使用時間監聽器，來計算當前時間和用時，但是發現可以直接調用java中自帶的類，方便起見，就沒有使用。代碼的獨特之處在於：界面套界面。即是亮點又是污點，亮點在於方法簡單，實現方便，容易掌握（靈感來源於：www.cnblogs.com/mafx/p/8536796.html）。同時這也是一個不好之處，導致程序無法分解，耦合度太高，后期維護困難。

五、性能分析

說句實話，自我感覺能完成這個項目就很不錯了，還要什么性能優化呀。。。但是我們已經盡力優化性能了，比如挺高代碼利用率了。比如Puanduan類，和Yunsuan類，我們把它兩生成兩個類，其他類直接調用，減少代碼長度。盡量減少內存開支，比如不定義數組，改用容器，因為數組的每個存儲單元利用率不高。一般數組我們都往大的開，因為怕其不夠用，但是這種方法會導致，大量內存單元沒有被利用。題目要求最大生成10000到題目，如果你開10000大小的數組，當我們只生成10道題時，會有99990個內存沒被利用。我們還盡量減少循環套循環，從而減少時間的消耗。

如何性能分析？百度上說是，進行溢出測試，將代碼進行死循環，使得當CPU達到100%時，查看時間，時間越短，性能越好。

我們的分析方法是：通過JProfiler，進行性能分析。

總體分析圖：包括CPU，內存，線程等等。

性能分析過程：

我們用三組數據分別對三個主要函數進行時間上的測試：

函數一：Algorithm函數，他用時最短，只用了11640微妙，且30%的原因在於文本的輸入與輸出，這是無法避免的，所以未進行優化。

函數二：Algorithm2函數，用時37789微妙，此函數30%的用時是在調用JiSuan函數上，JiSuan的用時主要是在出棧上，也是無法避免的。

函數三:Algorithm1函數用時最長，用時60390微妙，此函數用時主要是循環，此函數中有一個三重循環和大量二重循環，導致了時間過長。從圖像也可以看出，橙色占的比例接近90%（橙色代表，阻礙與消耗，不是正常運行程序時間）。

性能優化：對於循環過多的Algorithm1函數，進行了優化，減少了幾個循環，之后，我們又減少了大量循環，因為老師的需求降低（中間過程可以保證不再范圍之內，這使得我們的程序，更加簡潔）

可見，時間明顯降低！

我們還對界面程序的性能進行分析，和優化，改進,文件也通過ps.close();進行關閉，按F4再一次查看，內存占用率明顯減少，文件也都關閉了，但是仍有內存沒釋放，我們會繼續改進的，性能分析結果如下。

六、單元測試

測試單元代碼：

 1 public class Test {
 2     
 3     private static int n=10;
 4     private static int m1=1;
 5     private static int m2=50;
 6     private static int o=4;
 7     private static int c=0;    
 8     private static String s="11+(43-(35-(14+26)))";
 9     
10     public static void main(String[] args) {
11         // TODO Auto-generated method stub
12         Command.main(null);// 主界面
13         System.out.println(Algorithm.Algorithm(n, m1, m2, c, o)); //生成題目函數一
14         System.out.println(Algorithm.Algorithm(n, m1, m2, c, o)); //生成題目函數二
15         System.out.println(Algorithm.Algorithm(n, m1, m2, c, o)); //生成題目函數三
16         GUI.main(null);  // 中文界面
17         GUI1.main(null); // 英文界面
18         //JiSuan.JiSuan(s);
19     }
20 
21 }

我們對9個類進行了測試：采用結合或者獨立的測試方法，來分別觀察其代碼覆蓋率。（表中分別為：函數名、覆蓋率、執行行數、錯過行數、總行數）

第一組數據：

Command.java:這是一個語言選擇窗口。

Algorithm.java:是一個可以生成加減乘除並且帶有括號式子的類。

JiSuan.java:是一個可以計算式子，並且返回結果的類。

Panduan.java:是一個判斷運算符優先級的類

測試結果如下：

第二組數據：

GUI.java和GUI1.java:分別是生成漢語出題窗口和英語出題窗口、漢語上傳文件和英語上傳文件的窗口。測試結果如下：

第三組數據：

YunSuan.java:一個進行簡單加減乘除運算的類。測試結果如下：

第四組數據：

Algorithm1.java：是一個能生成乘除不帶括號和不帶乘除不帶括號式子的類。測試結果如下：

Algorithm2.java：是一個生成不帶乘除帶括號式子的類。測試結果如下：

總體來說，代碼覆蓋率為：91.47%

七、異常處理

異常處理一：就是對輸入出題數、運算符個數、范圍等進行判斷，判斷其是否合法或者超出其范圍。（只展示了，出題數的代碼，其他雷同）

 1 try {
 2     n1 = Integer.parseInt(n.getText());
 3     if (n1 <= 0 || n1 > 10000) {
 4         n.setText("n的范圍不在[1,10000]內，請重新輸入");
 5         return;
 6     }
 7     flag0 = 1;
 8 } catch (Exception a) {
 9     n.setText("n的格式不合法,請重新輸入!");
10 }

對應場景：

異常處理二、文件異常處理

1 try {
2     ps = new PrintStream("result.txt");// 生成文件
3     System.setOut(ps);
4 } catch (Exception e) {
5     System.out.println("文件生成錯誤");// 提示
6 }

對應場景：

點擊出題時，如果文件生成錯誤，將不再生成。

異常處理三：文件過濾

1 FileNameExtensionFilter filter = new FileNameExtensionFilter("war", "xml", "txt", "doc", "docx");

對應場景：

只能找到此格式的文件，其他格式文件，都被過濾了。

異常處理四：編碼異常

1 InputStreamReader read = new InputStreamReader(new FileInputStream(f), "UTF-8");

對應場景：

只能處理UTF-8文件，要不會出現亂碼。

異常處理五：用戶不存在異常

如果你沒有注冊，即文件中沒你的用戶信息，會報用戶不存在異常。

 1 int flag = yanZheng(user.getText(), password.getText());
 2 if (flag == 1) {
 3     GUI.main(null);
 4 } else if (flag == 0) {
 5     user.setText("密碼錯誤!");
 6     return;
 7 } else {
 8     user.setText("賬號不存在!");
 9     return;
10 }

對應場景：

　　異常處理六：用戶和密碼不匹配

即當用戶存在時，但是密碼輸入和注冊時的不同時，會報密碼錯誤。代碼如上：

對用場景：

　　異常處理七：用戶已存在

即當注冊過程中，如果該用戶已存在，會報用戶已存在錯誤。

1 int temp = yanZheng(user.getText(), password.getText());
2 if(temp==0||temp==1)
3 {
4     user.setText("賬號已存在,請重新注冊!");
5     return ;
6 }

對應場景：

異常處理八：注冊信息不合法

注冊時，對賬號和密碼有一定限制，當超出限制時，會報錯。

 1 try {
 2     int user1 = Integer.parseInt(user.getText());
 3     if (user1 <= 0 || user1 >= 1000000) {
 4         user.setText("用戶名多余6位，或者不合法!");
 5         return;
 6     }
 7 } catch (Exception a) {
 8     user.setText("賬號有多余字符(只能是數字),請重新注冊!");
 9     return;
10 }
11 try {
12     int password1 = Integer.parseInt(password.getText());
13 } catch (Exception a) {
14     user.setText("密碼有多余字符(只能是數字),請重新注冊!");
15     return;
16 }

　　為了方便起見，限制有點嚴格，必須是數字字符串，而且不能超過6位，其實不太合理，但是程序實現很簡單。

對應場景：

八、模塊設計

1、首先先設計一個語言選擇功能，可以進行語言選擇，通過按鈕和調用函數來實現。

 1 private JButton jcChina = new JButton("中文");//兩個按鈕，分別生成兩種不同語言的界面
 2 private JButton jcEnglish = new JButton("English");//可以用一個數組，存入多種語言，實現多語言轉化
 3 jcChina.addActionListener(new ActionListener() {//按鈕監聽器，為了實現中文界面
 4     @Override
 5     public void actionPerformed(ActionEvent e) {
 6         GUI.main(null);
 7     }
 8 });
 9 jcEnglish.addActionListener(new ActionListener() {//按鈕監聽器，為了實現英文界面
10     @Override
11     public void actionPerformed(ActionEvent e) {
12         GUI1.main(null);
13     }
14 });

2、然后進行出題界面設計，此界面就是簡單的GUI界面設計。

 1 JPanel p1 = new JPanel();
 2 p1.setLayout(new GridLayout(4, 2, 5, 5));
 3 p1.add(new JLabel("出題數[1,10000]："));
 4 p1.add(n);
 5 p1.add(new JLabel("數值左邊界[1,100]："));
 6 p1.add(m1);
 7 p1.add(new JLabel("數值右邊界[50,1000]："));
 8 p1.add(m2);
 9 p1.add(new JLabel("運算符數[1,10]："));
10 p1.add(o);

3、然后進行上傳文件的界面設計，此界面可以直接調用，java中已經有了。

1 JFileChooser chooser = new JFileChooser();
2 chooser.setMultiSelectionEnabled(true);
3 // 過濾文件類型 
4 FileNameExtensionFilter filter = new FileNameExtensionFilter("war", "xml", "txt", "doc", "docx");
5 chooser.setFileFilter(filter);

4、然后設計答題界面設計，此界面和出題界面類似，但是調用方法不同，在下面我會講到。

 1 JPanel panel2 = new JPanel();
 2 JTextField text = new JTextField(10);
 3 panel2.setLayout(new GridLayout(3, 2, 5, 5));
 4 label.setText(addProblem());
 5 panel2.add(label);
 6 panel2.add(new JLabel("/*為了美觀*/"));
 7 panel2.add(new JLabel("請輸入答案："));
 8 panel2.add(text);
 9 panel2.add(jbnext);
10 panel2.add(jbsubmit);

5、統計頁面設計，內容設計，改用調用list實現。

1 JPanel panel = new JPanel();
2 panel.add(new JLabel(
3         "做題總數： " + size + " " + "  正確數：" + rightAnswer + "  用時(S)：" + (t2 - t1) / 1000));
4 setLayout(new GridLayout(100, 1, 5, 5));
5 for (int i = 0; i < size; i++) {
6     panel.add(new JLabel(list.get(i)));
7 }
8 resultFrame.add(panel);

九、模塊對接

1、語言選擇功能

相當於主函數，它通過按鈕調用GUI和GUI1類

2、出題功能

它也是通過按鈕調用做題界面和上傳界面。

3、做題功能

通過下一題按鈕進行判斷和再次出題，通過按鈕調用統計界面。

4、統計和計時

最終頁面，不進行調用。代碼如下：

5、上傳文件及解析

代碼如下：

調用提交和下一題按鈕，代碼和上面一樣，但是會有一個上傳成功的提示，代碼如下：

6、用戶注冊和登錄功能

沒有注冊的用戶必須注冊后才能進入程序進行答題和出題界面。

通過按鈕對模塊之間進行連接。

十、她

我們原本打算做前端，即Web的四則運算程序，而且她已經完成了，前端開發，如圖：

但是由於我不會套頁，即不能和后端連起來。所以最后放棄了Web項目，改做GUI。讓她白做了一場，慚愧（就當給她個機會，讓她練習練習前端知識了，嘻嘻）。

1、她：優點：技術強；聰明；樂觀。缺點：做事不認真。

2、我：優點：認真，上進，創造性思維強。缺點：模塊化思維欠缺。

十一、結對編程思考

結對編程有好處：

一、可以減輕兩個人的壓力。

二、相互學習、相互指正。

三、增強兩個人的關系，增強合作能力、增強代碼理解能力。

四、分工明確，增加辦事效率。

結對編程有壞處：

一、如果交流不到位，那所做的項目將會功虧一簣。比如這次項目，因為我們前期交流沒有到位，導致Web項目進行到一半，就進行不下去了。

二、兩個人各做各的，導致后期兩者的項目結合比較困難。

三、兩人的分工不均勻，比如技術強的人可能做得就比較多，技術差可能就會抱大腿。

四、要花費大量時間進行交流和解釋項目，畢竟代碼不好看懂。

十二、實際PSP

PSP	任務內容	完成時間（min）
Planning	計划	60
Estimate	估計這個任務需要多少時間，並規划大致工作步驟	60
Development	開發	45*60
Analysis	需求分析	45
Design Spec	生成文檔	0
Design Review	設計復審	3*60
Coding Standard	代碼規范	15
Design	具體設計	12*60
Coding	具體編碼	3860
Code Review	代碼復審	4*60
Test	測試	60
Reporting	報告	9*60
Test Report	測試報告	0
Size Measurement	計算工作量	60
Postmortem& ProcessImprovement Plan	事后總結, 並提出過程改進計划	8*60