2017-2018-2 实验二 《Java面向对象程序设计》实验报告

一、实验报告封面

课程：Java程序设计  班级：1652班

指导教师：娄嘉鹏  实验日期：2018年4月13日

实验时间：15:35 - 17:15  实验序号：实验二

实验名称：Java开发环境的熟悉

实验题目：实现凯撒密码并进行安全加固，并进行测试（正常情况，异常情况，边界情况）

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

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。

二、实验内容及步骤

第一个提交点

参考 http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6371315.html#SECUNITTEST 完成单元测试的学习  
提交最后三个JUnit测试用例（正常情况，错误情况，边界情况）都通过的截图，截图上要有画图加水印，输入自己的学号  
本提交点考查JUnit会不会使用，测试用例至少要包含正常情况，错误情况，边界情况的测试  

三种代码

编程是智力活动，不是打字，编程前要把干什么、如何干想清楚才能把程序写对、写好。与目前不少同学一说编程就打开编辑器写代码不同，我希望同学们养成一个习惯，当你们想用程序解决问题时，要会写三种码：

• 伪代码
• 产品代码
• 测试代码

伪代码：伪代码从意图层面来解决问题，是产品代码最自然的、最好的注释

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：按照伪代码的思路逐步实现程序的就是产品代码

public class MyUtil{
   public static String percentage2fivegrade(int grade){
       //如果成绩小于0，转成“错误”
       if ((grade < 0))
           return "错误";
       //如果成绩小于60，转成“不及格”
       else 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";
       //如果成绩大于100，转成“错误”
       else
           return "错误";
   }
}

• 测试代码：为了防止Bug没发现而将产品提交给别人，可以使用测试代码测试bug。

import org.junit.Test;
import junit.framework.TestCase;
public class MyUtilTest extends TestCase {
    @Test
    public void testNormal() {
        assertEquals("不及格", MyUtil.percentage2fivegrade(55));
        assertEquals("及格", MyUtil.percentage2fivegrade(65));
        assertEquals("中等", MyUtil.percentage2fivegrade(75));
        assertEquals("良好", MyUtil.percentage2fivegrade(85));
        assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade(95));
    }
    @Test
    public void testExceptions(){
        assertEquals("错误",MyUtil.percentage2fivegrade(105));
        assertEquals("错误",MyUtil.percentage2fivegrade(-55));
    }

    @Test
    public void testBoundary(){
        assertEquals("不及格",MyUtil.percentage2fivegrade(0));
        assertEquals("及格",MyUtil.percentage2fivegrade(60));
        assertEquals("中等",MyUtil.percentage2fivegrade(70));
        assertEquals("良好",MyUtil.percentage2fivegrade(80));
        assertEquals("优秀",MyUtil.percentage2fivegrade(90));
        assertEquals("优秀",MyUtil.percentage2fivegrade(100));
    }
}

我们是该“先写产品代码，然后再写测试代码，通过测试发现了一些Bugs，修改代码”，还是该“先写测试代码，然后再写产品代码，从而写出来的代码就是正确的”呢？当然先写测试代码了。这种先写``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

Java中有单元测试工具JUnit来辅助进行TDD,IDEA中使用JUnit要安装插件，选择File->Setting打开设置对话框：

在设置对话框中选择Plugins, 单击Install JetBrains plugin...按钮打开插件安装界面：

在插件安装对话框的搜索中输入junit,单击JunitGenerator V2.0,单击右边绿色的Install按钮安装：

安装完成：

然后在IDEA中新建一个空的类，鼠标单击类名会出现一个灯泡状图标，单击图标或按Alt + Entert,在弹出的菜单中选择Create Test后自动生成一个test类：

如果TestCase是红色的，需要在IDEA中的项目（模块）中加入junit.jar包，junit.jar包的位置一般在安装目录下lib文件夹中可以找到，然后在IDEA中选择菜单File->Project Structure...在弹出的对话框中选择Dependancies标签页，单击+号，选择JARs or Directories...,输入junit的文件地址。

最后run测试类，所有test通过就算是通过了.(新版本的IDEA可能没有老版本的小绿条和小红条，但是会有小绿勾和橙感叹)

测试结果：

第二个提交点

• 参考 积极主动敲代码，使用JUnit学习Java （http://www.cnblogs.com/rocedu/p/4837092.html)
• 以 TDD的方式研究学习StringBuffer
• 提交你的单元测试用例和测试通过的截图，截图要加上学号水印
• 测试自己会不会写JUnit测试用例

根据老师给的代码，进行对Junit的应用。

public class StringBufferDemo{        
  public static void main(String [] args){    
     StringBuffer buffer = new StringBuffer(20);    
     buffer.append('S');     
     buffer.append("tringBuffer");     
     System.out.println(buffer.charAt(1));     
     System.out.println(buffer.capacity();     
     System.out.println(buffer.indexOf("tring12345"));    
     System.out.println("buffer = " + buffer.toString());
     System.out.println(buffer.length());
 }    
}

产品代码：

public class StringBufferDemo{
    StringBuffer buffer = new StringBuffer();
    public StringBufferDemo(StringBuffer buffer){
        this.buffer = buffer;
    }
    public Character charAt(int i){
        return buffer.charAt(i);
    }
    public int capacity(){
        return buffer.capacity();
    }
    public int length(){
        return buffer.length();
    }
    public int indexOf(String buf) {
        return buffer.indexOf(buf);
    }
}

测试代码：

import junit.framework.TestCase;
import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

public class StringBufferDemoTest extends TestCase {
    StringBuffer a = new StringBuffer("StringBuffer");
    StringBuffer b = new StringBuffer("StringBufferStringBuffer");
    StringBuffer c = new StringBuffer("StringBufferStringBufferStringBuffer");

    @Test
    public void testcharAt() throws Exception {
        assertEquals('S',a.charAt(0));
        assertEquals('B',a.charAt(6));
        assertEquals('r',a.charAt(11));
    }

    @Test
    public void testcapacity() throws Exception {
        assertEquals(28, a.capacity());
        assertEquals(40, b. capacity());
        assertEquals(52, c.capacity());
    }

    @Test
    public void testlength() throws Exception {
        assertEquals(12, a.length());
        assertEquals(24, b.length());
        assertEquals(36, c.length());
    }

    @Test
    public void testindexOf() throws Exception {
        assertEquals(0, a.indexOf("Str"));
        assertEquals(6, a.indexOf("Buf"));
        assertEquals(10,a.indexOf("er"));
    }
}

按照提交点一的步骤测试
测试截图：

第三个提交点

参考实验二 Java面向对象程序设计
对设计模式示例进行扩充，体会OCP原则和DIP原则的应用，初步理解设计模式
用自己的学号%6进行取余运算，根据结果进行代码扩充 ：
0:让系统支持Byte类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
1:让系统支持Short类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
2:让系统支持Boolean类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
3:让系统支持Long类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
4:让系统支持Float类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印
5:让系统支持Double类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确，提交测试代码和运行结的截图，加上学号水印

代码如下：测试支持short型

abstract class Data {
        abstract public void DisplayValue();
    }
    class Integer extends  Data {
        int value;
        Integer() {
            value=31;
        }
        public void DisplayValue(){
            System.out.println (value);
        }
    }
    // Pattern Classes
    abstract class Factory {
        abstract public Data CreateDataObject();
    }
    class IntFactory extends Factory {
        public Data CreateDataObject(){
            return new Integer();
        }
    }
    //Client classes
    class Document {
        Data pd;
        Document(Factory pf){
            pd = pf.CreateDataObject();
        }
        public void DisplayData(){
            pd.DisplayValue();
        }
    }
    //Test class
    public class MyDoc {
        static Document d;
        public static void main(String[] args) {
            d = new Document(new IntFactory());
            d.DisplayData();
        }
    }

测试截图：

第四个提交点

提交：单元测试代码和运行成功截图及码云上代码链接，截图要加上学号水印

参考http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6736847.html

任务：以TDD的方式开发一个复数类Complex，要求如下:

// 定义属性并生成getter,setter
double RealPart;
double ImagePart;
// 定义构造函数
public Complex()
public Complex(double R,double I)

//Override Object
public boolean equals(Object obj)
public String toString()

// 定义公有方法:加减乘除
Complex ComplexAdd(Complex a)
Complex ComplexSub(Complex a)
Complex ComplexMulti(Complex a)
Complex ComplexDiv(Complex a)

产品代码：

public class Complex {
    private double r;
    private double i;

    public Complex(double r, double i) {
        this.r = r;
        this.i = i;
    }


    public static double getRealPart(double r) {
        return r;
    }

    public static double getImagePart(double i) {
        return i;
    }

    public Complex ComplexAdd(Complex c) {
        return new Complex(r + c.r, i + c.i);
    }

    public Complex ComplexSub(Complex c) {
        return new Complex(r - c.r, i - c.i);
    }

    public Complex ComplexMulti(Complex c) {
        return new Complex(r * c.r - i * c.i, r * c.i + i * c.r);
    }

    public Complex ComplexDiv(Complex c) {
        return new Complex((r * c.i + i * c.r) / (c.i * c.i + c.r * c.r), (i * c.i + r * c.r) / (c.i * c.i + c.r * c.r));
    }

    public String toString() {
        String s = " ";
        if (i > 0)
            s = r + "+" + i + "i";
        if (i == 0)
            s = r + "";
        if (i < 0)
            s = r + " " + i + "i";
        return s;
    }
}

测试代码：

import junit.framework.TestCase;
import  org.junit.Test;

public class ComplexTest extends TestCase {
  Complex a =new Complex(0,3);
  Complex b=new Complex(-1,-1);

  @Test
    public void testComplexAdd() throws Exception {
      assertEquals("-1.0+2.0i",a.ComplexAdd(b).toString());
  }

  @Test
  public void testComplexSub() throws Exception {
      assertEquals("1.0+4.0i", a.ComplexSub(b).toString());
  }

    @Test
    public void testComplexMulti() throws Exception {
        assertEquals("3.0 -3.0i", a.ComplexMulti(b).toString());
    }

    @Test
    public void testComlexDiv() throws Exception {
        assertEquals("-1.5 -1.5i", a.ComplexDiv(b).toString());
    }
}

测试结果：

第五个提交点

使用StarUML对实验二中的代码进行建模
更具老师提供的代码实例得出的UML图：

实验中第三个提交点MyDoc的UML图：