2018-2019-2 20175227张雪莹《Java程序设计》 实验二《Java面向对象程序设计》

2018-2019-2 20175227张雪莹《Java程序设计》

实验二《Java面向对象程序设计》

实验报告封面

• 课程：Java程序设计 班级：1752班 姓名：张雪莹 学号：20175227
• 指导教师：娄嘉鹏 实验日期：2019年4月13日
• 实验时间：--- 实验序号：实验二
• 实验名称：Java开发环境的熟悉
• 实验题目：
• 实验要求：
  • 完成实验二《Java面向对象程序设计》中的内容
  • 其中Eclipse相关的内容参考Intellj IDEA 简易教程换成IDEA实现
  • 参考实验二《Java面向对象程序设计》的一点说明,完成云班课中的检查点，也可以先完成实验报告，直接提交。注意不能只有截图，要有知识点，原理，遇到的问题和解决过程等说明。实验报告中一个检查点要有多张截图。
  • 发表实验报告博客，标题“学期（如2018-2019-2） 学号（如20175300）实验二《Java面向对象程序设计》实验报告”

实验步骤

• 单元测试

  • 我们在IDEA中建一个项目，输入图中代码：
    

  • 针对MyUtil类我们写一个MyUtilTest.java的测试模块，如图：
    

  • 在 IDEA中我们把产品代码放在src目录中，把测试代码放在test目录中，右键单击项目，在弹出的菜单中选择New->Directory新建一个目录并输入目录名test。右键单击test目录，在弹出的菜单中选择Mark Directory as->Test Sources Root：
    

  • 在IDEA中运行结果如下，测试结果符合预期：
    

  • 只有一组输入的测试是不充分的，把一般情况都测试一下，代码如图。运行结果如图，测试结果符合预期：
    

  • 不能只测试正常情况，下面看看异常情况如何，比如输入为负分或大于100的成绩，代码如图：
    

  • 运行程序发现负分时与期望不一致，原因是判断不及格时没有要求成绩大于零。修改MyUtil.java，增加对负分的判断，再次运行测试，结果符合预期：
    

  • 输入为“0，60，70，80，90，100”这些边界情况进行测试如下：
    

  • 边界情况中输入100时有一个Bug，修改程序后所有结果符合预期

• TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)

  • 一般步骤

    • 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

  • 设置好JUnit后，在IDEA中新建一个项目，然后新建一个空类MyUtil_1:
    

  • 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，并选择创建JUnit3的测试用例 :
    

• 增加第一个测试用例testNormal,注意测试用例前一定要有注解@Test,测试用例方法名任意，输入以下代码：

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));
    }
}

• 测试结果出现了一个红条（red bar）,说明测试没通过：

• 测试代码第十行传入55时，期望结果是“不及格”，代码返回了“错误”，修改MyUtil.Java吧，输入以下代码,再运行测试，如下图所示：

• 增加一个测试异常情况的用例testException和一个测试边界情况的用例testBoundary,如下图：

• StringBuffer类
  • 通过下图例子学习该类方法
    

• capacity返回的是目前的最大容量。length()返回的是字符串的长度。

• String类和StringBuffer类的区别

  • String的值是不可变的，这就导致每次对String的操作都会生成新的String对象，不仅效率低下，而且大量浪费有限的内存空间。
  • StringBuffer和StringBuilder类功能基本相似，主要区别在于StringBuffer类的方法是多线程、安全的，而StringBuilder不是线程安全的，相比而言，StringBuilder类会略微快一点。对于经常要改变值的字符串应该使用StringBuffer和StringBuilder类。
  • 一般情况下,速度从快到慢:StringBuilder>StringBuffer>String,这种比较是相对的，不是绝对的。
  • 用法总结
    • 如果要操作少量的数据用 = String
    • 单线程操作字符串缓冲区 下操作大量数据 = StringBuilder
    • 多线程操作字符串缓冲区 下操作大量数据 = StringBuffer

• 面对对象程序设计

  • 三种代码
    • 伪代码（自然语言）
    • 产品代码
    • 测试代码
  • 面向对象三要素
    • 抽象（去粗取精、化繁为简、由表及里、异中求同）
      • 过程抽象
      • 数据抽象
    • 封装、继承与多态
      • 继承：将若干个相同类中重复的方法用父类描述，若干类继承方法并重写方法即可
      • 多态（面向对象程序设计的灵活性和可扩展性的基础）：将若干个相同类中可以抽象出来的方法定义一个抽象方法

• 设计模式初步

  • S.O.L.I.D原则
    • SRP(Single Responsibility Principle,单一职责原则)：决不要有一个以上的理由修改一个类
    • OCP(Open-Closed Principle,开放-封闭原则)：软件实体（类，模块，函数等）应该对扩充开放，对修改封闭。
    • LSP(Liskov Substitusion Principle,Liskov替换原则)
      • 子类必须可以被其基类所代
      • 使用指向基类的指针或引用的函数，必须能够在不知道具体派生类对象类型的情况下使用它
    • ISP(Interface Segregation Principle,接口分离原则)：客户不应该依赖他们并未使用的接口
    • DIP(Dependency Inversion Principle,依赖倒置原则)
      • 高层模块不应该依赖于低层模块。二者都应该依赖于抽象
      • 抽象不应该依赖于细节。细节应该依赖于抽象
  • 模式与设计模式
    • 设计模式有四个基本要素：
      • Pattern name：描述模式，便于交流，存档
      • Problem：描述何处应用该模式
      • Solution：描述一个设计的组成元素，不针对特例
      • Consequence：应用该模式的结果和权衡（trade-offs）
  • 其他面对对象原则
    • "组合替代继承":这是说相对于继承，要更倾向于使用组合；
    • "笛米特法则"：这是说"你的类对其它类知道的越少越好"；
    • "共同封闭原则"：这是说"相关类应该打包在一起"；
    • "稳定抽象原则"：这是说"类越稳定，越应该由抽象类组成";

• 练习

  • 题目一：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。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
    • 产品代码为：

// Server Classes 
abstract class Data {
    abstract public void DisplayValue();
}
class Integer extends  Data {
    int value;
    Integer() {
        value=100;
    }
    public void DisplayValue(){
        System.out.println (value);
    }
}
class Boolean extends Data {
    boolean value;
    Boolean(){
        value=true;
    }
    public void DisplayValue(){
        System.out.println(value);
    }
}
abstract class Factory {
    abstract public Data CreateDataObject();
}
class IntFactory extends Factory {
    public Data CreateDataObject(){
        return new Integer();
    }
}
class BooFactory extends Factory {
    public Data CreateDataObject(){
        return new Boolean();
    }
}
class Document {
    Data pd;
    Document(Factory pf){
        pd = pf.CreateDataObject();
    }
    public void DisplayData(){
        pd.DisplayValue();
    }
}
public class MyDoc {
    static Document d;
    static Document e;
    public static void main(String[] args) {
        e=new Document(new BooFactory());
        e.DisplayData();
    }
}

• 运行结果为：
  

• 题目二：

  • 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 {
    // 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){
        ImagePart = I;
        RealPart = R;
    }

    public boolean equals(Object obj){
        if(this == obj) {
            return true;
        }
        if(!(obj instanceof Complex)) {
            return false;
        }
        Complex complex = (Complex) obj;
        if(complex.RealPart != ((Complex) obj).RealPart) {
            return false;
        }
        if(complex.ImagePart != ((Complex) obj).ImagePart) {
            return false;
        }
        return true;
    }
    public String toString()   {
        String str = "";
        if (ImagePart > 0)
            str =  RealPart + "+" + ImagePart + "i";
        if (ImagePart == 0)
            str =  RealPart + "";
        if (ImagePart < 0)
            str = RealPart + " " + ImagePart + "i";
        return str;
    }
    // 定义公有方法:加减乘除
    Complex ComplexAdd(Complex a) {
        return  new Complex(RealPart+a.RealPart,ImagePart+a.ImagePart);
    }
    Complex ComplexSub(Complex a) {
        return new Complex(RealPart-a.RealPart,ImagePart-a.ImagePart);
    }
    Complex ComplexMulti(Complex a) {
        return new Complex(RealPart*a.RealPart,ImagePart*a.ImagePart);
    }
    Complex ComplexDiv(Complex a) {
        if(a.RealPart==0||a.ImagePart==0) {
            System.out.println("被减数不能为0");
            return new Complex();
        }

        double d = Math.sqrt(a.RealPart*a.RealPart)+Math.sqrt(a.ImagePart*a.ImagePart);
 return new Complex((RealPart*a.RealPart+ImagePart*a.ImagePart)/d,Math.round((RealPart*a.ImagePart-ImagePart*a.RealPart)/d));
    }
}

• 测试代码

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

public class ComplexTest extends TestCase {
    Complex complex = new Complex(1,1);
    @Test
    public void testAdd(){
        assertEquals(new Complex(3.3,3.4), complex.ComplexAdd(new Complex(2.3,2.4)));
    }
    //测试加法
    @Test
    public void testSub(){
        assertEquals(new Complex(-5.3,-2.4), complex.ComplexSub(new Complex(6.3,3.4)));
    }
    //测试减法
    @Test
    public void testMulti(){
        assertEquals(new Complex(3.0,2.0), complex.ComplexMulti(new Complex(3.0,2.0)));
    }
    //测试乘法
    @Test
    public void testDiv(){
        assertEquals(new Complex(1.0,1.0), complex.ComplexDiv(new Complex(1.0,1.0)));
        assertEquals(new Complex(0.0,0.0), complex.ComplexDiv(new Complex(1.0,0.0)));
        //assertEquals(new Complex(0.0,0.0), complex.ComplexDiv(new Complex(3,4)));
        //边缘测试
    }
    @Test
    public void testequals(){
        assertEquals(true, complex.equals(new Complex(1.0,1.0)));
    }
    //测试判断相等
}

• 运行结果

• 题目三：
  • 对实验二中的代码进行建模，发类图的截图
    

实验中遇到的问题和解决过程

• 问题1：JUnit测试时，Junit是红色的，如下图：
  

自己再网络上找的方法，试着清除缓存，重新导入包都无济于事

• 问题1解决方法:后来通过寻求同学帮助，在该同学博客中找到了解决办法，如下：
  File -> Project Struct... -> Libraies -> 点击绿色的加号 -> Java -> 找到 IDEA 安装路径下的 Lib 中的junit-4.12 ->点击OK
  

• 问题2：在将junit-4.12.jar设置完成后，TestCase仍是红色的

• 问题2解决办法：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...,输入上面找到的junit.jar。

感悟和收获

• 一个程序的编写要有完整的生产过程：伪代码->产品代码->测试代码
• 要编写好的程序要遵守很多设计原则，以使得程序有逻辑清晰、简明扼要等符合设计原则的优点
• 在代码调试过程中遇到问题时，不仅可以上网寻求答案，与同学们讨论问题原因，借鉴同学做法，是更好的提高学习能力和掌握知识水平的好办法

参考资料

• http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6371315.html#SECDEBUG
• https://www.cnblogs.com/orii/p/10695488.html