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

时间:2023-03-08 16:43:18

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:

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

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    • 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:

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    • 在IDEA中运行结果如下,测试结果符合预期:

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    • 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:

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    • 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:

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    • 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:

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

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    • 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:

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    • 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 :

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  • 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));
}
}

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  • 测试结果出现了一个红条(red bar),说明测试没通过:

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  • 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:

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  • 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:

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  • StringBuffer
    • 通过下图例子学习该类方法

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  • 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:

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  • 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

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  • 题目三:
    • 对实验二中的代码进行建模,发类图的截图

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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:

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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

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  • 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

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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