JAVA實驗二（物件導向）

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註：由於網路卡頓，部分內容在自己電腦上的eclipse上完成

課程：Java程式設計          班級： 1351         

姓名：薑文敏                學號：20135112

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：2015年5月8日-5月9日

儀器組次：        必修/選修：選修       實驗序號：2

實驗名稱：Java物件導向程式設計                                                          

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，實驗報告以部落格方式發表在部落格園，注意實驗報告重點是運行結果，遇到的問題(工具尋找，安裝，使用，程式的編輯，調試，運行等)、解決辦法（空洞的方法如“查網路”、“問同學”、“看書”等一律得0分）以及分析（從中可以得到什麼啟示，有什麼收穫，教訓等）。報告可以參考範飛龍老師的指導

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，中沒有學號的會要求重做，然後跟著下面的步驟練習。                                                      

                                                                       

實驗儀器：

名稱	型號	數量
PC		1
虛擬機器	實驗樓	1

一、實驗內容：

1. 初步掌握單元測試和TDD

2. 理解並掌握物件導向三要素：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. 瞭解設計模式

 

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）虛擬碼  （2）產品代碼  （3）測試代碼

2.按照實驗說明裡的要求，將代碼輸入，並運行出測試結果：

 

 

 

 

 

 

 

（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，記錄成一個測試清單
• 快速完成編寫針對此功能的測試案例
• 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）
• 迴圈完成所有功能的開發

關於測試載入器的使用：

開啟Eclipse,單擊File->New->Java Project建立一個TDDDemo的Java項目；

在TDDDemo項目中，把滑鼠放到項目名TDDDemo上，單擊右鍵，在彈出的菜單中選定New->Source Folder建立一個測試目錄test；

把滑鼠放到test目錄上，單擊右鍵，在彈出的菜單中選定New->JUnit Test Case建立一個測試案例類MyUtilTest；

由此，根據給出的實驗代碼輸入，得出實驗結果：

 

 

（二）物件導向三要素

（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開啟shell，在命令列中輸入umbrello，開啟UML建模軟體umbrello；

先單擊工具列上的類表徵圖，再在class diagram(類圖)中單擊一下，會彈出一個框，輸入類名Dog；

把滑鼠放到Dog類上，單擊右鍵，選擇Properties,在彈出的對話方塊中的Display中去掉Public Only選項；

把滑鼠放到Dog類上，單擊右鍵，選擇New->Attribute,在彈出的對話方塊中的填好Type,Name,並選好Visibility；

把滑鼠放到Dog類上，單擊右鍵，選擇New->Operation,在彈出的對話方塊中的填好Type,Name,並選好Visibility。

在UML 裡，一個類的屬效能顯示它的名字，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，傳回型別，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：

將檔案儲存為“jiangwenmin”，存在Code/20135112下

相對應的java代碼為：

 

 

 

（三）設計模式初步

S.O.L.I.D原則

物件導向三要素是“封裝、繼承、多態”，任何物件導向程式設計語言都會在文法上支援這三要素。如何藉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,介面分離原則)
• DIP(Dependency Inversion Principle,依賴倒置原則)

 

三、遇到的問題及解決方案

      1、看實驗說明裡要求開啟shell，自己還傻傻的在群裡問“案頭上哪有shell”。後來才想起來翻一翻實驗一的記錄，明白了應該開啟Xface，之後系統自動運行shell程式。Linux系統對自己來說相對陌生，不會操作的時候多複習以前的實驗記錄。

      2、做UML圖的時候，Animal類的shout（）沒有顯示斜體。想想覺得可能是少了哪個步驟，果然是忘記勾選“抽象方法”這一欄了。

四、實驗收穫

　　1、第一次聽說了測試代碼和TDD。之前學C的時候也明白要對代碼進行白盒、黑箱測試，但是往往這種測試行為是自發的、不系統的，根本沒有記錄，甚至是想到哪裡測試哪裡。而學習了Junit Test Case後，發現這樣的單元測試系統很管用，不僅介面美觀（看到綠條條的時候好開心），而且功能強大，能夠很好地記錄開發人員測試的過程，便於代碼的管理和維護。有時候，花在測試代碼上的時間多於產品代碼，但正因如此，才能確保程式的完整性、健壯性。

      2、初步學習了UML圖。UML圖能夠一目瞭然地概括各個類的屬性和功能，輕鬆看出各類之間的關係，方便提取和抽象。聽說UML能和java代碼互相轉化，真是神奇，有待探索。

      3、學習了程式設計的SOLID思想。後面三個不是太理解，不過前面兩個圖很形象，並在實際學習JAVA的過程中體會到了SRP、OCP思想。練習題中也有體現。

      4、編練習題讓我感受到了是在編JAVA代碼。之前編過的代碼，並沒有怎麼體現“物件導向”的思想，於我而言，只是換了一種文法的C程式。而今天的複數類，讓我體會到了什麼是抽象、封裝，並且第一次、主動使用了static（之前一直沒怎麼想過要用靜態，對各種修飾符也不是很敏感，想到了就用，想不到就不用）

五、練習題

//虛擬碼

類有虛部實部
複數的加法運算
複數的減法運算
複數的乘法運算
複數的除法運算

列印一個複數

列印四則運算的語句

 

public class ComplexDemo {

public static void main(String[] args) {
Complex x = new Complex(1.0 , -2.0);
Complex y = new Complex(3.0 , 4.0);
Complex.printSentence(x, y);
}

}
class Complex
{
private double a,b;
Complex(double a,double b)//構造方法對複數進行初始化
{
this.a = a;
this.b = b;
}
static Complex Add(Complex x,Complex y)
{
return new Complex(x.a+y.a, x.b+y.b);
}
static Complex Minus(Complex x,Complex y)
{
return new Complex(x.a-y.a, x.b-y.b);
}
static Complex Multiple(Complex x,Complex y)
{
return new Complex(x.a * y.a - x.b * y.b, x.a * y.b + x.b * y.a);
}
static Complex Divide(Complex x,Complex y)
{
Complex conjugate = new Complex(y.a, -y.b); //求出除數y的共軛複數
double mo = (y.a)*(y.a) + (y.b)*(y.b); //計算y的模

Complex t = Multiple(x,conjugate);
return new Complex(t.a/mo , t.b/mo);
}
static String print(Complex x)
{
if (x.b > 0)
return x.a + "+" + x.b + "i";
else
return x.a + "-" + (-x.b) + "i";
}
static void printSentence(Complex x, Complex y)
{
System.out.println("("+ print(x) + ")+("+ print(y) + ") =" +print(Add(x, y)));
System.out.println("("+ print(x) + ")-("+ print(y) + ") =" +print(Minus(x, y)));
System.out.println("("+ print(x) + ")*("+ print(y) + ") =" +print(Multiple(x, y)));
System.out.println("("+ print(x) + ")/("+ print(y) + ") =" +print(Divide(x, y)));
}

}

     構造方法的使用：利用構造方法一載入就啟動並執行特點，給複數初始化。

     返回一個對象：一開始想直接列印x.a+"+"+x.b+"i"，後來發現return new Complex(x.a+y.a, x.b+y.b);這樣的語句更有閱讀性，也方便維護

     分工：複數類的四種運算方法各司其職，對外提供介面（傳回值），內部運算過程是封裝的。考慮到SRP單一職責原則，放棄了在四則運算方法中列印語句的功能

     提取：列印一個複數的過程要多次使用，可以提取，符合DRY原則

     封裝：一開始也想過在主函數中調用對象的print(Add(x,y))輸出語句功能，後來覺得違反了OCP開放-封閉原則，因為暴露了類內部的print方法和Add方法。最終把四種列印語句封裝為一個函數，叫printSentence(Complex x, Complex y)，又因為該方法涉及兩個對象，不適合用一個對象來調用，所以想到用類名調用，於是靜態，有關的方法統統都靜態了。

     

運行結果：

 

六、時間統計

步驟	耗時	百分比
需求分析	3min	3.2%
設計	10min	10.8%
代碼實現	50min	53.8%
測試	20min	21.5%
分析總結	10min	10.8%

JAVA實驗二（物件導向）