2018-2019-20175205实验二面向对象程序设计《Java开发环境的熟悉》实验报告

实验要求

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
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
严禁抄袭，有该行为者实验成绩归零，并附加其他惩罚措施。
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。

实验步骤

（一）单元测试

三种代码
- 伪代码：将问题抽象出来，写出需要计算机执行的步骤
- 产品代码：用特定的编程语言翻译
- 测试代码：测试代码有没有问题
单元测试：对类实现的测试
- 点击New->Directory新建一个test目录，再右键点击设置环境变量，选择Mark Directory->Test Sources Root即可

设计一个测试用例:将正常情况，异常情况，边界情况一一排查，检查出所有bug并修改，才能保证所写代码比较健全准确
- 正常情况
- 边界情况:一般容易遗漏边界情况，而且容易出错
- 异常情况 ->依据所出现的异常情况，就应该针对此问题修改源代码，直至测试成功。

（二）以 TDD的方式研究学习StringBuffer

- TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)：先写测试代码，再写产品代码。

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
安装JUnit插件

下载完成后，在IDEA中新建空类，鼠标单击类名会出现一个灯泡状图标，单击图标或按Alt + Enter,在弹出的菜单中选择Create Test
选择创建JUnit3的测试用例
- 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包的位置可以在Everything中查找
- 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C:\Users\13015\AppData\Local\JetBrains\Toolbox\apps\IDEA-U\ch-1\171.4073.35\lib\junit.jar。

StringBuffer

capacity返回的是目前的最大容量而length返回的是字符串长度
- 默认值为16
- 根据capacity的构造方法，可以指定初始容量
charAt返回该位置上的字符
indexOf返回第一次出现的指定子字符串在该字符串中的索引

StringBuilder、StringBuffer、String类之间的关系

String类：String的值是不可变的，因此每次对String操作都会生成新的String对象，浪费大量内存空间。为理解这个，我从书上摘取了一个小栗子~a最后指向56EF，但最后12AB和56EF地址中的数据仍然存在，因此String的操作都是改变赋值地址而不是改变值操作。
String a = "你好"
a = "boy"
a = "12.97"
StringBuffer是可变类，任何对它指向的字符串的操作都不会产生新的对象。每个StringBuffer对象都有一定的缓冲区容量，当字符串大小没有超过容量时，不会分配新的容量，当字符串大小超过容量时，会自动增加容量，非常人性化。
StringBuffer buf=new StringBuffer(); //分配默认长16字节的字符缓冲区
StringBuffer buf=new StringBuffer(512); //分配长512字节的字符缓冲区
StringBuffer buf=new StringBuffer("this is a test")//在缓冲区中存放了字符串，并在后面预留了16字节的空缓冲区。
StringBuilder与StringBuffer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。
- 多线程：每一个任务称为一个线程。可以同时运行一个以上线程的程序称为多线程程序。
总结
- String：适用于少量的字符串操作的情况
- StringBuilder：适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况
- StringBuffer：适用多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况

（三）面向对象三要素

抽象：抽出事物的本质特征而暂不考虑细节，对于复杂的问题分层求解
- 过程抽象：结果是函数
- 数据抽象：结果是抽象数据类型
封装，继承与多态（面向对象的三要素）
- 封装：将数据与相关行为包装在一起以实现信息隐藏，java中使用类进行封装，接口是封装准确描述手段
- 继承：关键在于确认子类为父类的一个特殊类型，以封装为基础，继承可以实现代码复用，继承更重要的作用是实现多态。
- 多态：同一消息可以根据发送对象的不同而采用多种不同的行为方式

（四）设计模式初步

S.O.L.I.D原则
- SRP(Single Responsibility Principle,单一职责原则)
- OCP(Open-Closed Principle,开放-封闭原则)
  - 对扩充开放，对修改封闭：抽象和继承；面向接口编程
- LSP(Liskov Substitusion Principle,Liskov替换原则)
- ISP(Interface Segregation Principle,接口分离原则)
- DIP(Dependency Inversion Principle,依赖倒置原则)
设计模式
- 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）

（五）练习

练习题目1：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

产品代码

// Sever Classer
abstract class Data{
  public abstract void DisplayValue();
}
class Integer extends Data{
  int value;
  Integer(){
      value = 100;
  }
  public void DisplayValue(){
      System.out.println(value);
  }
}
class Double extends Data{
  double value;
  Double(){
      value = 5.0;
  }
  public void DisplayValue(){
      System.out.println(value);
  }
}
// Pattern Classes
abstract class Factory{
   public abstract Data CreateDataObject();
}
class IntFactory extends Factory{
  public Data CreateDataObject(){
      return new Integer();
  }
}
class DoubleFactory extends Factory{
  public Data CreateDataObject(){
      return new Double();
  }
}
//Client classes
class Document {
  Data pd;
  Document(Factory pf){
      pd = pf.CreateDataObject();
  }
  public void DisplayData(){
      pd.DisplayValue();
  }
}
public class MyDoc {
  static Document d;
  static Document f;
  public static void main(String[] args) {
      d = new Document(new IntFactory());
      d.DisplayData();
      f = new Document(new DoubleFactory());
      f.DisplayData();
  }
}

运行结果

练习题目2：以TDD的方式开发一个复数类Complex，

伪代码

// 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 MyComplex{
    //定义属性并生成getter,setter
    double RealPart;
    double ImagePart;
    public double getRealPart(){
        return RealPart;
    }
    public double getImagePart(){
        return ImagePart;
    }

    //定义构造函数
    public MyComplex(){}
    public MyComplex(double R,double I){
        RealPart = R;
        ImagePart = I;
    }
    //Override Object
    public boolean equals(Object obj){
        if(this == obj){
            return true;
        }
        if(!(obj instanceof MyComplex)) {
            return false;
        }
        MyComplex complex = (MyComplex) obj;
        if(complex.RealPart != ((MyComplex) obj).RealPart) {
            return false;
        }
        if(complex.ImagePart != ((MyComplex) obj).ImagePart) {
            return false;
        }
        return true;
    }
    public String toString(){
        String s = new String();
        if(ImagePart>0)
            s = getRealPart()+"+"+getImagePart()+"i";
        if(ImagePart==0)
            s = getRealPart()+"";
        if(ImagePart<0)
            s = getImagePart()+getImagePart()+"i";
        if(RealPart==0)
            s = getImagePart()+"i";
        if(ImagePart==0&&RealPart==0)
            s = "0";
        return s;
    }
    //定义公有方法：加减乘除
    public MyComplex ComplexAdd(MyComplex a){
        return new MyComplex(RealPart+a.RealPart,ImagePart+a.ImagePart);
    }
    public MyComplex ComplexSub(MyComplex a){
        return new MyComplex(RealPart-a.RealPart,ImagePart-a.ImagePart);
    }
    public MyComplex ComplexMulti(MyComplex a){
        return new MyComplex(RealPart*a.RealPart,ImagePart*a.ImagePart);
    }
    public MyComplex ComplexDiv(MyComplex a){
        return new MyComplex((RealPart * a.ImagePart + ImagePart * a.RealPart) / (a.ImagePart * a.ImagePart + a.RealPart * a.RealPart), (ImagePart * a.ImagePart + RealPart * a.RealPart) / (a.RealPart * a.RealPart + a.RealPart * a.RealPart));
    }

}

测试代码

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

public class MyComplexTest extends TestCase {
    MyComplex a = new MyComplex(2.0,4.0);
    MyComplex b = new MyComplex(0.0,-3.0);
    MyComplex c = new MyComplex(-5.0,0.0);
    @Test
    public void testgetRealpart(){
        assertEquals(2.0,a.getRealPart());
        assertEquals(0.0,b.getRealPart());
        assertEquals(-5.0,c.getRealPart());
    }
    @Test
    public void testgetImagePart(){
        assertEquals(4.0,a.getImagePart());
        assertEquals(-3.0,b.getImagePart());
        assertEquals(0.0,c.getImagePart());
    }
    @Test
    public void testMyComplexAdd(){
        String q = a.ComplexAdd(b).toString();
        String w = b.ComplexAdd(c).toString();
        String e = c.ComplexAdd(a).toString();
        assertEquals("2.0+1.0i",q);
        assertEquals("-6.0i",w);
        assertEquals("-3.0+4.0i",e);
    }
    @Test
    public void testMyComplexSub(){
        String r = a.ComplexSub(b).toString();
        String t = b.ComplexSub(c).toString();
        String y = c.ComplexSub(a).toString();
        assertEquals("2.0+7.0i",r);
        assertEquals("-6.0i",t);
        assertEquals("-8.0i",y);
    }
    @Test
    public void testMyComplexMulti(){
        String u = a.ComplexMulti(b).toString();
        String i = b.ComplexMulti(c).toString();
        String o = c.ComplexMulti(a).toString();
        assertEquals("-12.0i",u);
        assertEquals("0",i);
        assertEquals("-10.0",o);
    }
    @Test
    public void testMyComplexDiv(){
        String p = c.ComplexDiv(a).toString();
        assertEquals("-2.5i",p);
    }
    @Test
    public void testtoString(){
        assertEquals("2.0+4.0i",a.toString());
        assertEquals("-3.0i",b.toString());
        assertEquals("-5.0",c.toString());
    }
}

运行结果

实验中遇到的问题

Q： junit 使用org.junit不存在,点到代码中红色的部分显示：Cannot resolve symbol 'junit'

A：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

Q：在对append进行测试的时候，明明期望的值和实际值相同，但还是测试失败

A：将StringBuffer转为字符串再比较，即可得出答案

public void testappend() throws Exception{
        String q,w,e;
        a = a.append("abc");
        b = b.append("abc");
        c = c.append(ch,2,3);
        q = a.toString();
        w = b.toString();
        e = c.toString();
        assertEquals("StringBufferabc",q);
        assertEquals("StringBufferStringBufferabc",w);
        assertEquals("StringBufferStringBufferStringBufferc12",e);
    }

单元测试的好处
单元测试可以帮助我测试一些边界，异常情况，就比如说我的结对项目，运行完之后往往找不到出错点，有很多细节问题都没有考虑到代码中，这是通过单元测试检测出一些bug，因此可以对产品代码加以修改和补充，完善产品代码，写出更加健全符合要求的程序。

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参考博客

org.junit不存在

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实验要求

实验步骤

（一）单元测试

（二）以 TDD的方式研究学习StringBuffer

- TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)：先写测试代码，再写产品代码。

StringBuffer

StringBuilder、StringBuffer、String类之间的关系

（三）面向对象三要素

（四）设计模式初步

（五）练习

实验中遇到的问题

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参考博客

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