北航面对对象编程第三单元博客作业

[张学东-22373307]

北航面对对象编程第三单元博客作业

黑箱测试与白箱测试

黑箱测试，又称为功能测试，是一种不考虑内部结构和实现机制的测试方法。测试者只需要关注程序的输入输出是否达到预期的效果。这种测试方法适用于任何级别的软件测试，如单元测试、集成测试和系统测试。

白箱测试，又称为结构测试或透明盒测试，侧重于检查软件内部的逻辑结构。在白箱测试中，测试者需要了解程序内部的代码结构，通过设计测试用例来覆盖代码中的各个分支、循环和条件判断等。这种方法有助于确保代码的每个部分都被执行到，并且正确实现了预定功能。

我们的强测、中测都是属于黑箱测试，互测属于白箱测试，互测中我们可以互相检查对方代码内部逻辑，进而寻找出错误和bug。

测试的范围和目的

• 单元测试主要针对程序中的最小可测试单元进行测试。我们的作业中，主要使用Junit4在完成弱测时进行单元测试，确保能够检查出课程组给出的错误代码。
• 功能测试则关注软件的业务需求是否得到满足。通过黑箱测试方法，测试者模拟用户的操作，检查软件的功能是否符合用户的需求。
• 集成测试关注多个单元、模块或组件如何协同工作。这类测试检查接口间的数据流和功能协调，确保组件间的集成符合设计规范。
• 压力测试旨在评估软件在超出正常操作或极端条件下的表现。通过模拟高负荷情况，可以发现软件的性能瓶颈和稳定性问题。
• 回归测试是在软件修改后进行的测试，确保新的更改没有引入新的错误，并且原有功能仍然正常工作。这种测试通常在软件开发的每个阶段后都会进行，特别是在修复缺陷或更新功能后。

数据构造策略

针对时间复杂度可能比较高的方法专门构造测试样例，提高样例强度。

架构设计和组件交互

1. Person类
   • 负责存储个人信息如：D、姓名、年龄、社交价值和金钱。
   • 与其他人物维护社交关系，这些关系可以用图中的边来表示，边的权值表示社交关系的强度或价值。
   • 可以拥有多个标签（Tag），并接收不同类型的消息。
2. Network类
   • 作为整个社交网络的核心，管理所有的Person实例和消息。
   • 提供方法来添加和删除人物，处理人与人之间的关系，以及消息的传递。
   • 维护一个图模型，其中节点是Person对象，边代表人与人之间的关系。
3. Message及其子类
   • 抽象基类Message定义了所有消息的共通属性和方法。
   • EmojiMessage、NoticeMessage、RedEnvelopeMessage等继承自Message，每种消息处理其特定的数据和行为。
4. Tag类
   • 用于标记具有共同特征的Person，如兴趣、活动等。
   • 在图模型中，Tag可以视为一个聚类的标识，将一组具有共同标签的Person聚集在一起。

图模型构建和维护策略

1. 图的构建
   • 图的节点由Person实例构成，每个节点通过它的唯一ID标识。
   • 边表示人际存在关系，根据社交动态变化，本次作业的边为无向边
   • 边的权重表示关系友好度。
2. 维护策略
   • 当添加或删除人物时，相应地更新图的节点和边。
   • 更新人物间关系时，调整边的存在性或权重。
   • 标签变动（添加或删除Tag）时，更新与人物节点相关联的标签信息。
   • 消息传递影响图的动态，如通过消息改变社交价值或金钱状态。
3. 性能和优化
   • 对于频繁的查询操作，如查找最短路径或查询社交圈，使用缓存（我的代码使用了cache）和预计算策略以提高性能。
   • 同时对于题目中要求的数据存储，选择合适的数据结构，比如使用HashMap完成ID到数组的映射，加快数组的提取
   • 使用JAVA1.8自带的标准库，set取交集加快遍历速度。

作业中出现的性能问题和修复措施

1. 第九次作业：
   • 出现的问题：没有使用cache
   • 修复方法：使用cache，防止反复查询复杂方法，降低时间复杂度
2. 第十次作业：
   • 出现的问题：强测中qtvs速度不足
   • 修复方法：原来的方法是在tag中的person中遍历这个person中的acquaintance集合，来判断两个集合相同的元素，时间复杂度为O(mn)，现在使用把两个集合使用HashSet的retainAll方法取得交集，实际复杂度为O（m + n）
3. 第十一次作业：未出现性能问题

规格与实现分离

规格：通过JML，确保每个组件都严格按照预定义的规格行事

分离的好处：

1. 可读性和维护性：当规格和实现分离时，其他开发者可以仅通过查看规格来理解组件的用途和行为，无需深入到实现细节中。这对于维护和修改代码非常有用，特别是在大型项目中。
2. 可测试性：规格提供了一个明确的测试目标，开发者可以针对这些规格编写测试用例，而不是基于实现的假设。这有助于更系统地覆盖各种测试情况。
3. 设计清晰：分离强迫开发者在编码之前思考需求和设计，从而可能发现潜在的设计问题或不一致。
4. 重用性：良好定义的接口和清晰的规格使得组件可以在不同的项目中重用，而无需改变内部实现。
5. 形式化验证：特别是在使用如JML这类工具时，规格可以用于形式化验证，即通过自动化工具检查代码是否符合规格。

利用规格信息来更好的设计实现Junit测试

我在实现junit时主要通过2种方法检查

1. 检查不变性：确保那些不变性的语句不会遭到破坏
2. 检查副作用，检查结果是否严格按照ensure后置条件，以及其他未被提及的条件是否被改变

同时在构造数据时，确保数据严格满足前置条件

这样就能确保Junit测试检验代码实现与规格的一致性

本单元学习体会

本单元学习起来有如下几点感受：

• 作业完成时间变短，因为jml已经给好了代码的实现框架，同时代码实现算法难度降低
• 作业学习曲折度增加，jml由于编写困难，产生课程组多次修正jml的情况
• 严谨化编程是必须的，通过学习jml的规范化测试我的代码bug明显较前两个单元减少
• 不要自作主张：在红包消息，我认为发出者扣的钱应当是message里的，没有按照课程组要求实现，造成money出错