buaa oo unit4 博客

励思媛-22371445 学生 2024-06-13 16:24:14

buaa oo unit4 博客

正向建模与开发

正向建模

正向建模是指从需求或设计文档出发，进行程序设计和建模，再进行具体的代码编写。

正向建模是一种自上而下的开发方式，通过模型语言表现出更好的可读性、准确性，减少因上下游程序员交流不当带来的编程失误。但正向建模也是一种相对重度的开发方式，设计过程周期长，且与逆向建模相比，每次需求改变都需要因为局部问题而把整个设计推倒重来，无法灵活应对需求的改变和迭代。

UML的正向建模

UML (Unified Modeling Language)为面向对象软件设计提供统一的、标准的、可视化的建模语言。UML模型图常见的有类图、顺序图、状态图、协作图、活动图、用例图等等，在本单元中我们主要使用类图、顺序图、状态图来进行建模与设计。

类图是用来显示系统中的类、接口以及它们之间的静态结构和关系的一种静态模型。类图描述一类的属性和操作，也描述不同类之间的关联、协作、约束，可以直接映射到面向对象的语言。

顺序图展现对象之间的动态合作关系，强调对象发送消息的顺序，同时显示对象之间的交互。

状态图用于描述对象具有的各种状态、状态之间的转换过程以及触发状态转换的各种事件和条件。UML状态图描述了一个状态机，适用于动态特性建模。

架构设计

类图

顺序图

状态图

代码设计与UML模型设计的追踪关系

首先我设计UML状态图，明确了书籍可能的状态以及状态转移条件，再通过书籍的状态大致划分各类及其功能，与最终代码类的划分一一对应。

再设计UML类图，我细分了各类的具体功能职责，确定了整体的静态架构，与最终代码设计的各类方法、属性一一对应。

再通过设计UML顺序图，捋清了某一具体操作的整个流程，各步骤需要做什么、需要由哪个类来做。比如预约书这一请求就需要从Student->Library->AppOffice一步步执行。顺序图体现出各类的紧密合作，与最终代码处理某一请求的流程一一对应。

架构设计思维的演进

unit1:层次化设计思维

unit1主要是表达式因子分解，采用递归下降的思维，把表达式分解为项，项再分解为变量、数字、幂次等各因子，各因子看似全不相关，但又可以在行为级上抽象，从而提取出因子这一接口。这一单元主要训练了我们自顶向下的层次化设计思维，深层次的迭代、互相包含也是编程、debug的重难点。

unit2:多线程并发设计思维

unit2以操纵电梯为背景，需要我们考虑多线程在时序上的交互、多线程随机执行顺序的干扰。这一单元主要训练了我们多线程并发的设计思维，多线程对临界资源的访问是设计和编码的重难点，synchronized同步锁的合理使用极为重要。

unit3:JML规格设计思维

unit3以社交网络为背景，通过大篇幅的JML规格描述，约束我们的各方法代码。从一开始对繁杂的JML规格的不理解，到逐渐体会到这种准确、统一的规格描述的优势，这一单元培养了我们JML规格设计思维。同时，这一单元涉及图的算法，我接触到图的精妙数据结构和算法。

unit4:UML正向建模设计思维

unit4以图书馆系统为背景，我们在具体编程前，先分析需求和设计文档，通过UML进行建模，在编程前先对整体架构有了很好的把握，编程时就能行云流水。这一单元主要锻炼了我们利用UML进行正向建模的设计思维，很好地磨练了我们的整体架构设计思维。

测试思维的演进

unit1:边界数据和特殊数据

第一单元由于我并没有评测机，只能手动捏造边界数据、特殊数据进行测试。第一单元大都是由深浅拷贝、表达式化简带来的bug，因此边界数据进行测试还是很有效的方式。

unit2:评测机大量数据点测试

第二单元测试的最大问题是，由于多线程执行顺序的不确定性，同组测试数据可能运行正确也可能运行错误，bug无法重现。我采用评测机大量数据点测试+同组数据多次测试的方式，一般同组数据运行十次可以再现bug，评测机500组数据都跑通才能说明基本没有bug。自这一单元起，评测机和压力测试的重要性逐渐凸显出来。

unit3:junit测试与压力测试

第三单元要求我们编写junit单元测试，我也逐渐体会到junit的测试作用，针对某些较容易出错的方法进行单元测试，能够保证该方法完全符合JML规格要求，从而保证该方法的正确性。由于unit3涉及很多图的算法问题，因此压力测试也必不可少，强测出现的问题也大都是压力测试下的ctle。

unit4:评测机

unit4主要是开馆闭馆整理容易出现送书的顺序问题，通过评测机进行测试即可发现问题。

课程收获

回顾过去，还是很感慨面向对象这一大课重课就这样结束了，~~我居然活着过来了~~。

正如荣文戈老师在课上说的，oo这门课培养的绝不仅是我们编程的能力、测试和debug的能力、对java这一语言的掌握度，oo锻炼的更多是我们的架构设计思维。

我们面对大一时就曾困扰我们的迭代、层次化设计，我们面对从未接触过的多线程并发问题，我们面对庞大的JML规格描述，我们面对无从下手的UML建模语言，在一个个陌生的情境中，我们逐渐形成了自己的架构设计思维和习惯，对于多线程、图这些复杂的问题，或许我们在oo课上的学习只是匆忙一瞥、浅尝辄止，但却为我们今后深入这方面的研究奠定了思维的基础。

在oo课上，我也意识到了评测机、代码测试的重要性，并锻炼了写简单评测机的能力。从上学期对评测机完全不了解、写完代码就听天由命的状态，到如今能自己测试代码、提交到课程评测网站时的胸有成竹，我离成为一个合格的程序员越来越近。

oo课很苦很累，但我真的收获了很多。感恩助教，感恩同学，感恩老师，也感恩自己，在高压的训练下，我掌握了很多架构设计、编程、测试、debug的新能力。