BUAA-OO-24-Unit4总结

[孙延范-22371521]

0.引言

在当今的软件开发领域，面向对象设计与构造（Object-Oriented Design and Construction，简称OO）已经成为了核心的思维方式和工作方法。作为一名计算机科学专业的学生，我经历了为期一学期的OO课程学习，这个课程不仅深化了我对面向对象编程的理解，还锻炼了我的软件架构设计和系统开发能力。本篇技术博客是我对第四单元的总结，也是对这门课程的学习总结。

1.正向建模与开发

正向建模与开发是面向对象设计与构造过程中的一个关键环节，它强调在设计阶段的早期使用模型来捕捉系统的需求和结构。在第四单元中，我们采用了UML作为主要的建模工具，通过绘制类图、状态图和顺序图来指导我们的开发工作。
在实践正向建模与开发的过程中，我首先遇到了对StarUML等建模工具的不熟悉。但是，通过学习和实践，我逐渐掌握了这些工具的使用（虽然填类图还是很麻烦），并能有效地将我的设计思路转化为可视化的模型。然而，工具的掌握只是第一步，真正的挑战在于如何将这些模型转化为实际的代码。
在绘制类图时，我学会了如何识别系统中的类和它们之间的关系，如继承、关联和依赖。这帮助我更好地理解了系统的结构，并为代码的实现提供了清晰的蓝图。在设计时我就将不同的功能拆分开来，合理利用继承，尽量保证高内聚低耦合，这样在后续的开发过程中就能更好地实现模块化和复用。状态图和顺序图则帮助我理解了对象在其生命周期中的行为，以及不同对象之间如何通过消息传递来协作。
在实际的代码开发过程中，我意识到模型和代码之间往往存在差异。模型的抽象性意味着它不能捕捉到代码的所有细节，这就需要我在编写代码时不断地调整和完善模型，可以说我的类图和代码是在同步修改的。同时，我也发现，在开发过程中会出现一些在设计阶段无法预料的特殊情况，例如某些方法必须要访问其他类的属性，究竟是新建一个类来管理它们的关系，还是加上关联关系，让它们互相访问，这就要求我具备灵活应对和修改设计的能力。

2.作业设计架构与UML模型追踪关系

在第四单元的作业中，我设计了一个图书馆管理系统，旨在实现对图书借阅、预约、漂流等功能的管理。在设计架构时，我遵循了模块化、高内聚低耦合的原则，以确保系统的可维护性和可扩展性。

1. 核心类设计：

   我首先定义了核心类，如Library（图书馆）、BroServer（借还处）、Reservation（预约处）、Bookshelf（书架）、BookDate（数据库）、BdcServer（图书漂流角）、Student（借书的学生）、Book（书籍）。这些类分别负责处理借书、预约、书籍管理、数据存储、漂流功能、学生信息处理和书籍信息处理。

2. UML类图：

   在设计阶段，我绘制了类图来展示这些核心类之间的关系。类图清晰地展示了各个类的属性和方法，以及它们之间的继承、关联和依赖关系。例如，BroServer、Reservation和BdcServer类都继承自Server类，Library管理（关联）所有的Server类。

3. 状态图与顺序图：

   为了更全面地理解系统的行为，我还绘制了状态图和顺序图。状态图展示了对象在其生命周期中的状态变化，而顺序图则揭示了不同对象之间如何通过消息传递来协作完成任务。

4. 代码实现：

   在实际编码过程中，我严格遵循了UML模型中的设计。例如，在Library类中，我实现了对请求的解析和分发功能；在BookDate类中，我记录了每本书的信息。

5. 追踪关系：

   通过对比UML模型和最终代码，我发现两者之间存在紧密的追踪关系。大多数类和方法都与UML模型中的设计相匹配，这表明我在设计阶段所做的努力在实际编码中得到了体现。然而，也有一些细节在编码过程中进行了调整，这可能是由于在设计阶段未能充分考虑到的特殊情况。

6. 迭代与优化：

   随着开发的深入，我不断地优化和调整UML模型，以更好地反映实际情况。例如，在迭代过程中，我根据实际需求新增了BdcServer类，并在BroServer类中添加了专门的方法来处理漂流图书。这些调整都反映在UML模型中，使得模型更加完善和准确。

3.四个单元中架构设计思维的演进

1. 第一单元：从直觉到设计

   回想起第一单元的学习，我发现自己以前看到题就直接开始搓代码，没有提前思考框架，纯凭直觉。但随着课程的深入，我意识到这种方法是活不过后续的迭代的，于是我学会了使用递归下降法这样的设计原则，它们让我能够更精准地定位问题，并高效地解决问题。这个过程教会了我，面对复杂问题，有策略地使用工具和方法，比单纯的直觉更能带领我走向成功的彼岸。

2. 第二单元：从单线到多线

   第二单元，就像是打开了一扇新的大门，我初次接触到了多线程的世界。刚开始，我对线程同步和通信的概念感到陌生而困惑，但随着实践的深入，我逐渐掌握了多线程编程的技巧，能够设计出稳定且高效的并发程序。这个过程让我明白了，多线程并不仅仅是技术的堆砌，更是一种思维的转变，它要求我们考虑更多的并发性和资源共享的问题。

3. 第三单元：从代码到规范

   第三单元的学习，让我看到了代码背后更深层次的东西。JML的学习让我对软件规范有了更深的认识，我开始尝试在设计阶段引入规范约束。这就像是给我搭建了一个更稳固的框架，让我在编码过程中减少了错误，提高了代码的质量。这个过程让我意识到，好的设计不仅仅是代码的堆砌，更是对问题的深入理解和规范化描述。

4. 第四单元：从模型到实现

   第四单元，UML的学习让我掌握了使用类图、状态图和顺序图等工具进行系统设计和建模。这个过程让我能够将设计思维转化为可视化的模型，并在实际编码过程中不断调整和完善模型，实现了设计到实现的迭代优化。

通过这四个单元的学习和实践，我的架构设计思维得到了显著的演进。从最初的直接编码，到逐步引入设计原则、规范约束和建模工具，我逐渐形成了一套完整的设计思路和方法。这些经验和技能将对我的未来学习和职业生涯产生深远的影响。

4.测试思维的演进

1. 第一单元：手工检验与同学评测机的合作

   在第一单元，我开始时使用简单的数据检验基础功能的正确性，例如课程组给出的样例，这让我对代码的正确性有了初步的把握。

   通过使用同学设计的评测机进行高强度的正确性测试。

   同时，我也尝试手搓特殊/极端数据来测试代码的性能。

2. 第二单元：从基础到性能

   在第二单元，我不仅继续手工检验基础功能的正确性，还开始编写数据生成器来测试代码的性能。

   使用自己设计及同学设计的评测机进行高强度的正确性测试。

   通过与同学的评测机合作，我学会了如何更有效地利用资源，提高测试的质量和效率。

3. 第三单元：JUnit与规格约束

   第三单元的学习让我对测试有了新的认识，我开始使用JUnit进行自动化测试，以提高测试的效率和准确性。

   同时，我也开始使用规格约束作为测试的依据，这让我对测试的规范性和系统性有了更高的追求。

   通过编写Junit和规格约束的测试用例，我能够更加全面地验证代码的正确性。

4. 第四单元：交互式评测与白盒测试

   第四单元的交互式评测让我意识到，测试不仅仅是对代码的验证，更是对设计的验证。

   我开始更多地关注白盒测试，通过阅读和理解代码，进行静态分支覆盖，以确保代码的质量和设计的合理性。

5.课程收获

OO课程终于结束了，面向对象编程的学习经历，对我来说是一段宝贵的旅程。虽然压力山大，但不得不说我真的学到了很多东西，特别是第二单元的电梯，真是痛并快乐着，面对多线程的bug无从下手，却也在一次次的修改中理解了何为多线程。

从最初的迷茫和手忙脚乱，到现在能够清晰地规划项目架构，我的设计思维得到了质的飞跃。学习OO的历程让我明白，好的设计是成功的一半，而测试则是确保我们作品稳固的基石。通过这门课程，我不仅学会了如何使用Java语言，更重要的是学会了如何思考问题、分解问题、解决问题。面向对象的思想让我认识到了代码的美感，设计模式的运用让我体会到了编程的优雅。这不仅仅是一门课程，更是一次思维的革新，一种能力的飞跃。

当然，这一切的成长都离不开课程组的辛勤付出，所以最后还是感谢课程组一学期以来的奉献，特别是在实践中，助教们的耐心指导和及时反馈，让我在遇到难题时总能迅速找到解决之道。他们的专业和热情，让我对编程的热爱更加深厚，也让我对未来的开发之路充满信心。