BUAA_2024_OO Unit4 UML与课程总结

[刘思涵-22371386]

Unit4

前言

本单元主题是学习UML图在设计中的实用，我们学习了类图，状态图，时序图等，并且尝试在实际开发前先行进行架构设计并绘图。因为本单元主要学习内容是架构设计和改进，因此没有安排互测，或者极其刁钻的数据测试

建模

本单元的实际任务为，设计一个图书馆管理系统，分别需要实现书籍从学生，书架，预约处，借还处，漂流处五个不同位置的调度关系。其中学生是一个个个体，需要通过学号检索到，而后四者都是图书馆中的实例，并且都是可以保存书籍的一个地点，具有相同特征。在之间的调度只可能发生在以下情况，例如学生借书时，能够成功借书就从书架转移到学生，否则从书架转移到借还处（也可以拆分成为先到借还处在考虑是否到学生）。因此我们可以将需求拆分成为四个容器，n个学生和数条书籍通道，而通道由外部输入的命令进行调用。同理的，外部命令也已经给出，例如借书，还书，预约等等，每一条命令都对应着一系列的判断和书籍的转移。因此我们可以简单的将图书馆架构设计为，一个用于接受外部命令并进行控制的图书馆控制器，四个具有相同特征，但是也有不同功能和不同数据的存书处，以及一系列学生，最后是用于传播的书籍。其中学生内部也要保存数据，并且根据类型分开保存。书籍内部需要有一系列信息，保存书籍的转移流程。预约处需要保存预约及其时间，而借还处只需要保存书籍，没有其他功能。

在有了基本的架构设计之后，就可以画图，通过UML梳理自己的架构设计，并且加快开发速度。

UML图

第一次作业

第一次作业提出了学生，书架，预约处，借还处的概念，并且给出了基本的交流方式，以及开馆闭馆时的要求

此时是初始的架构设计，但是因为对图的检测，要求不能有没有特殊属性和方法的子类，因此最后写完代码提交时的架构修改为：

可以看到，除了补充一些缺失的方法以外，还删除了借还处和书架，由BookShelf直接提供这两个功能

第二次作业

第二次作业提供了漂流处的概念，需要对书籍的借还次数进行保存，按照第一次直接存书号和数量的方法不再可行，需要设计新的书类

因为出现新的书类，以及正式和非正式两种新的书籍类型之后，借还处，书架等不再是完全没有独立方法，因此又对图进行了修改

除此之外，将所有需要保存书籍属性的位置改为book类存储，否则仍使用bookId存储

最基础的状态图也设计好了，但是还没有填充转移的方法（其实是忘了名字了）

代码实现之后，对图的修改如下：

仍是填充了部分方法，对于基本架构未做修改

状态图有些许修改，最初没有设计预约处，添加了预约处的状态

第三次作业

第三次作业对学生类增加了信誉分的属性，同时因为非正式书籍转正时需要为学生增加信誉分，因此书籍中需要保存捐赠者的id

因为增加的内容主要体现在书籍和学生处，因此起初架构没作什么修改

本次新增的时序图，但是因为课程要求，所以最后删减了许多内容

在实现之后，仍没有多少变化，主要区别在于书籍内部保存了许多学生信息

流程图也类似，但是为了满足课程自动评测的需求，对其中部分内容做了修改

课程总结

在学期的四个单元中，我们由浅入深，了解并实践了面向对象设计的不同层次

首先在第一单元，主题是递归下降设计，要求我们解析表达式并化简，当时初次接触面向对象设计，没能很好的拆分层次，虽然是将表达式拆解成了表达式，项，因子等多个层次，但是总得来说，耦合严重，并且拓展性差。这一单元的测试主要是根据范式，自动生成表达式，并通过黑盒对拍的方式进行测试。

至于到了第二单元，我们第一次接触多线程程序设计，因此出现了很多难以预期的问题。在第一次作业中，逻辑相对简单，因此也没有出现什么错误问题，并且运用第一单元训练而得的层次化设计的想法，使得程序设计相对起来比较简单。但是因为电梯调度比较复杂，所以在第一次只是简单的使用look算法进行调度。而第二次和第三次作业就出现很大问题，第二次作业时，一方面因为要求内容复杂，一方面因为赶上假日，课下留给OO的时间比较少，因此出现了很多bug。即使在提交前经过数小时的修复，使得完成作业要求没出现大问题，但是打补丁式的修复方式，几乎耗尽了程序的拓展性。而等到第三次作业，在第二次那糟糕的基础上，很难再进行修改，特别是第三次的多轿厢实现起来比较复杂，对整体架构又是一次大的挑战，因此最后出现了数不清的bug，表现较差。

第三单元是JML，要实现一个社交网络，我们通过JML的实践，体会到了一种规范化的设计对程序实现效率的提升，并且由于要求及其准确，所以也便于编写测试程序。这一单元，主要难点除去对JML的理解和根据JML的测试程序之外，还考察程序的时间复杂度，对于压力测试的应对能力。这是我们第一次遇到时间复杂度的问题，所以要各尽所能，在现有的架构下，通过不同的算法，达到实现相同的功能，但是更优的时间复杂度。至于测试，则是通过Junit，在JML规范的基础上，进行白盒测试，针对每一个函数功能进行测试。

第四单元是UML，要求实现图书馆的管理系统，经过JML的学习，我们初步体会到模范化的优点，而UML就是一种通用并且图形化的模范语言。这一单元的主要难点在于独立设计架构，如果说一二单元是先编程再理解架构，第三单元是在已有架构上进行实现，第四单元就是独立设计架构，如何保证自己的架构效率高并且拓展性强，是一个比较复杂的问题。除此之外，还需要将自己的架构转化为UML图，图可以清晰明了的向其他人解释自己的架构设计，因此如何将图画的简单明确也是我们需要学习的目标。

总而言之，从第一单元到第四单元，我们训练了基本的面向对象的设计思想，初步尝试了多线程，并且理解了模型化对开发的帮助。最后，我们终于有了从设计架构到实践开发的一系列基本的开发，虽然不敢说能够熟练完成，但至少也是一次尝试。除此之外，OO课程独特的设计，一次次的弱侧，强测，互测，将成为我本科生涯中难以遗忘的经历。