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第四单元总结
正向建模与开发
正向建模与开发是指在系统工程或软件开发中，从需求出发逐步构建解决方案的方法。强调从抽象到具体的设计流程，是一种自顶向下的软件设计过程，从而对系统架构有一个整体把握。
本单元围绕图书馆管理系统，模拟借书、还书、查询、预约、取书、阅读、归还和用户积分等功能，完成图书馆所支持的相关业务。在开始写代码前，我先根据图书馆的功能划分了几个类，思考每个类内部的属性和方法，初步绘制一个简单的 UML 类图，编写代码时再进行修改和完善。
架构设计
最终的 UML 类图如下：
Book：书籍，记录书的 id、历史移动轨迹、预约日期、借阅日期以及是否为热门图书。BookShelf：书架，存放图书馆的书，并记录用户的预约信息。AppointmentOffice：预约处，为用户保留预约的书，处理取书请求，并将逾期未取的书放回书架。BorrowAndReturnOffice：借还处，存放用户归还的书籍。ReadingRoom：阅览室，存放用户阅读且未主动归还的书籍。UserTable：用户平台，记录用户的信用积分和借阅的书籍。Library：图书馆，统一管理各个部门，实现各部门的协作，对用户请求进行合理性检查并发送到对应的部门。Main：主类，处理输入信息，并传给图书馆。
代码设计和 UML 模型设计之间的追踪关系
UML 图是抽象的设计规格说明，代码是具体的实现。类图确保与代码中的类、成员变量、方法签名严格一致，状态图确保转移逻辑被准确实现，顺序图确保消息的顺序和类型在代码中得到正确体现。
引导大模型在复杂场景中完成架构设计任务
为什么在复杂场景下大模型容易“翻车”？原因主要有以下几点：
- 需求模糊性： 复杂场景需求天然存在歧义、矛盾或隐含条件，大模型易基于片面理解生成“合理但不完全正确”的方案。
- 约束复杂性： 性能、成本、可维护性等多维度约束交织，大模型难以自动权衡优先级和冲突。
- 抽象与落地的断层： 能生成高层概念，但在关键细节上容易出现技术漏洞或不可行方案。
因此，在复杂场景中使用大模型辅助正向架构设计，需要一套系统化、迭代式的人机协作策略，分为以下四个阶段：
- 解构复杂需求：将庞大需求拆解为多个子问题，明确每个子问题的输入、输出、功能作用和约束条件。
- 分层迭代式引导架构设计：给出具体步骤，每一步需要做什么，可提供设计模式示例，并要求大模型结合具体场景评估优劣。
- 审查漏洞：要求大模型从安全、性能、扩展性等角度主动寻找漏洞，列出可能出现异常的极端情况及应对方案。
- 反馈闭环：根据逻辑矛盾或不符合约束之处，要求其修正完善并解释原因。
将大模型应用于复杂架构设计的本质，是用其“超级联想”和“知识蒸馏”的能力扩展人类工程师的思维广度，再通过人的批判性思维和工程经验进行深度收敛，提高设计效率，但需记住：大模型只是副驾驶，我们才是掌控方向的机长。
四个单元中架构设计思维的演进
第一单元
本单元的主题是表达式展开与化简，重点是掌握递归下降的算法，同时以正则表达式作为辅助。将一个包含加、减、乘、乘方、括号、三角函数、自定义递推函数和普通函数以及求导因子的多变量表达式变形展开，自顶向下地建立一棵表达式树。经过本单元的三次迭代，我学会了层次化设计的思想，且架构要有可扩展性以满足迭代需求。
第二单元
本单元的主题是多线程，我掌握了多线程的基本知识和生产者-消费者模式，理解了调度器的作用与实现方法，能够利用锁来处理并行任务和共享资源竞争，解决线程安全问题。
第三单元
本单元的主题是社交网络，我学会了规格化设计，通过前置条件、后置条件和副作用范围限定，严格定义模块行为。但 JML 规格定义只是描述一个方法或属性的功能和效果，并不限制采用何种数据结构和算法；而实现则需要考虑具体算法和数据结构，不仅要保证正确性，还需考虑性能，也就是规格与设计分离。
第四单元
本单元的主题是图书馆管理系统，采用正向建模与开发，从需求出发自顶向下地逐步构建解决方案，从而对系统架构有一个整体把握。先根据图书馆的功能划分出几个必要的类，思考每个类内部的属性和方法，初步绘制一个简单的 UML 类图，编写代码时再进行修改和完善。
四个单元中测试思维的演进
- 写完代码后，利用样例或自己试几个简单的数据进行基础测试。
- 通过 Junit 编写自动化测试，并尽可能地覆盖各个属性、方法和分支。
- 利用评测机大量地进行随机测试，并对数据做一些约束，防止因数据过于随机而没有什么参考性。
- 手动构造极端数据进行压力测试。
课程收获
OO 伴随了整个学期，从第一单元的表达式，到第四单元的 UML，我深刻理解并实践了面向对象构造与实际的核心思想，封装不仅仅是属性隐藏，更强调职责的边界划分；继承不仅是代码复用，更重要的是建立类型层次结构；通过父类引用或接口引用操作子类对象，增强了系统的可扩展性和可维护性；能够使用类图、顺序图和状态图清晰、规范地表达设计思路，提升了建模与设计表达能力。
OO 这门深刻而富有挑战的课程即将落下帷幕，回首这段学习历程，这门课带给我的，远不止于掌握若干设计模式或绘图技巧，它更像是一场深刻的思维革命。未来，无论是在开发实践中打磨代码，还是在架构设计上运筹帷幄，这段宝贵的经历和习得的能力都将是我坚实的基石。
感谢老师和助教团队的辛勤付出！也感谢并肩作战的同学们！
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