OOPre 课程作业总结：从架构迭代到 OOP 思维的蜕变

王新宇-24231208 2025-11-17 16:15:11

作为面向对象先导课程的结课作业，本次作业围绕 “冒险者系统” 展开，涵盖指令解析、雇佣关系管理、物品交互、战斗系统等核心功能。在迭代开发过程中，不仅完成了功能实现，更深化了对面向对象思想的理解。以下从架构设计、JUnit 测试心得、OOP 思维过渡体会及课程建议四个维度展开总结。

一、作业最终架构设计与迭代调整

本次作业的核心是构建一个可扩展、低耦合的冒险者管理系统，最终架构按 “职责划分” 分为核心实体层、工具支撑层、交互逻辑层三层，各模块职责单一且依赖清晰。

1. 最终架构设计（分层模块）

（1）核心实体层：封装业务核心对象

该层包含所有业务相关的实体类，通过类的继承与接口实现统一行为、区分差异，核心类关系如下：

Adventurer（冒险者）：系统核心对象，封装属性（血量、攻击力、金钱等）与行为（战斗、使用物品、雇佣关系管理），实现AdventureObject接口；
物品类：按功能分为Bottle（药水）、Equipment（装备）、Spell（法术）三大抽象类，均实现Usable（可使用）或Carryable（可携带）接口，子类如HpBottle、Sword、AttackSpell各自实现具体的use()逻辑（多态应用）；
接口定义：AdventureObject（统一对象 ID / 类型描述）、Usable（统一物品使用行为）、Carryable（统一物品携带属性），确保不同实体的行为一致性。

（2）工具支撑层：解耦通用功能

该层包含不依赖业务逻辑的通用工具类，降低核心模块的耦合度：

Factory（工厂类）：统一创建物品对象（如createBottle()、createEquipment()），避免在Adventurer或Main中重复 new 对象，符合 “单一职责原则”；
Lexer（词法分析器）：专门处理lr指令的参数解析，将字符串拆分为标识符、括号、逗号等 Token，为递归下降解析提供支撑；
Main（入口类）：负责指令读取与分发，调用各模块逻辑处理指令，不包含具体业务逻辑，仅承担 “调度者” 角色。

（3）交互逻辑层：处理指令与规则约束

该层通过Main的指令分发与Adventurer的方法实现，封装业务规则：

指令处理：Main通过switch-case分发aa（创建冒险者）、ar（建立雇佣）、lr（批量导入雇佣关系）等指令，调用对应模块逻辑；
约束检查：Adventurer内置雇佣关系约束（isBoss()判断上级）、物品使用约束（checkUseConstraints()）、战斗约束（checkFightConstraints()），确保业务规则不扩散到其他类。

2. 迭代中的架构调整与思考

本次作业并非一步到位，而是经历了 3 次关键架构调整，核心思考围绕 “降低耦合、提升可维护性” 展开：

（1）第一次调整：从 “硬编码创建” 到 “工厂模式”

初始问题：最初创建药水、装备时，直接在Adventurer的addBottle()、addEquipment()中用new HpBottle()、new Sword()硬编码，若新增物品类型（如ManaBottle），需修改Adventurer类，违反 “开闭原则”；
调整方案：引入Factory类，统一负责物品创建，Adventurer只需调用Factory.createBottle()，无需关心具体实现；
思考：工厂模式让 “对象创建” 与 “业务逻辑” 解耦，后续新增物品类型时，仅需修改Factory，符合 OOP“对扩展开放、对修改关闭” 的原则。

（2）第二次调整：从 “扁平雇佣关系” 到 “树形结构 + 递归解析”

初始问题：最初仅支持ar（添加单个雇佣）、rr（删除单个雇佣）指令，雇佣关系存储为 “直接上级 - 直接下级” 的扁平结构，无法处理lr指令的批量树形关系（如8kkY(vekV,x)）；
调整方案：
1. 在Adventurer中新增getAllSubordinates()方法，通过广度优先遍历获取所有间接下级，支撑树形关系管理；
2. 新增Lexer类与parseAdventurer()递归解析方法，将lr指令的字符串参数解析为树形雇佣关系，动态调用addEmployee()建立关联；
思考：递归下降解析是处理 “嵌套结构”（如树形关系）的高效方式，通过 “分而治之” 将复杂解析拆分为 “解析单个冒险者”“解析冒险者序列” 等子问题，代码逻辑更清晰。

（3）第三次调整：从 “指令内联约束检查” 到 “统一约束方法”

初始问题：最初在use、fight指令的处理逻辑中，直接内联雇佣关系检查（如if (target == adventurer.getEmployer())），导致相同的约束逻辑在多个地方重复，且难以维护；
调整方案：在Adventurer中封装checkUseConstraints()、checkFightConstraints()方法，集中处理约束检查，Main或useItem()仅需调用该方法即可；
思考：“抽取共性逻辑” 是 OOP 的核心思想之一，通过统一方法封装约束规则，不仅减少重复代码，更让后续规则修改（如新增 “不能攻击盟友” 约束）只需改一处。

二、JUnit 测试心得体会

在作业开发中，通过 JUnit4 编写测试用例（覆盖Adventurer、Bottle、Factory等核心类），深刻体会到 “测试驱动开发” 对代码质量的保障作用，核心心得如下：

1. 测试的核心价值：提前暴露 “隐形 bug”

本次作业中，多个隐藏 bug 是通过 JUnit 测试发现的，最典型的是雇佣关系判断逻辑错误：

最初isBoss()方法错误地判断 “目标是否将当前冒险者视为上级”（target.isBoss(this)），而非 “当前冒险者是否将目标视为上级”（this.isBoss(target)）；
编写AdventurerTest.testIsBoss()时，构造 “a1→a2→a3” 的三级雇佣关系，测试 “a3 是否视 a1 为上级”，发现断言失败，才定位到逻辑颠倒的问题。

这让我意识到：手动测试难以覆盖所有分支（如间接上级、边界情况），而 JUnit 通过 “明确输入→预期输出” 的断言，能精准暴露逻辑漏洞，尤其适合复杂的业务规则（如雇佣关系、战斗伤害计算）。

2. 测试用例设计：“覆盖分支” 比 “覆盖行数” 更重要

最初编写测试时，仅关注 “行覆盖率”，但发现即使行覆盖率达到 80%，仍有大量分支未覆盖（如背包满时的物品挤出逻辑、死亡时的雇佣关系清理）。后续调整测试策略，重点关注 “分支覆盖”：

边界情况测试：如测试takeBottle()时，构造 “背包已存 10 个药水” 的场景，验证 “新药水加入时，最早的药水被挤出”；
异常场景测试：如测试useItem()时，构造 “使用者死亡”“目标死亡”“物品不在背包” 等场景，验证指令是否按预期失败；
递归逻辑测试：如测试lr指令解析时，构造嵌套结构（如King(Knight(Archer),Rogue)），验证雇佣关系是否正确建立。

最终分支覆盖率从 27.4% 提升至 65%，代码的健壮性显著提升 —— 后续集成测试时，因分支未覆盖导致的 bug 减少了 70%。

3. 测试的 “副作用”：倒逼代码设计更合理

编写测试的过程，也是对代码设计的 “反向校验”。例如：

最初Adventurer的cleanupEmploymentOnDeath()是私有方法，无法直接测试 “死亡时是否解除雇佣关系”；
为了测试该逻辑，不得不重构代码：新增getEmployer()、getEmployees()方法，暴露必要的属性（非直接暴露字段，而是通过方法封装）；
最终结果：代码的 “可测试性” 提升，同时也符合 “封装原则”（对外暴露方法而非字段）。

这让我明白：好的代码设计必然是 “可测试的”，而编写测试的过程会倒逼我们优化类的职责与接口设计。

三、学习 OOPre 的心得体会：从 “面向过程” 到 “面向对象” 的思维跃迁

作为从 “面向过程编程”（如 C 语言）过渡到 “面向对象编程”（Java）的核心课程，OOPre 不仅教会了语法，更重塑了我的编程思维，核心体会集中在三个方面：

1. 从 “关注步骤” 到 “关注对象”：拆分问题的视角转变

面向过程编程时，解决 “冒险者使用药水” 的问题，会按 “步骤” 思考：

检查冒险者是否存活；
检查药水是否在背包；
计算使用药水后的血量；
更新冒险者血量并删除药水。

而面向对象编程时，会按 “对象职责” 思考：

Adventurer（冒险者）：负责管理自身状态（血量、背包），提供useItem()方法封装 “使用物品” 的逻辑；
HpBottle（药水）：负责实现 “使用时恢复血量” 的具体逻辑（use()方法）；
Main（入口）：仅负责分发指令，不关心 “如何使用药水”。

这种转变的核心是 “职责封装”—— 每个对象只做自己擅长的事，代码结构更清晰，后续修改 “药水效果” 时，只需改HpBottle，无需改动Adventurer或Main。

2. 继承与多态：告别 “if-else 地狱”，实现代码复用

作业初期，处理 “不同物品的使用逻辑” 时，曾用面向过程的思维写过这样的代码：

java

// 反面例子：面向过程的if-else判断
if (itemType.equals("HpBottle")) {
    target.setHitPoint(target.getHitPoint() + effect);
} else if (itemType.equals("AtkBottle")) {
    target.setBaseAtk(target.getBaseAtk() + effect);
} else if (itemType.equals("AttackSpell")) {
    target.setHitPoint(target.getHitPoint() - power);
}

这种代码的问题是：新增物品类型时，需不断加if-else，代码臃肿且易出错。

学习多态后，重构为：

定义Usable接口，声明use(Adventurer user, Adventurer target)方法；
每个物品类（HpBottle、AttackSpell）实现use()方法，封装自身逻辑；
Adventurer的useItem()只需调用usable.use(this, target)，无需判断物品类型。

这让我体会到：多态是 OOP 的 “灵魂” 之一—— 它将 “做什么” 与 “怎么做” 分离，既实现了代码复用，又让扩展变得简单。

3. 设计原则：代码的 “长期主义”

课程中学习的 “单一职责原则”“开闭原则”“依赖倒置原则”，最初觉得是 “理论空话”，但在作业迭代中逐渐理解其价值：

若不遵循 “单一职责原则”，将Lexer的解析逻辑写在Main中，后续修改lr指令格式时，需改动Main的大量代码；
若不遵循 “开闭原则”，新增DefBottle时，需修改Factory外的多个类；

这些原则的本质是 “为长期维护服务”—— 好的 OOP 代码不仅能完成当前功能，更能在需求变化时（如新增指令、新增物品），以最小的修改成本适配，这也是面向对象优于面向过程的核心优势。

四、对 OOPre 课程的建议

建议增加 “小型课程设计” 环节：当前作业以 “指令驱动” 为主，建议中期增加一次 “组队课程设计”（如开发一个简易 RPG 游戏），让学生在更贴近实际的场景中应用 OOP 思想（如角色、怪物、道具的交互），深化对 “类协作”“设计模式” 的理解；
建议补充 “调试与测试” 实践指导：课程中对 JUnit 的讲解偏基础，建议增加 “如何定位 OOP 代码中的 bug”“如何设计高覆盖度测试用例” 的案例教学（如结合作业中的 “雇佣关系逻辑错误”“递归解析异常” 等场景），帮助学生提升工程能力。

...全文