面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)

第12章面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)12.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言12.2程序設(shè)計(jì)風(fēng)格12.3測(cè)試策略12.4設(shè)計(jì)測(cè)試用例12.5小結(jié)面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)主要包括兩項(xiàng)工作：把面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)結(jié)果“翻譯”成用某種程序語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的面向?qū)ο蟪绦颍粶y(cè)試并調(diào)試面向?qū)ο蟮某绦?。面向?qū)ο蟪绦虻馁|(zhì)量基本上由面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的質(zhì)量決定，但是，所采用的程序語(yǔ)言的特點(diǎn)和程序設(shè)計(jì)風(fēng)格也將對(duì)程序的可靠性、可重用性及可維護(hù)性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。面向?qū)ο鬁y(cè)試的目標(biāo)，也是用盡可能低的測(cè)試成本發(fā)現(xiàn)盡可能多的軟件錯(cuò)誤。面向?qū)ο蟪绦蛑刑赜械姆庋b、繼承和多態(tài)等機(jī)制，也給面向?qū)ο鬁y(cè)試帶來(lái)一些新特點(diǎn)，增加了測(cè)試和調(diào)試的難度。必須在實(shí)踐中努力探索適合于面向?qū)ο筌浖母行У臏y(cè)試方法。12.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

12.1.1面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的結(jié)果既可以用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言、也可以用非面向?qū)ο笳Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。12.1.1面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)使用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言時(shí)，由于語(yǔ)言本身充分支持面向?qū)ο蟾拍畹膶?shí)現(xiàn)，因此，編譯程序可以自動(dòng)把面向?qū)ο蟾拍钣成涞侥繕?biāo)程序中。使用非面向?qū)ο笳Z(yǔ)言編寫(xiě)面向?qū)ο蟪绦颍瑒t必須由程序員自己把面向?qū)ο蟾拍钣成涞侥繕?biāo)程序中。所有非面向?qū)ο笳Z(yǔ)言都不支持一般-特殊結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，使用這類(lèi)語(yǔ)言編程時(shí)要么完全回避繼承的概念，要么在聲明特殊化類(lèi)時(shí)，把對(duì)一般化類(lèi)的引用嵌套在它里面。12.1.1面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)到底應(yīng)該選用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言還是非面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，關(guān)鍵不在于語(yǔ)言功能強(qiáng)弱。從原理上說(shuō)，使用任何一種通用語(yǔ)言都可以實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟾拍?。?dāng)然，使用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟾拍睿h(yuǎn)比使用非面向?qū)ο笳Z(yǔ)言方便。但是，方便性也并不是決定選擇何種語(yǔ)言的關(guān)鍵因素。選擇編程語(yǔ)言的關(guān)鍵因素，是語(yǔ)言的一致的表達(dá)能力、可重用性及可維護(hù)性。從面向?qū)ο笥^點(diǎn)看來(lái)，能夠更完整、更準(zhǔn)確地表達(dá)問(wèn)題域語(yǔ)義的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的語(yǔ)法是非常重要的，因?yàn)檫@會(huì)帶來(lái)下述幾個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)：12.1.1面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)1.一致的表示方法面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)基于不隨時(shí)間變化的、一致的表示方法。這種表示方法應(yīng)該從問(wèn)題域到OOA，從OOA到OOD，最后從OOD到面向?qū)ο缶幊?OOP)，始終穩(wěn)定不變。一致的表示方法既有利于在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中始終使用統(tǒng)一的概念，也有利于維護(hù)人員理解軟件的各種配置成分。12.1.1面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)2.可重用性為了能帶來(lái)可觀的商業(yè)利益，必須在更廣泛的范圍中運(yùn)用重用機(jī)制，而不是僅僅在程序設(shè)計(jì)這個(gè)層次上進(jìn)行重用。因此，在OOA，OOD直到OOP中都顯式地表示問(wèn)題域語(yǔ)義，其意義是十分深遠(yuǎn)的。隨著時(shí)間的推移，軟件開(kāi)發(fā)組織既可能重用它在某個(gè)問(wèn)題域內(nèi)的OOA結(jié)果，也可能重用相應(yīng)的OOD和OOP結(jié)果。12.1.1面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)3.可維護(hù)性盡管人們反復(fù)強(qiáng)調(diào)保持文檔與源程序一致的必要性，但是，在實(shí)際工作中很難做到交付兩類(lèi)不同的文檔，并使它們保持彼此完全一致。特別是考慮到進(jìn)度、預(yù)算、能力和人員等限制因素時(shí)，做到兩類(lèi)文檔完全一致幾乎是不可能的。因此，維護(hù)人員最終面對(duì)的往往只有源程序本身。12.1.1面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)以ATM系統(tǒng)為例，說(shuō)明在程序內(nèi)部表達(dá)問(wèn)題域語(yǔ)義對(duì)維護(hù)工作的意義。假設(shè)在維護(hù)該系統(tǒng)時(shí)沒(méi)有合適的文檔資料可供參閱，于是維護(hù)人員人工瀏覽程序或使用軟件工具掃描程序，記下或打印出程序顯式陳述的問(wèn)題域語(yǔ)義，維護(hù)人員看到“ATM”、“賬戶(hù)”、“現(xiàn)金兌換卡”等，這對(duì)維護(hù)人員理解所要維護(hù)的軟件將有很大幫助。因此，在選擇編程語(yǔ)言時(shí)，應(yīng)該考慮的首要因素，是在供選擇的語(yǔ)言中哪個(gè)語(yǔ)言能最好地表達(dá)問(wèn)題域語(yǔ)義。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的形成借鑒了歷史上許多程序語(yǔ)言的特點(diǎn)，從中吸取了豐富的營(yíng)養(yǎng)。當(dāng)今的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，從20世紀(jì)50年代誕生的LISP語(yǔ)言中引進(jìn)了動(dòng)態(tài)聯(lián)編的概念和交互式開(kāi)發(fā)環(huán)境的思想。從20世紀(jì)60年代推出的SIMULA語(yǔ)言中引進(jìn)了類(lèi)的概念和繼承機(jī)制，此外，還受到20世紀(jì)70年代末期開(kāi)發(fā)的Modula_2語(yǔ)言和Ada語(yǔ)言中數(shù)據(jù)抽象機(jī)制的影響。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)20世紀(jì)80年代以來(lái)，面向?qū)ο笳Z(yǔ)言像雨后春筍一樣大量涌現(xiàn)，形成了兩大類(lèi)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言。一類(lèi)是純面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，如Smalltalk和Eiffel等語(yǔ)言。另一類(lèi)是混合型面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，也就是在過(guò)程語(yǔ)言的基礎(chǔ)上增加面向?qū)ο髾C(jī)制，如C++等語(yǔ)言。一般說(shuō)來(lái)，純面向?qū)ο笳Z(yǔ)言著重支持面向?qū)ο蠓椒ㄑ芯亢涂焖僭偷膶?shí)現(xiàn)，而混合型面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的目標(biāo)則是提高運(yùn)行速度和使傳統(tǒng)程序員容易接受面向?qū)ο笏枷搿?2.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)1.支持類(lèi)與對(duì)象概念的機(jī)制所有面向?qū)ο笳Z(yǔ)言都允許用戶(hù)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建對(duì)象，并且可以用指針引用動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的對(duì)象。允許動(dòng)態(tài)創(chuàng)建對(duì)象，就意味著系統(tǒng)必須處理內(nèi)存管理問(wèn)題，如果不及時(shí)釋放不再需要的對(duì)象所占用的內(nèi)存，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配就有可能耗盡內(nèi)存。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)有兩種管理內(nèi)存的方法，一種是由語(yǔ)言的運(yùn)行機(jī)制自動(dòng)管理內(nèi)存，即提供自動(dòng)回收“垃圾”的機(jī)制；另一種是由程序員編寫(xiě)釋放內(nèi)存的代碼。自動(dòng)管理內(nèi)存不僅方便而且安全，但是必須采用先進(jìn)的垃圾收集算法才能減少開(kāi)銷(xiāo)。某些面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言允許程序員定義析構(gòu)函數(shù)(destructor)。每當(dāng)一個(gè)對(duì)象超出范圍或被顯式刪除時(shí)，就自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)2.實(shí)現(xiàn)整體-部分(即聚集)結(jié)構(gòu)的機(jī)制有兩種實(shí)現(xiàn)方法，分別使用指針和獨(dú)立的關(guān)聯(lián)對(duì)象實(shí)現(xiàn)整體-部分結(jié)構(gòu)。大多數(shù)現(xiàn)有的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言并不顯式支持獨(dú)立的關(guān)聯(lián)對(duì)象，在這種情況下，使用指針是最容易的實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)增加內(nèi)部指針可以方便地實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)3.實(shí)現(xiàn)一般-特殊(即泛化)結(jié)構(gòu)的機(jī)制既包括實(shí)現(xiàn)繼承的機(jī)制也包括解決名字沖突的機(jī)制。所謂解決名字沖突，指的是處理在多個(gè)基類(lèi)中可能出現(xiàn)的重名問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題僅在支持多重繼承的語(yǔ)言中才會(huì)遇到。某些語(yǔ)言拒絕接受有名字沖突的程序，另一些語(yǔ)言提供了解決沖突的協(xié)議。不論使用何種語(yǔ)言，程序員都應(yīng)該盡力避免出現(xiàn)名字沖突。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)4.實(shí)現(xiàn)屬性和服務(wù)的機(jī)制對(duì)于實(shí)現(xiàn)屬性的機(jī)制應(yīng)該著重考慮以下幾個(gè)方面：支持實(shí)例連接的機(jī)制；屬性的可見(jiàn)性控制；對(duì)屬性值的約束。對(duì)于服務(wù)來(lái)說(shuō)，主要應(yīng)該考慮下列因素：支持消息連接(即表達(dá)對(duì)象交互關(guān)系)的機(jī)制；控制服務(wù)可見(jiàn)性的機(jī)制；動(dòng)態(tài)聯(lián)編。所謂動(dòng)態(tài)聯(lián)編，是指應(yīng)用系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)需要執(zhí)行一個(gè)特定服務(wù)的時(shí)候，選擇(或聯(lián)編)實(shí)現(xiàn)該服務(wù)的適當(dāng)算法的能力。動(dòng)態(tài)聯(lián)編機(jī)制使得程序員在向?qū)ο蟀l(fā)送消息時(shí)擁有較大自由。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)5.類(lèi)型檢查程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以按照編譯時(shí)進(jìn)行類(lèi)型檢查的嚴(yán)格程度來(lái)分類(lèi)。如果語(yǔ)言?xún)H要求每個(gè)變量或?qū)傩噪`屬于一個(gè)對(duì)象，則是弱類(lèi)型的；如果語(yǔ)法規(guī)定每個(gè)變量或?qū)傩员仨殰?zhǔn)確地屬于某個(gè)特定的類(lèi)，則這樣的語(yǔ)言是強(qiáng)類(lèi)型的。面向?qū)ο笳Z(yǔ)言在這方面差異很大。C++和Eiffel則是強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言。混合型語(yǔ)言(如C++,Objective_C等)甚至允許屬性值不是對(duì)象而是某種預(yù)定義的基本類(lèi)型數(shù)據(jù)(如整數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)等)，這可以提高操作的效率。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是有利于在編譯時(shí)發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤，二是增加了優(yōu)化的可能性。通常使用強(qiáng)類(lèi)型編譯型語(yǔ)言開(kāi)發(fā)軟件產(chǎn)品，使用弱類(lèi)型解釋型語(yǔ)言快速開(kāi)發(fā)原型。總的說(shuō)來(lái)，強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言有助于提高軟件的可靠性和運(yùn)行效率，現(xiàn)代的程序語(yǔ)言理論支持強(qiáng)類(lèi)型檢查，大多數(shù)新語(yǔ)言都是強(qiáng)類(lèi)型的。6.類(lèi)庫(kù)大多數(shù)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言都提供一個(gè)實(shí)用的類(lèi)庫(kù)。存在類(lèi)庫(kù)，許多軟構(gòu)件就不必由程序員重頭編寫(xiě)了，這為實(shí)現(xiàn)軟件重用帶來(lái)很大方便。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)類(lèi)庫(kù)中往往包含實(shí)現(xiàn)通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，動(dòng)態(tài)數(shù)組、表、隊(duì)列、棧、樹(shù)等等)的類(lèi)，通常把這些類(lèi)稱(chēng)為包容類(lèi)。在類(lèi)庫(kù)中還可以找到實(shí)現(xiàn)各種關(guān)聯(lián)的類(lèi)。更完整的類(lèi)庫(kù)通常還提供獨(dú)立于具體設(shè)備的接口類(lèi)(例如，輸入輸出流)，此外，用于實(shí)現(xiàn)窗口系統(tǒng)的用戶(hù)界面類(lèi)也非常有用，它們構(gòu)成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的圖形庫(kù)。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)7.效率許多人認(rèn)為面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的主要缺點(diǎn)是效率低。產(chǎn)生這種印象的一個(gè)原因是，某些早期的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言是解釋型的而不是編譯型的。事實(shí)上，使用擁有完整類(lèi)庫(kù)的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，有時(shí)能比使用非面向?qū)ο笳Z(yǔ)言得到運(yùn)行更快的代碼。因?yàn)轭?lèi)庫(kù)中提供了更高效的算法和更好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如，程序員已經(jīng)無(wú)須編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)哈希表或平衡樹(shù)算法的代碼了，類(lèi)庫(kù)中已經(jīng)提供了這類(lèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且算法先進(jìn)、代碼精巧可靠。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)認(rèn)為面向?qū)ο笳Z(yǔ)言效率低的另一個(gè)理由是，這種語(yǔ)言在運(yùn)行時(shí)使用動(dòng)態(tài)聯(lián)編實(shí)現(xiàn)多態(tài)性，這似乎需要在運(yùn)行時(shí)查找繼承樹(shù)，以得到定義給定操作的類(lèi)。事實(shí)上，絕大多數(shù)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言都優(yōu)化了這個(gè)查找過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了高效率查找。只要在程序運(yùn)行時(shí)始終保持類(lèi)結(jié)構(gòu)不變，就能在子類(lèi)中存儲(chǔ)各個(gè)操作的正確入口點(diǎn)，從而使得動(dòng)態(tài)聯(lián)編成為查找哈希表的高效過(guò)程，不會(huì)由于繼承樹(shù)深度加大或類(lèi)中定義的操作數(shù)增加而降低效率。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)8.持久保存對(duì)象任何應(yīng)用程序都對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果希望數(shù)據(jù)能夠不依賴(lài)于程序執(zhí)行的生命期而長(zhǎng)時(shí)間保存下來(lái)，則需要提供某種保存數(shù)據(jù)的方法。希望長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)主要出于以下兩個(gè)原因：(1)為實(shí)現(xiàn)在不同程序之間傳遞數(shù)據(jù)，需要保存數(shù)據(jù)；(2)為恢復(fù)被中斷了的程序的運(yùn)行，首先需要保存數(shù)據(jù)。一些面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，沒(méi)有提供直接存儲(chǔ)對(duì)象的機(jī)制。這些語(yǔ)言的用戶(hù)必須自己管理對(duì)象的輸入輸出，或者購(gòu)買(mǎi)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)通過(guò)在類(lèi)庫(kù)中增加對(duì)象存儲(chǔ)管理功能，可以在不改變語(yǔ)言定義或不增加關(guān)鍵字的情況下，就在開(kāi)發(fā)環(huán)境中提供這種功能。然后，可以從“可存儲(chǔ)的類(lèi)”中派生出需要持久保存的對(duì)象，該對(duì)象自然繼承了對(duì)象存儲(chǔ)管理功能。這就是Eiffel語(yǔ)言采用的策略。理想情況下，應(yīng)該使程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言語(yǔ)法與對(duì)象存儲(chǔ)管理語(yǔ)法實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)9.參數(shù)化類(lèi)在實(shí)際的應(yīng)用程序中，常常看到這樣一些軟件元素(即函數(shù)、類(lèi)等軟件成分)，從它們的邏輯功能看，彼此是相同的，所不同的主要是處理的對(duì)象(數(shù)據(jù))類(lèi)型不同。例如，對(duì)于一個(gè)向量(一維數(shù)組)類(lèi)來(lái)說(shuō)，不論是整型向量，浮點(diǎn)型向量，還是其他任何類(lèi)型的向量，針對(duì)它的數(shù)據(jù)元素所進(jìn)行的基本操作都是相同的(例如，插入、刪除、檢索等)，當(dāng)然，不同向量的數(shù)據(jù)元素的類(lèi)型是不同的。如果程序語(yǔ)言提供一種能抽象出這類(lèi)共性的機(jī)制，則對(duì)減少冗余和提高可重用性是大有好處的。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)所謂參數(shù)化類(lèi)，就是使用一個(gè)或多個(gè)類(lèi)型去參數(shù)化一個(gè)類(lèi)的機(jī)制。有了這種機(jī)制，程序員就可以先定義一個(gè)參數(shù)化的類(lèi)模板(即在類(lèi)定義中包含以參數(shù)形式出現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)類(lèi)型)，然后把數(shù)據(jù)類(lèi)型作為參數(shù)傳遞進(jìn)來(lái)，從而把這個(gè)類(lèi)模板應(yīng)用在不同的應(yīng)用程序中，或用在同一應(yīng)用程序的不同部分。C++語(yǔ)言也提供了類(lèi)模板。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)10.開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件工具和軟件工程環(huán)境對(duì)軟件生產(chǎn)率有很大影響。由于面向?qū)ο蟪绦蛑欣^承關(guān)系和動(dòng)態(tài)聯(lián)編等引入的特殊復(fù)雜性，面向?qū)ο笳Z(yǔ)言所提供的軟件工具或開(kāi)發(fā)環(huán)境就顯得尤其重要了。至少應(yīng)該包括下列一些最基本的軟件工具：編輯程序，編譯程序或解釋程序，瀏覽工具，調(diào)試器(debugger)等。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)編譯程序或解釋程序是最基本、最重要的軟件工具。編譯與解釋的差別主要是速度和效率不同。利用解釋程序解釋執(zhí)行用戶(hù)的源程序，雖然速度慢、效率低，但卻可以更方便更靈活地進(jìn)行調(diào)試。編譯型語(yǔ)言適于用來(lái)開(kāi)發(fā)正式的軟件產(chǎn)品，優(yōu)化工作做得好的編譯程序能生成效率很高的目標(biāo)代碼。有些面向?qū)ο笳Z(yǔ)言(例如Objective_C)除提供編譯程序外，還提供一個(gè)解釋工具，從而給用戶(hù)帶來(lái)很大方便。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)某些面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的編譯程序，先把用戶(hù)源程序翻譯成一種中間語(yǔ)言程序，然后再把中間語(yǔ)言程序翻譯成目標(biāo)代碼。這樣做可能會(huì)使得調(diào)試器不能理解原始的源程序。在評(píng)價(jià)調(diào)試器時(shí)，首先應(yīng)該弄清楚它是針對(duì)原始的面向?qū)ο笤闯绦颍€是針對(duì)中間代碼進(jìn)行調(diào)試。如果是針對(duì)中間代碼進(jìn)行調(diào)試，則會(huì)給調(diào)試人員帶來(lái)許多不便。此外，面向?qū)ο蟮恼{(diào)試器，應(yīng)該能夠查看屬性值和分析消息連接的后果。12.1.2面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的技術(shù)特點(diǎn)在開(kāi)發(fā)大型系統(tǒng)的時(shí)候，需要有系統(tǒng)構(gòu)造工具和變動(dòng)控制工具。因此應(yīng)該考慮語(yǔ)言本身是否提供了這種工具，或者該語(yǔ)言能否與現(xiàn)有的這類(lèi)工具很好地集成起來(lái)。經(jīng)驗(yàn)表明，傳統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)造工具(例如，UNIX的Make)目前對(duì)許多應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都已經(jīng)太原始了。12.1.3選擇面向?qū)ο笳Z(yǔ)言開(kāi)發(fā)人員在選擇面向?qū)ο笳Z(yǔ)言時(shí)，還應(yīng)該著重考慮以下一些實(shí)際因素。1.將來(lái)能否占主導(dǎo)地位在若干年以后，哪種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言將占主導(dǎo)地位呢?為了使自己的產(chǎn)品在若干年后仍然具有很強(qiáng)的生命力，人們可能希望采用將來(lái)占主導(dǎo)地位的語(yǔ)言編程。12.1.3選擇面向?qū)ο笳Z(yǔ)言根據(jù)目前占有的市場(chǎng)份額，以及專(zhuān)業(yè)書(shū)刊和學(xué)術(shù)會(huì)議上所做的分析、評(píng)價(jià)，人們往往能夠?qū)ξ磥?lái)哪種面向?qū)ο笳Z(yǔ)言將占據(jù)主導(dǎo)地位做出預(yù)測(cè)。但最終決定選用哪種面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的實(shí)際因素，往往是諸如成本之類(lèi)的經(jīng)濟(jì)因素而不是技術(shù)因素。2.可重用性采用面向?qū)ο蠓椒ㄩ_(kāi)發(fā)軟件的基本目的和主要優(yōu)點(diǎn)，是通過(guò)重用提高軟件生產(chǎn)率。因此，應(yīng)該優(yōu)先選用能夠最完整、最準(zhǔn)確地表達(dá)問(wèn)題域語(yǔ)義的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言。12.1.3選擇面向?qū)ο笳Z(yǔ)言3.類(lèi)庫(kù)和開(kāi)發(fā)環(huán)境決定可重用性的因素，不僅僅是面向?qū)ο蟪绦蛘Z(yǔ)言本身，開(kāi)發(fā)環(huán)境和類(lèi)庫(kù)也是非常重要的因素。事實(shí)上，語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)環(huán)境和類(lèi)庫(kù)這3個(gè)因素綜合起來(lái)，共同決定了可重用性。考慮類(lèi)庫(kù)的時(shí)候，不僅應(yīng)該考慮是否提供了類(lèi)庫(kù)，還應(yīng)該考慮類(lèi)庫(kù)中提供了哪些有價(jià)值的類(lèi)。隨著類(lèi)庫(kù)的日益成熟和豐富，在開(kāi)發(fā)新應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，需要開(kāi)發(fā)人員自己編寫(xiě)的代碼將越來(lái)越少。12.1.3選擇面向?qū)ο笳Z(yǔ)言為便于積累可重用的類(lèi)和重用已有的類(lèi)，在開(kāi)發(fā)環(huán)境中，除了提供前述的基本軟件工具外，還應(yīng)該提供使用方便的類(lèi)庫(kù)編輯工具和瀏覽工具。其中的類(lèi)庫(kù)瀏覽工具應(yīng)該具有強(qiáng)大的聯(lián)想功能。4.其他因素應(yīng)該考慮的其他因素還有：對(duì)用戶(hù)學(xué)習(xí)面向?qū)ο蠓治觥⒃O(shè)計(jì)和編碼技術(shù)所能提供的培訓(xùn)服務(wù)；在使用這個(gè)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言期間能提供的技術(shù)支持；能提供給開(kāi)發(fā)人員使用的開(kāi)發(fā)工具、開(kāi)發(fā)平臺(tái)、發(fā)行平臺(tái)；對(duì)機(jī)器性能和內(nèi)存的需求；集成已有軟件的容易程度等。12.2程序設(shè)計(jì)風(fēng)格在本書(shū)第7章已經(jīng)強(qiáng)調(diào)指出，良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格對(duì)保證程序質(zhì)量的重要性。良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格對(duì)面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)尤其重要，不僅能明顯減少維護(hù)或擴(kuò)充的開(kāi)銷(xiāo)，而且有助于在新項(xiàng)目中重用已有的程序代碼。良好的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)風(fēng)格，既包括傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格準(zhǔn)則，也包括為適應(yīng)面向?qū)ο蠓椒ㄋ赜械母拍?例如，繼承性)而必須遵循的一些新準(zhǔn)則。12.2.1提高可重用性面向?qū)ο蠓椒ǖ囊粋€(gè)主要目標(biāo)，就是提高軟件的可重用性。軟件重用有多個(gè)層次，在編碼階段主要涉及代碼重用問(wèn)題。代碼重用有兩種：一種是本項(xiàng)目?jī)?nèi)的代碼重用，另一種是新項(xiàng)目重用舊項(xiàng)目的代碼。內(nèi)部重用找出設(shè)計(jì)中相同或相似的部分，然后利用繼承機(jī)制共享它們。外部重用則必須有長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光，需要反復(fù)考慮精心設(shè)計(jì)。雖然為實(shí)現(xiàn)外部重用而需要考慮的面，比為實(shí)現(xiàn)內(nèi)部重用而需要考慮的面更廣，但是，有助于實(shí)現(xiàn)這兩類(lèi)重用的程序設(shè)計(jì)準(zhǔn)則卻是相同的。下面講述主要的準(zhǔn)則：12.2.1提高可重用性1.提高方法的內(nèi)聚一個(gè)方法(即服務(wù))應(yīng)該只完成單個(gè)功能。如果某個(gè)方法涉及兩個(gè)或多個(gè)不相關(guān)的功能，則應(yīng)該把它分解成幾個(gè)更小的方法。2.減小方法的規(guī)模應(yīng)該減小方法的規(guī)模，如果某個(gè)方法規(guī)模過(guò)大(代碼長(zhǎng)度超過(guò)一頁(yè)紙可能就太大了)，則應(yīng)該把它分解成幾個(gè)更小的方法。12.2.1提高可重用性3.保持方法的一致性保持方法的一致性，有助于實(shí)現(xiàn)代碼重用。一般說(shuō)來(lái)，功能相似的方法應(yīng)該有一致的名字、參數(shù)特征(包括參數(shù)個(gè)數(shù)、類(lèi)型和次序)、返回值類(lèi)型、使用條件及出錯(cuò)條件等。4.把策略與實(shí)現(xiàn)分開(kāi)從所完成的功能看，有兩種不同類(lèi)型的方法。一類(lèi)方法負(fù)責(zé)做出決策，提供變?cè)?，并且管理全局資源，可稱(chēng)為策略方法。另一類(lèi)方法負(fù)責(zé)完成具體的操作，但卻并不做出是否執(zhí)行這個(gè)操作的決定，也不知道為什么執(zhí)行這個(gè)操作，可稱(chēng)為實(shí)現(xiàn)方法。12.2.1提高可重用性策略方法應(yīng)該檢查系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并處理出錯(cuò)情況，它們并不直接完成計(jì)算或?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的算法。策略方法通常緊密依賴(lài)于具體應(yīng)用，這類(lèi)方法比較容易編寫(xiě)，也比較容易理解。實(shí)現(xiàn)方法僅僅針對(duì)具體數(shù)據(jù)完成特定處理，通常用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法。實(shí)現(xiàn)方法并不制定決策，也不管理全局資源，如果在執(zhí)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，它們應(yīng)該只返回執(zhí)行狀態(tài)而不對(duì)錯(cuò)誤采取行動(dòng)。由于實(shí)現(xiàn)方法是自含式算法，相對(duì)獨(dú)立于具體應(yīng)用，因此，在其他應(yīng)用系統(tǒng)中也可能重用它們。12.2.1提高可重用性為提高可重用性，在編程時(shí)不要把策略和實(shí)現(xiàn)放在同一個(gè)方法中，應(yīng)該把算法的核心部分放在一個(gè)單獨(dú)的具體實(shí)現(xiàn)方法中。為此需要從策略方法中提取出具體參數(shù)，作為調(diào)用實(shí)現(xiàn)方法的變?cè)?.全面覆蓋如果輸入條件的各種組合都可能出現(xiàn)，則應(yīng)該針對(duì)所有組合寫(xiě)出方法，而不能僅僅針對(duì)當(dāng)前用到的組合情況寫(xiě)方法。例如，如果在當(dāng)前應(yīng)用中需要寫(xiě)一個(gè)方法，以獲取表中第一個(gè)元素，則至少還應(yīng)該為獲取表中最后一個(gè)元素再寫(xiě)一個(gè)方法。12.2.1提高可重用性此外，一個(gè)方法不應(yīng)該只能處理正常值，對(duì)空值、極限值及界外值等異常情況也應(yīng)該能夠作出有意義的響應(yīng)。6.盡量不使用全局信息應(yīng)該盡量降低方法與外界的耦合程度，不使用全局信息是降低耦合度的一項(xiàng)主要措施。12.2.1提高可重用性7.利用繼承機(jī)制在面向?qū)ο蟪绦蛑校褂美^承機(jī)制是實(shí)現(xiàn)共享和提高重用程度的主要途徑。(1)調(diào)用子過(guò)程。最簡(jiǎn)單的做法是把公共的代碼分離出來(lái)，構(gòu)成一個(gè)被其他方法調(diào)用的公用方法?？梢栽诨?lèi)中定義這個(gè)公用方法，供派生類(lèi)中的方法調(diào)用，如圖12.1所示。12.2.1提高可重用性圖12.1通過(guò)調(diào)用公用方法實(shí)現(xiàn)代碼重用12.2.1提高可重用性(2)分解因子。有時(shí)提高相似類(lèi)代碼可重用性的一個(gè)有效途徑，是從不同類(lèi)的相似方法中分解出不同的“因子”(即不同的代碼)，把余下的代碼作為公用方法中的公共代碼，把分解出的因子作為名字相同算法不同的方法，放在不同類(lèi)中定義，并被這個(gè)公用方法調(diào)用，如圖12.2所示。使用這種途徑通常額外定義一個(gè)抽象基類(lèi)，并在這個(gè)抽象基類(lèi)中定義公用方法。把這種途徑與面向?qū)ο笳Z(yǔ)言提供的多態(tài)性機(jī)制結(jié)合起來(lái)，讓派生類(lèi)繼承抽象基類(lèi)中定義的公用方法，可以明顯降低為增添新子類(lèi)而需付出的工作量，因?yàn)橹恍柙谛伦宇?lèi)中編寫(xiě)其特有的代碼。12.2.1提高可重用性圖12.2通過(guò)因子分解實(shí)現(xiàn)代碼重用12.2.1提高可重用性(3)使用委托。繼承關(guān)系的存在意味著子類(lèi)“即是”父類(lèi)，因此，父類(lèi)的所有方法和屬性應(yīng)該都適用于子類(lèi)。僅當(dāng)確實(shí)存在一般-特殊關(guān)系時(shí)，使用繼承才是恰當(dāng)?shù)摹＠^承機(jī)制使用不當(dāng)將造成程序難于理解、修改和擴(kuò)充。當(dāng)邏輯上不存在一般-特殊關(guān)系時(shí)，為重用已有的代碼，可以利用委托機(jī)制，如本書(shū)11.11.3小節(jié)所述。12.2.1提高可重用性(4)把代碼封裝在類(lèi)中。程序員往往希望重用用其他方法編寫(xiě)的、解決同一類(lèi)應(yīng)用問(wèn)題的程序代碼。重用這類(lèi)代碼的一個(gè)比較安全的途徑，是把被重用的代碼封裝在類(lèi)中。例如，在開(kāi)發(fā)一個(gè)數(shù)學(xué)分析應(yīng)用系統(tǒng)的過(guò)程中，已知有現(xiàn)成的實(shí)現(xiàn)矩陣變換的商品軟件包，程序員不想用C++語(yǔ)言重寫(xiě)這個(gè)算法，于是他定義一個(gè)矩陣類(lèi)把這個(gè)商品軟件包的功能封裝在該類(lèi)中。12.2.2提高可擴(kuò)充性上一小節(jié)所述的提高可重用性的準(zhǔn)則，也能提高程序的可擴(kuò)充性。此外，下列的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)準(zhǔn)則也有助于提高可擴(kuò)充性：1.封裝實(shí)現(xiàn)策略應(yīng)該把類(lèi)的實(shí)現(xiàn)策略(包括描述屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、修改屬性的算法等)封裝起來(lái)，對(duì)外只提供公有的接口，否則將降低今后修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或算法的自由度。12.2.1提高可重用性2.不要用一個(gè)方法遍歷多條關(guān)聯(lián)鏈一個(gè)方法應(yīng)該只包含對(duì)象模型中的有限內(nèi)容。違反這條準(zhǔn)則將導(dǎo)致方法過(guò)分復(fù)雜，既不易理解，也不易修改擴(kuò)充。3.避免使用多分支語(yǔ)句一般說(shuō)來(lái)，可以利用DO_CASE語(yǔ)句測(cè)試對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，而不要用來(lái)根據(jù)對(duì)象類(lèi)型選擇應(yīng)有的行為，否則在增添新類(lèi)時(shí)將不得不修改原有的代碼。應(yīng)該合理地利用多態(tài)性機(jī)制，根據(jù)對(duì)象當(dāng)前類(lèi)型，自動(dòng)決定應(yīng)有的行為。12.2.1提高可重用性4.精心確定公有方法公有方法是向公眾公布的接口。對(duì)這類(lèi)方法的修改往往會(huì)涉及許多其他類(lèi)，因此，修改公有方法的代價(jià)通常都比較高。為提高可修改性，降低維護(hù)成本，必須精心選擇和定義公有方法。私有方法是僅在類(lèi)內(nèi)使用的方法，通常利用私有方法來(lái)實(shí)現(xiàn)公有方法。刪除、增加或修改私有方法所涉及的面要窄得多，因此代價(jià)也比較低。12.2.3提高健壯性程序員在編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)方法的代碼時(shí)，既應(yīng)該考慮效率，也應(yīng)該考慮健壯性。通常需要在健壯性與效率之間做出適當(dāng)?shù)恼壑浴１仨氄J(rèn)識(shí)到，對(duì)于任何一個(gè)實(shí)用軟件來(lái)說(shuō)，健壯性都是不可忽略的質(zhì)量指標(biāo)。為提高健壯性應(yīng)該遵守以下幾條準(zhǔn)則。12.2.3提高健壯性1.預(yù)防用戶(hù)的操作錯(cuò)誤軟件系統(tǒng)必須具有處理用戶(hù)操作錯(cuò)誤的能力。當(dāng)用戶(hù)在輸入數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，不應(yīng)該引起程序運(yùn)行中斷，更不應(yīng)該造成“死機(jī)”。任何一個(gè)接收用戶(hù)輸入數(shù)據(jù)的方法，對(duì)其接收到的數(shù)據(jù)都必須進(jìn)行檢查，即使發(fā)現(xiàn)了非常嚴(yán)重的錯(cuò)誤，也應(yīng)該給出恰當(dāng)?shù)奶崾拘畔ⅲ?zhǔn)備再次接收用戶(hù)的輸入。12.2.3提高健壯性2.檢查參數(shù)的合法性對(duì)公有方法，尤其應(yīng)該著重檢查其參數(shù)的合法性，因?yàn)橛脩?hù)在使用公有方法時(shí)可能違反參數(shù)的約束條件。3.不要預(yù)先確定限制條件在設(shè)計(jì)階段，往往很難準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出應(yīng)用系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最大容量需求。因此不應(yīng)該預(yù)先設(shè)定限制條件。如果有必要和可能，則應(yīng)該使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配機(jī)制，創(chuàng)建未預(yù)先設(shè)定限制條件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。12.2.3提高健壯性4.先測(cè)試后優(yōu)化為在效率與健壯性之間做出合理的折衷，應(yīng)該在為提高效率而進(jìn)行優(yōu)化之前，先測(cè)試程序的性能，人們常常驚奇地發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上大部分程序代碼所消耗的運(yùn)行時(shí)間并不多。應(yīng)該仔細(xì)研究應(yīng)用程序的特點(diǎn)，以確定哪些部分需要著重測(cè)試(例如，最壞情況出現(xiàn)的次數(shù)及處理時(shí)間，可能需要著重測(cè)試)。經(jīng)過(guò)測(cè)試，合理地確定為提高性能應(yīng)該著重優(yōu)化的關(guān)鍵部分。如果實(shí)現(xiàn)某個(gè)操作的算法有許多種，則應(yīng)該綜合考慮內(nèi)存需求、速度及實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)易程度等因素，經(jīng)合理折衷選定適當(dāng)?shù)乃惴ā?2.3測(cè)試策略測(cè)試軟件的經(jīng)典策略是，從“小型測(cè)試”開(kāi)始，逐步過(guò)渡到“大型測(cè)試”。用軟件測(cè)試的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)描述，就是從單元測(cè)試開(kāi)始，逐步進(jìn)入集成測(cè)試，最后進(jìn)行確認(rèn)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。對(duì)于傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單元測(cè)試集中測(cè)試最小的可編譯的程序單元（過(guò)程模塊），一旦把這些單元都測(cè)試完之后，就把它們集成到程序結(jié)構(gòu)中去；在集成過(guò)程中還應(yīng)該進(jìn)行一系列的回歸測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)模塊接口錯(cuò)誤和新單元加入到程序中所帶來(lái)的副作用；最后，把軟件系統(tǒng)作為一個(gè)整體來(lái)測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)軟件需求錯(cuò)誤。測(cè)試面向?qū)ο筌浖牟呗耘c上述策略基本相同，但也有許多新特點(diǎn)。12.3.1面向?qū)ο蟮膯卧獪y(cè)試當(dāng)考慮面向?qū)ο蟮能浖r(shí)，單元的概念改變了。“封裝”導(dǎo)致了類(lèi)和對(duì)象的定義，這意味著類(lèi)和類(lèi)的實(shí)例（對(duì)象）包裝了屬性（數(shù)據(jù)）和處理這些數(shù)據(jù)的操作（也稱(chēng)為方法或服務(wù)）?，F(xiàn)在，最小的可測(cè)試單元是封裝起來(lái)的類(lèi)和對(duì)象。一個(gè)類(lèi)可以包含一組不同的操作，而一個(gè)特定的操作也可能存在于一組不同的類(lèi)中。因此，對(duì)于面向?qū)ο蟮能浖?lái)說(shuō)，單元測(cè)試的含義發(fā)生了很大變化。12.3.1面向?qū)ο蟮膯卧獪y(cè)試測(cè)試面向?qū)ο筌浖r(shí)，不能再孤立地測(cè)試單個(gè)操作，而應(yīng)該把操作作為類(lèi)的一部分來(lái)測(cè)試。例如，假設(shè)有一個(gè)類(lèi)層次，操作X在超類(lèi)中定義并被一組子類(lèi)繼承，每個(gè)子類(lèi)都使用操作X，但是，X調(diào)用子類(lèi)中定義的操作并處理子類(lèi)的私有屬性。由于在不同的子類(lèi)中使用操作X的環(huán)境有微妙的差別，因此有必要在每個(gè)子類(lèi)的語(yǔ)境中測(cè)試操作X。這就說(shuō)明，當(dāng)測(cè)試面向?qū)ο筌浖r(shí)，傳統(tǒng)的單元測(cè)試方法是不適用的，不能再在“真空”中（即孤立地）測(cè)試單個(gè)操作。12.3.2面向?qū)ο蟮募蓽y(cè)試因?yàn)樵诿嫦驅(qū)ο蟮能浖胁淮嬖趯哟蔚目刂平Y(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的自頂向下或自底向上的集成策略就沒(méi)有意義了。此外，由于構(gòu)成類(lèi)的各個(gè)成分彼此間存在直接或間接的交互，一次集成一個(gè)操作到類(lèi)中（傳統(tǒng)的漸增式集成方法）通常是不現(xiàn)實(shí)的。面向?qū)ο筌浖募蓽y(cè)試主要有下述兩種不同的策略。12.3.2面向?qū)ο蟮募蓽y(cè)試（1）基于線(xiàn)程的測(cè)試（threadbasedtesting)。這種策略把響應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)輸入或一個(gè)事件所需要的那些類(lèi)集成起來(lái)。分別集成并測(cè)試每個(gè)線(xiàn)程，同時(shí)應(yīng)用回歸測(cè)試以保證沒(méi)有產(chǎn)生副作用。（2）基于使用的測(cè)試（usebasedtesting)。這種方法首先測(cè)試幾乎不使用服務(wù)器類(lèi)的那些類(lèi)（稱(chēng)為獨(dú)立類(lèi)），把獨(dú)立類(lèi)都測(cè)試完之后，再測(cè)試使用獨(dú)立類(lèi)的下一個(gè)層次的類(lèi)（稱(chēng)為依賴(lài)類(lèi)）。對(duì)依賴(lài)類(lèi)的測(cè)試一個(gè)層次一個(gè)層次地持續(xù)進(jìn)行下去，直至把整個(gè)軟件系統(tǒng)構(gòu)造完為止。12.3.2面向?qū)ο蟮募蓽y(cè)試在測(cè)試面向?qū)ο蟮能浖^(guò)程中，應(yīng)該注意發(fā)現(xiàn)不同的類(lèi)之間的協(xié)作錯(cuò)誤。集群測(cè)試（clustertesting）是面向?qū)ο筌浖蓽y(cè)試的一個(gè)步驟。在這個(gè)測(cè)試步驟中，用精心設(shè)計(jì)的測(cè)試用例檢查一群相互協(xié)作的類(lèi)（通過(guò)研究對(duì)象模型可以確定協(xié)作類(lèi)），這些測(cè)試用例力圖發(fā)現(xiàn)協(xié)作錯(cuò)誤。12.3.3面向?qū)ο蟮拇_認(rèn)測(cè)試在確認(rèn)測(cè)試或系統(tǒng)測(cè)試層次，不再考慮類(lèi)之間相互連接的細(xì)節(jié)。和傳統(tǒng)的確認(rèn)測(cè)試一樣，面向?qū)ο筌浖拇_認(rèn)測(cè)試也集中檢查用戶(hù)可見(jiàn)的動(dòng)作和用戶(hù)可識(shí)別的輸出。為了導(dǎo)出確認(rèn)測(cè)試用例，測(cè)試人員應(yīng)該認(rèn)真研究動(dòng)態(tài)模型和描述系統(tǒng)行為的腳本，以確定最可能發(fā)現(xiàn)用戶(hù)交互需求錯(cuò)誤的情景。當(dāng)然，傳統(tǒng)的黑盒測(cè)試方法（見(jiàn)本書(shū)第7章）也可用于設(shè)計(jì)確認(rèn)測(cè)試用例，但是，對(duì)于面向?qū)ο蟮能浖?lái)說(shuō)，主要還是根據(jù)動(dòng)態(tài)模型和描述系統(tǒng)行為的腳本來(lái)設(shè)計(jì)確認(rèn)測(cè)試用例。12.4設(shè)計(jì)測(cè)試用例目前，面向?qū)ο筌浖臏y(cè)試用例的設(shè)計(jì)方法，還處于研究、發(fā)展階段。與傳統(tǒng)軟件測(cè)試（測(cè)試用例的設(shè)計(jì)由軟件的輸入處理輸出視圖或單個(gè)模塊的算法細(xì)節(jié)驅(qū)動(dòng)）不同，面向?qū)ο鬁y(cè)試關(guān)注于設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)牟僮餍蛄幸詸z查類(lèi)的狀態(tài)。12.4.1測(cè)試類(lèi)的方法前面已經(jīng)講過(guò)，軟件測(cè)試從“小型測(cè)試”開(kāi)始，逐步過(guò)渡到“大型測(cè)試”。對(duì)面向?qū)ο蟮能浖?lái)說(shuō)，小型測(cè)試著重測(cè)試單個(gè)類(lèi)和類(lèi)中封裝的方法。測(cè)試單個(gè)類(lèi)的方法主要有隨機(jī)測(cè)試、劃分測(cè)試和基于故障的測(cè)試等3種。12.4.1測(cè)試類(lèi)的方法1.隨機(jī)測(cè)試下面通過(guò)銀行應(yīng)用系統(tǒng)的例子，簡(jiǎn)要地說(shuō)明這種測(cè)試方法。該系統(tǒng)的account(賬戶(hù)）類(lèi)有下列操作：open(打開(kāi)），setup(建立），deposit(存款），withdraw(取款），balance(余額），summarize(清單），creditLimit(透支限額）和close(關(guān)閉）。上列每個(gè)操作都可以應(yīng)用于account類(lèi)的實(shí)例，但是，該系統(tǒng)的性質(zhì)也對(duì)操作的應(yīng)用施加了一些限制，例如，必須在應(yīng)用其他操作之前先打開(kāi)賬戶(hù)，在完成了全部操作之后才能關(guān)閉賬戶(hù)。即使有這些限制，可做的操作也有許多種排列方法。一個(gè)account類(lèi)實(shí)例的最小行為歷史包括下列操作：12.4.1測(cè)試類(lèi)的方法open·setup·deposit·withdraw·close這就是對(duì)account類(lèi)的最小測(cè)試序列。但是，在下面的序列中可能發(fā)生許多其他行為：open·setup·deposit·［deposit|withdraw|balance|summarize|creditLimit］n·withdraw·close從上列序列可以隨機(jī)地產(chǎn)生一系列不同的操作序列，例如：測(cè)試用例#r1:open·setup·deposit·deposit·balance·summarize·withdraw·close12.4.1測(cè)試類(lèi)的方法測(cè)試用例#r2:open·setup·deposit·withdraw·deposit·balance·creditLimit·withdraw·close執(zhí)行上述這些及另外一些隨機(jī)產(chǎn)生的測(cè)試用例，可以測(cè)試類(lèi)實(shí)例的不同生存歷史。2.劃分測(cè)試與測(cè)試傳統(tǒng)軟件時(shí)采用等價(jià)劃分方法類(lèi)似，采用劃分測(cè)試（partitiontesting）方法可以減少測(cè)試類(lèi)時(shí)所需要的測(cè)試用例的數(shù)量。首先，把輸入和輸出分類(lèi)，然后設(shè)計(jì)測(cè)試用例以測(cè)試劃分出的每個(gè)類(lèi)別。下面介紹劃分類(lèi)別的方法。12.4.1測(cè)試類(lèi)的方法（1）基于狀態(tài)的劃分這種方法根據(jù)類(lèi)操作改變類(lèi)狀態(tài)的能力來(lái)劃分類(lèi)操作。再一次考慮account類(lèi)，狀態(tài)操作包括deposit和withdraw，而非狀態(tài)操作有balance,summarize和creditLimit。設(shè)計(jì)測(cè)試用例，以分別測(cè)試改變狀態(tài)的操作和不改變狀態(tài)的操作。例如，用這種方法可以設(shè)計(jì)出如下的測(cè)試用例：測(cè)試用例#p1:open·setup·deposit·deposit·withdraw·withdraw·close測(cè)試用例#p2:open·setup·deposit·summarize·creditLimit·withdraw·close12.4.1測(cè)試類(lèi)的方法測(cè)試用例#P1改變狀態(tài)，而測(cè)試用例#P2測(cè)試不改變狀態(tài)的操作（在最小測(cè)試序列中的操作除外）。（2）基于屬性的劃分這種方法根據(jù)類(lèi)操作使用的屬性來(lái)劃分類(lèi)操作。對(duì)于account類(lèi)來(lái)說(shuō)，可以使用屬性balance來(lái)定義劃分，從而把操作劃分成3個(gè)類(lèi)別：使用balance的操作；修改balance的操作；不使用也不修改balance的操作。然后，為每個(gè)類(lèi)別設(shè)計(jì)測(cè)試序列。12.4.1測(cè)試類(lèi)的方法（3）基于功能的劃分這種方法根據(jù)類(lèi)操作所完成的功能來(lái)劃分類(lèi)操作。例如，可以把a(bǔ)ccount類(lèi)中的操作分類(lèi)為初始化操作（open,setup），計(jì)算操作（deposit,withdraw），查詢(xún)操作（balance,summarize,creditLimit）和終止操作（close）。然后為每個(gè)類(lèi)別設(shè)計(jì)測(cè)試序列。12.4.1測(cè)試類(lèi)的方法3.基于故障的測(cè)試基于故障的測(cè)試（faultbasedtesting）與傳統(tǒng)的錯(cuò)誤推測(cè)法類(lèi)似，也是首先推測(cè)軟件中可能有的錯(cuò)誤，然后設(shè)計(jì)出最可能發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤的測(cè)試用例。例如，軟件工程師經(jīng)常在問(wèn)題的邊界處犯錯(cuò)誤，因此，在測(cè)試SQRT（計(jì)算平方根）操作（該操作在輸入為負(fù)數(shù)時(shí)返回出錯(cuò)信息）時(shí)，應(yīng)該著重檢查邊界情況：一個(gè)接近零的負(fù)數(shù)和零本身。其中“零本身”用于檢查程序員是否犯了如下錯(cuò)誤：12.4.1測(cè)試類(lèi)的方法把語(yǔ)句if(x>=0)calculate_square_root();誤寫(xiě)成if(x>0)calculate_square_root();為了推測(cè)出軟件中可能有的錯(cuò)誤，應(yīng)該仔細(xì)研究分析模型和設(shè)計(jì)模型，而且在很大程度上要依靠測(cè)試人員的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)。如果推測(cè)得比較準(zhǔn)確，則使用基于故障的測(cè)試方法能夠用相當(dāng)?shù)偷墓ぷ髁堪l(fā)現(xiàn)大量錯(cuò)誤；反之，如果推測(cè)不準(zhǔn)，則這種方法的效果并不比隨機(jī)測(cè)試技術(shù)的效果好。12.4.2集成測(cè)試方法開(kāi)始集成面向?qū)ο笙到y(tǒng)以后，測(cè)試用例的設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜。在這個(gè)測(cè)試階段，必須對(duì)類(lèi)間協(xié)作進(jìn)行測(cè)試。為了舉例說(shuō)明設(shè)計(jì)類(lèi)間測(cè)試用例的方法，我們擴(kuò)充12.4.1小節(jié)引入的銀行系統(tǒng)的例子，使它包含圖12.3所示的類(lèi)和協(xié)作。圖中箭頭方向代表消息的傳遞方向，箭頭線(xiàn)上的標(biāo)注給出了作為由消息所蘊(yùn)含的協(xié)作的結(jié)果而調(diào)用的操作。和測(cè)試單個(gè)類(lèi)相似，測(cè)試類(lèi)協(xié)作可以使用隨機(jī)測(cè)試方法和劃分測(cè)試方法，以及基于情景的測(cè)試和行為測(cè)試來(lái)完成。12.4.2集成測(cè)試方法1.多類(lèi)測(cè)試Kirani和Tsai建議使用下列步驟，以生成多個(gè)類(lèi)的隨機(jī)測(cè)試用例。對(duì)每個(gè)客戶(hù)類(lèi)，使用類(lèi)操作符列表來(lái)生成一系列隨機(jī)測(cè)試序列。這些操作符向服務(wù)器類(lèi)實(shí)例發(fā)送消息。對(duì)所生成的每個(gè)消息，確定協(xié)作類(lèi)和在服務(wù)器對(duì)象中的對(duì)應(yīng)操作符。對(duì)服務(wù)器對(duì)象中的每個(gè)操作符（已經(jīng)被來(lái)自客戶(hù)對(duì)象的消息調(diào)用），確定傳遞的消息。對(duì)每個(gè)消息，確定下一層被調(diào)用的操作符，并把這些操作符結(jié)合進(jìn)測(cè)試序列中。12.4.2集成測(cè)試方法為了說(shuō)明怎樣用上述步驟生成多個(gè)類(lèi)的隨機(jī)測(cè)試用例，考慮Bank類(lèi)相對(duì)于ATM類(lèi)（見(jiàn)圖12.3）的操作序列：verifyAcct·verifyPIN·［（verifyPolicy·withdrawReq）|depositReq|acctInfoREQ］n對(duì)Bank類(lèi)的隨機(jī)測(cè)試用例可能是：測(cè)試用例#r3:verifyAcct·verifyPIN·depositReq12.4.2集成測(cè)試方法為了考慮在上述這個(gè)測(cè)試中涉及的協(xié)作者，需要考慮與測(cè)試用例#r3中的每個(gè)操作相關(guān)聯(lián)的消息。Bank必須和ValidationInfo協(xié)作以執(zhí)行verifyAcct和verifyPIN,Bank還必須和Account協(xié)作以執(zhí)行depositReq。因此，測(cè)試上面提到的協(xié)作的新測(cè)試用例是：測(cè)試用例#r4:verifyAcctBank·［validAcctValidationInfo］·verifyPINBank·［validPINvalidationInfo］·depositReq·［depositaccount］12.4.2集成測(cè)試方法多個(gè)類(lèi)的劃分測(cè)試方法類(lèi)似于單個(gè)類(lèi)的劃分測(cè)試方法（見(jiàn)12.4.1節(jié)）。但是，對(duì)于多類(lèi)測(cè)試來(lái)說(shuō)，應(yīng)該擴(kuò)充測(cè)試序列以包括那些通過(guò)發(fā)送給協(xié)作類(lèi)的消息而被調(diào)用的操作。另一種劃分測(cè)試方法，根據(jù)與特定類(lèi)的接口來(lái)劃分類(lèi)操作。如圖12.3所示，Bank類(lèi)接收來(lái)自ATM類(lèi)和Cashier類(lèi)的消息，因此，可以通過(guò)把Bank類(lèi)中的方法劃分成服務(wù)于ATM的和服務(wù)于Cashier的兩類(lèi)來(lái)測(cè)試它們。還可以用基于狀態(tài)的劃分（見(jiàn)12.4.1