軟件工程導(dǎo)論class18面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn).ppt

1、軟件工程導(dǎo)論第18課,第12章 面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn),第12章 面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn),2項(xiàng)主要工作： (1)把面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)結(jié)果翻譯成用某種程序語言書寫的面向?qū)ο蟪绦颍?(2)測(cè)試并調(diào)試面向?qū)ο蟪绦?采用的語言的特點(diǎn)和程序設(shè)計(jì)風(fēng)格影響程序的可靠性、可重用性和維護(hù) 封裝、繼承、多態(tài)給測(cè)試帶來新特點(diǎn)，要進(jìn)一步探索更有效的測(cè)試方法,12.1 程序設(shè)計(jì)語言,面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的結(jié)果可以用面向?qū)ο笳Z言，也可以用非面向?qū)ο笳Z言實(shí)現(xiàn)。 非面向?qū)ο笳Z言實(shí)現(xiàn)困難比較多。 語言選擇要考慮功能的強(qiáng)大，便于實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟾拍睿芍赜眯院涂删S護(hù)性 好的語言會(huì)有以下優(yōu)點(diǎn)：,12.1 程序設(shè)計(jì)語言,1 一致的表示方法 一致的表示方法應(yīng)該從問題域到O

2、OA，OOD，OOP始終穩(wěn)定不變。 有利于在軟件開發(fā)過程中始終使用統(tǒng)一的概念，有利于維護(hù)人理解軟件的各種配置。 2 可重用性 OOA，OOD，OOP的結(jié)果都可以重用。,12.1 程序設(shè)計(jì)語言,3 可維護(hù)性 實(shí)際情況是：維護(hù)人員最終面對(duì)的只有源程序本身，沒有文檔。 在選擇編程語言時(shí)，要選擇能最好地表達(dá)問題域語義的，便于維護(hù)人員理解程序和維護(hù) 最好選用面向?qū)ο笳Z言,12.1.2 面向?qū)ο笳Z言的技術(shù)特點(diǎn),面向?qū)ο笳Z言 20世紀(jì)50年代 LISP語言 動(dòng)態(tài)聯(lián)編 20世紀(jì)60年代 SIMULA語言 類，繼承 20世紀(jì)70年代 Modula_2, Ada 抽象 20世紀(jì)80年代 Smalltalk, Ei

3、ffel 過程語言上增加面向?qū)ο髾C(jī)制 C+ 面向?qū)ο笳Z言的技術(shù)特點(diǎn)如下：,1 支持類與對(duì)象概念的機(jī)制,用戶動(dòng)態(tài)創(chuàng)建對(duì)象，用指針引用動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的對(duì)象。 系統(tǒng)必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理，分配和釋放內(nèi)存。不釋放會(huì)用盡內(nèi)存。 自動(dòng)回收，有時(shí)系統(tǒng)回收不太好。 C+采用析構(gòu)函數(shù)的方式釋放內(nèi)存。,2 實(shí)現(xiàn)整體-部分(聚集)結(jié)構(gòu)的機(jī)制,2種方法實(shí)現(xiàn)整體-部分結(jié)構(gòu) 使用指針的方式，和獨(dú)立的關(guān)聯(lián)方式 3 實(shí)現(xiàn)一般特殊結(jié)構(gòu)的機(jī)制(泛化) 實(shí)現(xiàn)繼承機(jī)制，解決名字沖突的機(jī)制。 名字沖突就是重名問題， 盡是避免名字沖突,4 實(shí)現(xiàn)屬性和服務(wù)的機(jī)制,實(shí)現(xiàn)屬性的機(jī)制考慮問題：支持實(shí)例連接的機(jī)制，屬性的可見性控制，對(duì)屬性值的約束。 服務(wù)

4、考慮的因素：支持消息連接的機(jī)制，控制服務(wù)可見性的機(jī)制，動(dòng)態(tài)聯(lián)編。 動(dòng)態(tài)聯(lián)編：系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，當(dāng)需要執(zhí)行一個(gè)特定服務(wù)的時(shí)候，選擇實(shí)現(xiàn)該服務(wù)的適當(dāng)算法。虛函數(shù)是動(dòng)態(tài)聯(lián)編。,5 類型檢查,弱類型：僅要求每個(gè)變量或?qū)傩噪`屬于一個(gè)對(duì)象 強(qiáng)類型：語法規(guī)定每個(gè)變量或?qū)傩员仨殰?zhǔn)確地隸屬于某個(gè)特定的類 Smalltalk是無類型語言，C+是強(qiáng)類型 強(qiáng)類型的優(yōu)點(diǎn)：有利于在編譯時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤； 增加了優(yōu)化的可能性。,6 類庫,大多數(shù)面向?qū)ο笳Z言都提供實(shí)用的類庫。 編譯系統(tǒng)提供類庫。 類庫增加重用性 類庫中包含通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類，把這些類稱為包容類 關(guān)聯(lián)類，接口類，用戶界面類,7 效率,面向?qū)ο蟮某绦蛐什⒉坏汀?類庫中

5、的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，代碼更精巧。 類的動(dòng)態(tài)聯(lián)編查找方法經(jīng)過優(yōu)化，速度快。 8 持久保存對(duì)象 保存數(shù)據(jù)的方法，保存數(shù)據(jù)用于傳遞數(shù)據(jù)，恢復(fù)數(shù)據(jù)。 人工進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，保存數(shù)據(jù)的類,9 參數(shù)化類,一些軟件元素，功能相同，處理對(duì)象不同。 參數(shù)化類就是使用一個(gè)或多個(gè)類型去參數(shù)化一個(gè)類的機(jī)制。 程序員先定義一個(gè)參數(shù)化的類模板，然后把數(shù)據(jù)類型作為參數(shù)傳遞進(jìn)去，從而把這個(gè)模板應(yīng)用在不同的應(yīng)用程序中。 Effel語言中有參數(shù)化類，C+提供了類模板。,10開發(fā)環(huán)境,開發(fā)環(huán)境包括的基本軟件工具： 編輯程序，編譯程序，解釋程序、瀏覽工具、調(diào)試器。 編譯程序代碼效率比解釋程序高 編譯先翻譯成中間語言程序，再翻譯成目標(biāo)

6、代碼 傳統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)造工具(例如UNIX的make)落后了。 例：C+的Visual Studio,12.1.3 選擇面向?qū)ο笳Z言,開發(fā)人員選擇面向?qū)ο笳Z言時(shí)考慮的因素： 1 將來能否占主導(dǎo)地位 2 可重用性 3 類庫和開發(fā)環(huán)境 考慮類庫中具有哪些有價(jià)值的類， 開發(fā)環(huán)境具有方便的編輯工具和瀏覽工具 4 其他因素 培訓(xùn)、技術(shù)支持，開發(fā)工具、開發(fā)平臺(tái)、 發(fā)行平臺(tái)、對(duì)機(jī)器性能和內(nèi)存的要求，集成已有軟件的容易程度。,12.2 程序設(shè)計(jì)風(fēng)格,良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格有利于維護(hù)、擴(kuò)充，重用。 為適應(yīng)面向?qū)ο蠓椒ㄋ赜械母拍疃仨氉裱囊恍┬聹?zhǔn)則。 可重用性，可擴(kuò)展性,12.2.1 提高可重用性,在編碼階段主要是代

7、碼重用 2種代碼重用： 內(nèi)部重用即本項(xiàng)目?jī)?nèi)的代碼重用 外部重用即新項(xiàng)目重用舊項(xiàng)目的代碼 內(nèi)部重用：找出相似部分，用繼承共享它們 外部重用：要精心設(shè)計(jì) 下面是實(shí)現(xiàn)重用的準(zhǔn)則：,1 提高方法的內(nèi)聚,一個(gè)方法應(yīng)該只完成單個(gè)功能，如果一個(gè)方法涉及多個(gè)功能，要進(jìn)行分解。 2 減小方法的規(guī)模 如果某個(gè)方法過大，應(yīng)該把它分解成幾個(gè)小方法。 3 保持方法的一致性 功能相似的方法有一致的名字、參數(shù)特征、返回值類型、使用條件、出錯(cuò)條件等。,4 把策略與實(shí)現(xiàn)分開,兩種方法 做出決策，提供變?cè)⑶夜芾砣仲Y源的方法稱為策略方法。 完成具體操作的方法稱為實(shí)現(xiàn)方法。 策略方法檢查系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，處理出錯(cuò)情況。 實(shí)現(xiàn)方法完

8、成特定處理、實(shí)現(xiàn)算法 為提高可重用性，不要把策略和實(shí)現(xiàn)放在同一個(gè)方法中，算法的核心部分放在實(shí)現(xiàn)方法中。在策略方法中提取出具體參數(shù)，調(diào)用實(shí)現(xiàn)方法。,5 全面覆蓋,針對(duì)輸入條件的各種組合，對(duì)所有能出現(xiàn)的組合寫出方法。 一個(gè)方法要能處理正常值，并能處理空值、極限值、界外值等異常情況。 6 盡量不使用全局變量 盡量降低方法與外界耦合的程度，不使用全局變量是降低耦合的一項(xiàng)主要措施。,7 利用繼承機(jī)制,繼承是實(shí)現(xiàn)共享和提高重用程度的主要途徑 (1)調(diào)用子過程。把公共的代碼分離出來，構(gòu)成一個(gè)被其他方法調(diào)用的公共方法，在基類中定義這個(gè)公共方法，供派生類調(diào)用。 (2)分解因子。從不同類的相似方法中分解出不同的因

9、子(即不同的代碼)，把余下的代碼作為公用方法的公共代碼。在抽象基類中定義公用方法，與多態(tài)性結(jié)合，讓派生類繼承公用方法。,(3) 使用委托,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。(把一類對(duì)象作為另一類對(duì)象的屬性，從而在兩類對(duì)象間建立組合關(guān)系) (4)把代碼封裝在類中。把可以重用的代碼封裝在類中。,12.2.2 提高可擴(kuò)充性,下面是有利于提高可擴(kuò)充性的準(zhǔn)則： 1 封裝實(shí)現(xiàn)策略 把類的實(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，對(duì)外只提供公有接口。 2 不要用一個(gè)方法遍歷多條關(guān)聯(lián)鏈 不要使程序過分復(fù)雜、不易理解、不易修改擴(kuò)充。,3 避免使用多分支語句,

10、不要用DO_CASE語句根據(jù)對(duì)象類型選擇行為。要利用多態(tài)性機(jī)制，根據(jù)對(duì)象當(dāng)前的類型，自動(dòng)決定應(yīng)有的行為。 精心確定公有方法 修改公有方法的代價(jià)比較高，為提高可修改性，降低維護(hù)成本，必須精心設(shè)計(jì)和定義公有方法。私有方法只在類內(nèi)使用，利用私有方法實(shí)現(xiàn)公有方法。,12.2.3 提高健壯性,健壯性就是硬件故障、輸入的數(shù)據(jù)無效或操作錯(cuò)誤等意外環(huán)境下，系統(tǒng)能做出適當(dāng)響應(yīng)的程度。 健壯性不可忽略。 健壯性是不何忽略的質(zhì)量指標(biāo)。 為提高健壯性的幾條準(zhǔn)則,1 預(yù)防用戶的操作錯(cuò)誤,軟件系統(tǒng)必須具有處理用戶操作錯(cuò)誤的能力。當(dāng)用戶輸入錯(cuò)誤時(shí)，給出錯(cuò)誤提示。 2 檢查參數(shù)的合法性 對(duì)公有方法，尤其要檢查參數(shù)的合法性 3

11、 不要預(yù)先確定限制條件 不預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最大容量需求。最好用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。,4 先測(cè)試后優(yōu)化,應(yīng)該在為提高效率而進(jìn)行優(yōu)化前，先測(cè)試程序的性能。 仔細(xì)研究，哪些部分需要重點(diǎn)測(cè)試。 經(jīng)過測(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。,12.3 測(cè)試策略,小型測(cè)試-大型測(cè)試 單元測(cè)試-集成測(cè)試-確認(rèn)測(cè)試-系統(tǒng)測(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。,12.3.1 面向?qū)ο蟮膯卧獪y(cè)試,最小的測(cè)試單元是封裝起來的類和對(duì)象。 一個(gè)類可以包含一組不同的操作，一個(gè)特定的操作可以存在于一組不同的類中。 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)該把操作作為類的一部分來測(cè)試。 例子：超

12、類中定義的一個(gè)操作，多個(gè)子類調(diào)用，測(cè)試時(shí)，要全部測(cè)試這些子類,12.3.2 面向?qū)ο蟮募蓽y(cè)試,自項(xiàng)向下、自底向上、漸增式的集成方法不能用 面向?qū)ο筌浖募蓽y(cè)試主要有下述2種： (1)基于線程的測(cè)試(thread based testing). 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集成起來，分別集成并測(cè)試每個(gè)線程，同時(shí)應(yīng)用回歸測(cè)試以保證沒有產(chǎn)生副作用。,12.3.2 面向?qū)ο蟮募蓽y(cè)試,獨(dú)立類：不使用服務(wù)器類的那些類 (2)基于使用的測(cè)試(use based testing). 首選測(cè)試獨(dú)立類，把獨(dú)立類都測(cè)試完后，再測(cè)試使用獨(dú)立類的下一個(gè)層次的類(稱為依賴類)。對(duì)依賴類一層一層的測(cè)試

13、下去，直至把整個(gè)軟件系統(tǒng)構(gòu)造完為止。 注意測(cè)試不同類之間的協(xié)作錯(cuò)誤，采用集群測(cè)試的方法。,12.3.3 面向?qū)ο蟮拇_認(rèn)測(cè)試,確認(rèn)測(cè)試：保證軟件確實(shí)滿足用戶需求而進(jìn)行的測(cè)試。驗(yàn)證系統(tǒng)功能和性能的有效性。 面向?qū)ο蟮拇_認(rèn)測(cè)試檢查用戶的輸入和輸出。為了導(dǎo)出測(cè)試用例，須認(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)用戶交互需求錯(cuò)誤的場(chǎng)景。 可用黑盒測(cè)試方法設(shè)計(jì)測(cè)試用例。,12.4 設(shè)計(jì)測(cè)試用例,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。 關(guān)注重點(diǎn)：設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)牟僮餍蛄幸詸z查類的狀態(tài)。 12.4.1 測(cè)試類的方法 面向?qū)ο筌浖男⌒蜏y(cè)試著重測(cè)試單個(gè)類和類中封裝的方法。 測(cè)試方法：隨機(jī)

14、測(cè)試、劃分測(cè)試、基于故障的測(cè)試。,1 隨機(jī)測(cè)試,將完成行為的各種操作，隨機(jī)地產(chǎn)生它們的操作序列，以該操作序列測(cè)試系統(tǒng)。 例子：銀行應(yīng)用系統(tǒng)的帳戶類有下列操作： Open, setup, deposit, withdraw, balance, summarize, creditLimit, close. 限制是：第1個(gè)操作是open, 最后一個(gè)是close 隨機(jī)產(chǎn)生的測(cè)試用例： 1：open setup deposit deposit balance summarize withdraw close 2: open setup deposit withdraw deposit balance c

15、reditLimit withdraw close,2 劃分測(cè)試,目的：減少測(cè)試類時(shí)需要的測(cè)試用例的數(shù)量 先分為輸入，輸出類 劃分類別的方法 (1) 基于狀態(tài)的劃分 根據(jù)類操作改變類狀態(tài)的能力來劃分類操作 例子： P1: open setup deposit deposit withdraw withdraw close P2: open setup deposit summarize creditLimit withdraw close,(1) 基于狀態(tài)的劃分 根據(jù)類操作改變類狀態(tài)的能力來劃分類操作 例子： 狀態(tài)操作：deposit, withdraw 非狀態(tài)操作: balance, sum

16、marize, creditLimit 改變狀態(tài)測(cè)試P1: open setup deposit deposit withdraw withdraw close 不改變狀態(tài)測(cè)試P2: open setup deposit summarize creditLimit withdraw close,(2)基于屬性的劃分,根據(jù)類操作使用的屬性來劃分操作 例子：基于balance定義劃分 使用balance操作 修改balance操作 與balance無關(guān)的操作 (3)基于功能的劃分 根據(jù)類操作完成的功能來劃分操作 例子：初始化(open, setup),計(jì)算(deposit, withdraw) 查

17、詢(balance, summarize,creditLimit), 終止(close),3 基于故障的測(cè)試,首選推測(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。 推測(cè)錯(cuò)誤：仔細(xì)研究分析模型和設(shè)計(jì)模型,12.4.2 集成測(cè)試方法,對(duì)類間協(xié)作進(jìn)行測(cè)試 和測(cè)試單個(gè)類相似，可以使用隨機(jī)測(cè)試、劃分測(cè)試、基于情景的測(cè)試、行為測(cè)試 1 多類測(cè)試 生成多個(gè)類的隨機(jī)測(cè)試用例的步驟： (1)對(duì)每個(gè)客戶類，使用類操作符列表來生成一系列隨機(jī)測(cè)試序列。這些操作符向服務(wù)器類實(shí)例發(fā)送消息。,(2)對(duì)所生成的每個(gè)消息，確定協(xié)作類和在服務(wù)器對(duì)象中的對(duì)應(yīng)操作。 (3)對(duì)服務(wù)器對(duì)象中的每個(gè)操作符，確定傳遞的消息。

18、 (4)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。,測(cè)試用例： R3：verifyAcct verifyPIN depositRep 為找到測(cè)試涉及的協(xié)作者，考慮每個(gè)操作相關(guān)聯(lián)的消息。 Bank & ValidationInfo 執(zhí)行verifyAcct, verifyPIN Bank & Account 執(zhí)行depositReq 協(xié)作的新測(cè)試用例是： R4: verifyAcctbank validAcctvalidation verifyPINbank validPINvalidation depositReq depositaccount,2 從動(dòng)態(tài)模型導(dǎo)出測(cè)試用例,使用類的狀態(tài)圖導(dǎo)出測(cè)試類的動(dòng)態(tài)行為