軟件工程導論class18面向對象實現(xiàn).ppt

1、軟件工程導論第18課,第12章 面向對象實現(xiàn),第12章 面向對象實現(xiàn),2項主要工作： (1)把面向對象設計結果翻譯成用某種程序語言書寫的面向對象程序， (2)測試并調試面向對象程序 采用的語言的特點和程序設計風格影響程序的可靠性、可重用性和維護 封裝、繼承、多態(tài)給測試帶來新特點，要進一步探索更有效的測試方法,12.1 程序設計語言,面向對象設計的結果可以用面向對象語言，也可以用非面向對象語言實現(xiàn)。 非面向對象語言實現(xiàn)困難比較多。 語言選擇要考慮功能的強大，便于實現(xiàn)面向對象概念，可重用性和可維護性 好的語言會有以下優(yōu)點：,12.1 程序設計語言,1 一致的表示方法 一致的表示方法應該從問題域到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，有利于維護人理解軟件的各種配置。 2 可重用性 OOA，OOD，OOP的結果都可以重用。,12.1 程序設計語言,3 可維護性 實際情況是：維護人員最終面對的只有源程序本身，沒有文檔。 在選擇編程語言時，要選擇能最好地表達問題域語義的，便于維護人員理解程序和維護 最好選用面向對象語言,12.1.2 面向對象語言的技術特點,面向對象語言 20世紀50年代 LISP語言 動態(tài)聯(lián)編 20世紀60年代 SIMULA語言 類，繼承 20世紀70年代 Modula_2, Ada 抽象 20世紀80年代 Smalltalk, Ei

3、ffel 過程語言上增加面向對象機制 C+ 面向對象語言的技術特點如下：,1 支持類與對象概念的機制,用戶動態(tài)創(chuàng)建對象，用指針引用動態(tài)創(chuàng)建的對象。 系統(tǒng)必須進行動態(tài)內存管理，分配和釋放內存。不釋放會用盡內存。 自動回收，有時系統(tǒng)回收不太好。 C+采用析構函數的方式釋放內存。,2 實現(xiàn)整體-部分(聚集)結構的機制,2種方法實現(xiàn)整體-部分結構 使用指針的方式，和獨立的關聯(lián)方式 3 實現(xiàn)一般特殊結構的機制(泛化) 實現(xiàn)繼承機制，解決名字沖突的機制。 名字沖突就是重名問題， 盡是避免名字沖突,4 實現(xiàn)屬性和服務的機制,實現(xiàn)屬性的機制考慮問題：支持實例連接的機制，屬性的可見性控制，對屬性值的約束。 服務

4、考慮的因素：支持消息連接的機制，控制服務可見性的機制，動態(tài)聯(lián)編。 動態(tài)聯(lián)編：系統(tǒng)在運行過程中，當需要執(zhí)行一個特定服務的時候，選擇實現(xiàn)該服務的適當算法。虛函數是動態(tài)聯(lián)編。,5 類型檢查,弱類型：僅要求每個變量或屬性隸屬于一個對象 強類型：語法規(guī)定每個變量或屬性必須準確地隸屬于某個特定的類 Smalltalk是無類型語言，C+是強類型 強類型的優(yōu)點：有利于在編譯時發(fā)現(xiàn)錯誤； 增加了優(yōu)化的可能性。,6 類庫,大多數面向對象語言都提供實用的類庫。 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據結構類，把這些類稱為包容類 關聯(lián)類，接口類，用戶界面類,7 效率,面向對象的程序效率并不低。 類庫中

5、的算法和數據結構更先進，代碼更精巧。 類的動態(tài)聯(lián)編查找方法經過優(yōu)化，速度快。 8 持久保存對象 保存數據的方法，保存數據用于傳遞數據，恢復數據。 人工進行數據保存，保存數據的類,9 參數化類,一些軟件元素，功能相同，處理對象不同。 參數化類就是使用一個或多個類型去參數化一個類的機制。 程序員先定義一個參數化的類模板，然后把數據類型作為參數傳遞進去，從而把這個模板應用在不同的應用程序中。 Effel語言中有參數化類，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

6、代碼 傳統(tǒng)的系統(tǒng)構造工具(例如UNIX的make)落后了。 例：C+的Visual Studio,12.1.3 選擇面向對象語言,開發(fā)人員選擇面向對象語言時考慮的因素： 1 將來能否占主導地位 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、技術支持，開發(fā)工具、開發(fā)平臺、 發(fā)行平臺、對機器性能和內存的要求，集成已有軟件的容易程度。,12.2 程序設計風格,良好的程序設計風格有利于維護、擴充，重用。 為適應面向對象方法所特有的概念而必須遵循的一些新準則。 可重用性，可擴展性,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： 內部重用即本項目內的代碼重用 外部重用即新項目重用舊項目的代碼 內部重用：找出相似部分，用繼承共享它們 外部重用：要精心設計 下面是實現(xiàn)重用的準則：,1 提高方法的內聚,一個方法應該只完成單個功能，如果一個方法涉及多個功能，要進行分解。 2 減小方法的規(guī)模 如果某個方法過大，應該把它分解成幾個小方法。 3 保持方法的一致性 功能相似的方法有一致的名字、參數特征、返回值類型、使用條件、出錯條件等。,4 把策略與實現(xiàn)分開,兩種方法 做出決策，提供變元，并且管理全局資源的方法稱為策略方法。 完成具體操作的方法稱為實現(xiàn)方法。 策略方法檢查系統(tǒng)運行狀態(tài)，處理出錯情況。 實現(xiàn)方法完

8、成特定處理、實現(xiàn)算法 為提高可重用性，不要把策略和實現(xiàn)放在同一個方法中，算法的核心部分放在實現(xiàn)方法中。在策略方法中提取出具體參數，調用實現(xiàn)方法。,5 全面覆蓋,針對輸入條件的各種組合，對所有能出現(xiàn)的組合寫出方法。 一個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主要措施。,7 利用繼承機制,繼承是實現(xiàn)共享和提高重用程度的主要途徑 (1)調用子過程。把公共的代碼分離出來，構成一個被其他方法調用的公共方法，在基類中定義這個公共方法，供派生類調用。 (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)性結合，讓派生類繼承公用方法。,(3) 使用委托,當邏輯上不存在一般-特殊關系時，為重用已有的代碼，可以利用委托機制。(把一類對象作為另一類對象的屬性，從而在兩類對象間建立組合關系) (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 提高可擴充性,下面是有利于提高可擴充性的準則： 1 封裝實現(xiàn)策略 把類的實現(xiàn)策略(包括描述屬性的數據結構，修改屬性的算法等)封裝起來，對外只提供公有接口。 2 不要用一個方法遍歷多條關聯(lián)鏈 不要使程序過分復雜、不易理解、不易修改擴充。,3 避免使用多分支語句,

10、不要用DO_CASE語句根據對象類型選擇行為。要利用多態(tài)性機制，根據對象當前的類型，自動決定應有的行為。 精心確定公有方法 修改公有方法的代價比較高，為提高可修改性，降低維護成本，必須精心設計和定義公有方法。私有方法只在類內使用，利用私有方法實現(xiàn)公有方法。,12.2.3 提高健壯性,健壯性就是硬件故障、輸入的數據無效或操作錯誤等意外環(huán)境下，系統(tǒng)能做出適當響應的程度。 健壯性不可忽略。 健壯性是不何忽略的質量指標。 為提高健壯性的幾條準則,1 預防用戶的操作錯誤,軟件系統(tǒng)必須具有處理用戶操作錯誤的能力。當用戶輸入錯誤時，給出錯誤提示。 2 檢查參數的合法性 對公有方法，尤其要檢查參數的合法性 3

11、 不要預先確定限制條件 不預先設定數據結構的最大容量需求。最好用動態(tài)內存分配。,4 先測試后優(yōu)化,應該在為提高效率而進行優(yōu)化前，先測試程序的性能。 仔細研究，哪些部分需要重點測試。 經過測試，合理地確定為提高性能應該著重優(yōu)化的關鍵部分。,12.3 測試策略,小型測試-大型測試 單元測試-集成測試-確認測試-系統(tǒng)測試 測試面向對象軟件時，不能再孤立地測試單個操作。,12.3.1 面向對象的單元測試,最小的測試單元是封裝起來的類和對象。 一個類可以包含一組不同的操作，一個特定的操作可以存在于一組不同的類中。 測試面向對象軟件時，不能再孤立地測試單個操作，而應該把操作作為類的一部分來測試。 例子：超

12、類中定義的一個操作，多個子類調用，測試時，要全部測試這些子類,12.3.2 面向對象的集成測試,自項向下、自底向上、漸增式的集成方法不能用 面向對象軟件的集成測試主要有下述2種： (1)基于線程的測試(thread based testing). 把響應系統(tǒng)的一個輸入或一個事件所需要的那些類集成起來，分別集成并測試每個線程，同時應用回歸測試以保證沒有產生副作用。,12.3.2 面向對象的集成測試,獨立類：不使用服務器類的那些類 (2)基于使用的測試(use based testing). 首選測試獨立類，把獨立類都測試完后，再測試使用獨立類的下一個層次的類(稱為依賴類)。對依賴類一層一層的測試

13、下去，直至把整個軟件系統(tǒng)構造完為止。 注意測試不同類之間的協(xié)作錯誤，采用集群測試的方法。,12.3.3 面向對象的確認測試,確認測試：保證軟件確實滿足用戶需求而進行的測試。驗證系統(tǒng)功能和性能的有效性。 面向對象的確認測試檢查用戶的輸入和輸出。為了導出測試用例，須認真研究動態(tài)模型和描述系統(tǒng)行為的腳本，以確定最可能發(fā)現(xiàn)用戶交互需求錯誤的場景。 可用黑盒測試方法設計測試用例。,12.4 設計測試用例,面向對象軟件的測試用例的設計方法，還處于研究、發(fā)展階段。 關注重點：設計適當的操作序列以檢查類的狀態(tài)。 12.4.1 測試類的方法 面向對象軟件的小型測試著重測試單個類和類中封裝的方法。 測試方法：隨機

14、測試、劃分測試、基于故障的測試。,1 隨機測試,將完成行為的各種操作，隨機地產生它們的操作序列，以該操作序列測試系統(tǒng)。 例子：銀行應用系統(tǒng)的帳戶類有下列操作： Open, setup, deposit, withdraw, balance, summarize, creditLimit, close. 限制是：第1個操作是open, 最后一個是close 隨機產生的測試用例： 1：open setup deposit deposit balance summarize withdraw close 2: open setup deposit withdraw deposit balance c

15、reditLimit withdraw close,2 劃分測試,目的：減少測試類時需要的測試用例的數量 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)測試P1: open setup deposit deposit withdraw withdraw close 不改變狀態(tài)測試P2: open setup deposit summarize creditLimit withdraw close,(2)基于屬性的劃分,根據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無關的操作 (3)基于功能的劃分 根據類操作完成的功能來劃分操作 例子：初始化(open, setup),計算(deposit, withdraw) 查

17、詢(balance, summarize,creditLimit), 終止(close),3 基于故障的測試,首選推測軟件中可能有的錯誤，然后設計出最可能發(fā)現(xiàn)這些錯誤的測試用例。 推測錯誤：仔細研究分析模型和設計模型,12.4.2 集成測試方法,對類間協(xié)作進行測試 和測試單個類相似，可以使用隨機測試、劃分測試、基于情景的測試、行為測試 1 多類測試 生成多個類的隨機測試用例的步驟： (1)對每個客戶類，使用類操作符列表來生成一系列隨機測試序列。這些操作符向服務器類實例發(fā)送消息。,(2)對所生成的每個消息，確定協(xié)作類和在服務器對象中的對應操作。 (3)對服務器對象中的每個操作符，確定傳遞的消息。

18、 (4)對每個消息，確定下一層被調用的操作符，并把這些操作符結合進測試序列中。,測試用例： R3：verifyAcct verifyPIN depositRep 為找到測試涉及的協(xié)作者，考慮每個操作相關聯(lián)的消息。 Bank & ValidationInfo 執(zhí)行verifyAcct, verifyPIN Bank & Account 執(zhí)行depositReq 協(xié)作的新測試用例是： R4: verifyAcctbank validAcctvalidation verifyPINbank validPINvalidation depositReq depositaccount,2 從動態(tài)模型導出測試用例,使用類的狀態(tài)圖導出測試類的動態(tài)行為