自顶向下与自底向上实现

1、自顶向下与自底向上实现自顶向下与自底向上实现沃德软件 2013 年 04 月 22 日 刚开始程序设计的学生和程序员一般采用“大突击”方法建造 软件，其中每个模块均独立编码。 一旦整个系统均已被编码， 将各单个模块包装集成在一起，并观察运行情况。这种情况 带来灾难性的失败。在采用“大突击”方法建造的软件中寻找 错误，如果不是不可能的，那也是极端困难的。“大突击”方 法不值得推荐，应该避免使用。 在自顶向下实现中，从模 块层次的顶层开始，逐步往下层进行。一旦论及面向对象系 统，自顶向下意味着实现执行开始的那个类（包括 main （） 或 init （）方法的类） 。在实现该类当中，开始于 mai

2、n （）或 init （）方法本身，一个桩程序（ stub ）是虚方法（ dummy methok ）或虚拟类（ dummy class ）。所谓桩程序就是简化 模拟较低层次模块功能的虚拟子程序。一个虚拟方法是这样 的一种方法，其实体未编码，尚未完全发挥作用。一个虚拟 类包含了所有必需的构造函数，伴随着别的必要的虚拟方法， 来测试初始类，其中方法体是不完整的。 例如，假设决定 待实现的图书馆管理系统 LMS 的第一段是一个小应用程序， 它允许键入图书馆已获得的新资源对象的相关信息。为实现 这样的一个简单的小应用程序， 需要三个类，如图 7.2 所示。NewSourceApp 类是该小应用程序的

3、子类；后者是 Java 的 标准部分，其主要目的是为进入新资源信息提供一个图形用 户界面（ GUI ）。执行开始于该类，接着实现也从此处开始。 一个 Resource 对象由 NewSourceApp 创建， 所需信息是由 用户进入时通过 GUI 提供的。一旦成功创建了 Resource 对 象，将此加入到 Library Database 对象中永久存储。为了开 始实现 LMS 的此项功能，为这三个类编码赋予所需要的并 且熟悉的实例变量和方法。这些方法实际上仍无指令。例如 Library Database 类的 CheckDuplicates （）方法是： 这些 方法是桩程序。 NewSou

4、rceApp 类的细节留待下一步实现。 开始于 init （）方法中 GUI 的建造，测试 GUI 以保证看起来 是想要的。 然后， 运行 NewSourceApp 类的其他方法。 这种 情形仅有一个其他方法 actionperformed （），正是此方 法创建了 Resource 对象，调用适当的方法以将此加入到 Library Database ，一旦完成 NewSourceApp 类的编码，最 后编码和测试 Library Database 类。本例中，以自顶向下模 式进行实现（和测试） 。 在自底向上实现中，建造软件开始 于类继承层次的底层，当然不必是自顶向下顺序的严格逆转。 首先编

5、码和测试的类是那些仅分配或调用原始类或已定义 类的类。先编码的类接近完成，只是目前仍未编写应用它们 的那些类。因此必须创建调用底层模块的驱动程序或方法以 测试他们。实现过程通过较高层类的实现向上进行。这里定 义较高层类未分配或调用原始类型、已定义类或已测试过的 类。这个过程不断进行直至实现和测试了所有的类。 如果 想以自底向上的方式实现一个用户添加新资源的能力，也许 会首先实现和测试 Resource 类。这个类的测试需要写一个 驱动程序类，附带创建 Resource 对象的方法。该驱动程序 类必须展示 Resource 对象，确定是否真正被创建。一旦抛 开了驱动程序类，便认为 Resourc

6、e 类已真正被编码。一旦 已编码和测试 Resource 类，便开始实现 Library Database 类，又一次为测试创建一个驱动类。最后，实现和测试 NewSourceApp 类。 不幸的是，自底向上实现和测试并不 总是与自顶向下过程一样得到良好定义。存在如下这种情形： 下一个待实现的类不仅需要一个驱动程序类，而且还需要一 个或多个桩程序。因为类间的相互引用，所以出现了这种需 求。图 7.3 给出了这种类间相互引用的例子，由于需要创建 桩程序而导致编码类序列的复杂化。 注意：在图中， 类 M1、 M2 和 M3 中每一个类均包含对其他两个类的引用。因此， 对第一个类进行编码需要两个桩程序类，第二个类需要一个 桩程序类，最后一个不需要程序类。实际次序随意，但可能 受到各种实现类难易程度的影响。 当软件自顶向下实现时， 测试高层模块需要创建代表低层模块的桩程序。桩程序的使 用意味着测试以自顶向下方式进行。如果软件由自底向上实 现，测试低层模块需要创建代表高层模块的驱动程序。驱动 程序的使用意味着测试以自底向上方式进行。是以自顶向下 方式还是自底向上方式实现系统的决策影响系统模块的实 现和测试顺序。 不论是自顶向下方式还是自底向上方式， 均是增量开发( incremental development )的例子。系统是 一点一点地