软件工程导论class18面向对象实现.ppt

1、软件工程导论第18课,第12章 面向对象实现,第12章 面向对象实现,2项主要工作： (1)把面向对象设计结果翻译成用某种程序语言书写的面向对象程序， (2)测试并调试面向对象程序 采用的语言的特点和程序设计风格影响程序的可靠性、可重用性和维护 封装、继承、多态给测试带来新特点，要进一步探索更有效的测试方法,12.1 程序设计语言,面向对象设计的结果可以用面向对象语言，也可以用非面向对象语言实现。 非面向对象语言实现困难比较多。 语言选择要考虑功能的强大，便于实现面向对象概念，可重用性和可维护性 好的语言会有以下优点：,12.1 程序设计语言,1 一致的表示方法 一致的表示方法应该从问题域到O

2、OA，OOD，OOP始终稳定不变。 有利于在软件开发过程中始终使用统一的概念，有利于维护人理解软件的各种配置。 2 可重用性 OOA，OOD，OOP的结果都可以重用。,12.1 程序设计语言,3 可维护性 实际情况是：维护人员最终面对的只有源程序本身，没有文档。 在选择编程语言时，要选择能最好地表达问题域语义的，便于维护人员理解程序和维护 最好选用面向对象语言,12.1.2 面向对象语言的技术特点,面向对象语言 20世纪50年代 LISP语言 动态联编 20世纪60年代 SIMULA语言 类，继承 20世纪70年代 Modula_2, Ada 抽象 20世纪80年代 Smalltalk, Ei

3、ffel 过程语言上增加面向对象机制 C+ 面向对象语言的技术特点如下：,1 支持类与对象概念的机制,用户动态创建对象，用指针引用动态创建的对象。 系统必须进行动态内存管理，分配和释放内存。不释放会用尽内存。 自动回收，有时系统回收不太好。 C+采用析构函数的方式释放内存。,2 实现整体-部分(聚集)结构的机制,2种方法实现整体-部分结构 使用指针的方式，和独立的关联方式 3 实现一般特殊结构的机制(泛化) 实现继承机制，解决名字冲突的机制。 名字冲突就是重名问题， 尽是避免名字冲突,4 实现属性和服务的机制,实现属性的机制考虑问题：支持实例连接的机制，属性的可见性控制，对属性值的约束。 服务

4、考虑的因素：支持消息连接的机制，控制服务可见性的机制，动态联编。 动态联编：系统在运行过程中，当需要执行一个特定服务的时候，选择实现该服务的适当算法。虚函数是动态联编。,5 类型检查,弱类型：仅要求每个变量或属性隶属于一个对象 强类型：语法规定每个变量或属性必须准确地隶属于某个特定的类 Smalltalk是无类型语言，C+是强类型 强类型的优点：有利于在编译时发现错误； 增加了优化的可能性。,6 类库,大多数面向对象语言都提供实用的类库。 编译系统提供类库。 类库增加重用性 类库中包含通用的数据结构类，把这些类称为包容类 关联类，接口类，用户界面类,7 效率,面向对象的程序效率并不低。 类库中

5、的算法和数据结构更先进，代码更精巧。 类的动态联编查找方法经过优化，速度快。 8 持久保存对象 保存数据的方法，保存数据用于传递数据，恢复数据。 人工进行数据保存，保存数据的类,9 参数化类,一些软件元素，功能相同，处理对象不同。 参数化类就是使用一个或多个类型去参数化一个类的机制。 程序员先定义一个参数化的类模板，然后把数据类型作为参数传递进去，从而把这个模板应用在不同的应用程序中。 Effel语言中有参数化类，C+提供了类模板。,10开发环境,开发环境包括的基本软件工具： 编辑程序，编译程序，解释程序、浏览工具、调试器。 编译程序代码效率比解释程序高 编译先翻译成中间语言程序，再翻译成目标

6、代码 传统的系统构造工具(例如UNIX的make)落后了。 例：C+的Visual Studio,12.1.3 选择面向对象语言,开发人员选择面向对象语言时考虑的因素： 1 将来能否占主导地位 2 可重用性 3 类库和开发环境 考虑类库中具有哪些有价值的类， 开发环境具有方便的编辑工具和浏览工具 4 其他因素 培训、技术支持，开发工具、开发平台、 发行平台、对机器性能和内存的要求，集成已有软件的容易程度。,12.2 程序设计风格,良好的程序设计风格有利于维护、扩充，重用。 为适应面向对象方法所特有的概念而必须遵循的一些新准则。 可重用性，可扩展性,12.2.1 提高可重用性,在编码阶段主要是代

7、码重用 2种代码重用： 内部重用即本项目内的代码重用 外部重用即新项目重用旧项目的代码 内部重用：找出相似部分，用继承共享它们 外部重用：要精心设计 下面是实现重用的准则：,1 提高方法的内聚,一个方法应该只完成单个功能，如果一个方法涉及多个功能，要进行分解。 2 减小方法的规模 如果某个方法过大，应该把它分解成几个小方法。 3 保持方法的一致性 功能相似的方法有一致的名字、参数特征、返回值类型、使用条件、出错条件等。,4 把策略与实现分开,两种方法 做出决策，提供变元，并且管理全局资源的方法称为策略方法。 完成具体操作的方法称为实现方法。 策略方法检查系统运行状态，处理出错情况。 实现方法完

8、成特定处理、实现算法 为提高可重用性，不要把策略和实现放在同一个方法中，算法的核心部分放在实现方法中。在策略方法中提取出具体参数，调用实现方法。,5 全面覆盖,针对输入条件的各种组合，对所有能出现的组合写出方法。 一个方法要能处理正常值，并能处理空值、极限值、界外值等异常情况。 6 尽量不使用全局变量 尽量降低方法与外界耦合的程度，不使用全局变量是降低耦合的一项主要措施。,7 利用继承机制,继承是实现共享和提高重用程度的主要途径 (1)调用子过程。把公共的代码分离出来，构成一个被其他方法调用的公共方法，在基类中定义这个公共方法，供派生类调用。 (2)分解因子。从不同类的相似方法中分解出不同的因

9、子(即不同的代码)，把余下的代码作为公用方法的公共代码。在抽象基类中定义公用方法，与多态性结合，让派生类继承公用方法。,(3) 使用委托,当逻辑上不存在一般-特殊关系时，为重用已有的代码，可以利用委托机制。(把一类对象作为另一类对象的属性，从而在两类对象间建立组合关系) (4)把代码封装在类中。把可以重用的代码封装在类中。,12.2.2 提高可扩充性,下面是有利于提高可扩充性的准则： 1 封装实现策略 把类的实现策略(包括描述属性的数据结构，修改属性的算法等)封装起来，对外只提供公有接口。 2 不要用一个方法遍历多条关联链 不要使程序过分复杂、不易理解、不易修改扩充。,3 避免使用多分支语句,

10、不要用DO_CASE语句根据对象类型选择行为。要利用多态性机制，根据对象当前的类型，自动决定应有的行为。 精心确定公有方法 修改公有方法的代价比较高，为提高可修改性，降低维护成本，必须精心设计和定义公有方法。私有方法只在类内使用，利用私有方法实现公有方法。,12.2.3 提高健壮性,健壮性就是硬件故障、输入的数据无效或操作错误等意外环境下，系统能做出适当响应的程度。 健壮性不可忽略。 健壮性是不何忽略的质量指标。 为提高健壮性的几条准则,1 预防用户的操作错误,软件系统必须具有处理用户操作错误的能力。当用户输入错误时，给出错误提示。 2 检查参数的合法性 对公有方法，尤其要检查参数的合法性 3

11、 不要预先确定限制条件 不预先设定数据结构的最大容量需求。最好用动态内存分配。,4 先测试后优化,应该在为提高效率而进行优化前，先测试程序的性能。 仔细研究，哪些部分需要重点测试。 经过测试，合理地确定为提高性能应该着重优化的关键部分。,12.3 测试策略,小型测试-大型测试 单元测试-集成测试-确认测试-系统测试 测试面向对象软件时，不能再孤立地测试单个操作。,12.3.1 面向对象的单元测试,最小的测试单元是封装起来的类和对象。 一个类可以包含一组不同的操作，一个特定的操作可以存在于一组不同的类中。 测试面向对象软件时，不能再孤立地测试单个操作，而应该把操作作为类的一部分来测试。 例子：超

12、类中定义的一个操作，多个子类调用，测试时，要全部测试这些子类,12.3.2 面向对象的集成测试,自项向下、自底向上、渐增式的集成方法不能用 面向对象软件的集成测试主要有下述2种： (1)基于线程的测试(thread based testing). 把响应系统的一个输入或一个事件所需要的那些类集成起来，分别集成并测试每个线程，同时应用回归测试以保证没有产生副作用。,12.3.2 面向对象的集成测试,独立类：不使用服务器类的那些类 (2)基于使用的测试(use based testing). 首选测试独立类，把独立类都测试完后，再测试使用独立类的下一个层次的类(称为依赖类)。对依赖类一层一层的测试

13、下去，直至把整个软件系统构造完为止。 注意测试不同类之间的协作错误，采用集群测试的方法。,12.3.3 面向对象的确认测试,确认测试：保证软件确实满足用户需求而进行的测试。验证系统功能和性能的有效性。 面向对象的确认测试检查用户的输入和输出。为了导出测试用例，须认真研究动态模型和描述系统行为的脚本，以确定最可能发现用户交互需求错误的场景。 可用黑盒测试方法设计测试用例。,12.4 设计测试用例,面向对象软件的测试用例的设计方法，还处于研究、发展阶段。 关注重点：设计适当的操作序列以检查类的状态。 12.4.1 测试类的方法 面向对象软件的小型测试着重测试单个类和类中封装的方法。 测试方法：随机

14、测试、划分测试、基于故障的测试。,1 随机测试,将完成行为的各种操作，随机地产生它们的操作序列，以该操作序列测试系统。 例子：银行应用系统的帐户类有下列操作： Open, setup, deposit, withdraw, balance, summarize, creditLimit, close. 限制是：第1个操作是open, 最后一个是close 随机产生的测试用例： 1：open setup deposit deposit balance summarize withdraw close 2: open setup deposit withdraw deposit balance c

15、reditLimit withdraw close,2 划分测试,目的：减少测试类时需要的测试用例的数量 先分为输入，输出类 划分类别的方法 (1) 基于状态的划分 根据类操作改变类状态的能力来划分类操作 例子： P1: open setup deposit deposit withdraw withdraw close P2: open setup deposit summarize creditLimit withdraw close,(1) 基于状态的划分 根据类操作改变类状态的能力来划分类操作 例子： 状态操作：deposit, withdraw 非状态操作: balance, sum

16、marize, creditLimit 改变状态测试P1: open setup deposit deposit withdraw withdraw close 不改变状态测试P2: open setup deposit summarize creditLimit withdraw close,(2)基于属性的划分,根据类操作使用的属性来划分操作 例子：基于balance定义划分 使用balance操作 修改balance操作 与balance无关的操作 (3)基于功能的划分 根据类操作完成的功能来划分操作 例子：初始化(open, setup),计算(deposit, withdraw) 查

17、询(balance, summarize,creditLimit), 终止(close),3 基于故障的测试,首选推测软件中可能有的错误，然后设计出最可能发现这些错误的测试用例。 推测错误：仔细研究分析模型和设计模型,12.4.2 集成测试方法,对类间协作进行测试 和测试单个类相似，可以使用随机测试、划分测试、基于情景的测试、行为测试 1 多类测试 生成多个类的随机测试用例的步骤： (1)对每个客户类，使用类操作符列表来生成一系列随机测试序列。这些操作符向服务器类实例发送消息。,(2)对所生成的每个消息，确定协作类和在服务器对象中的对应操作。 (3)对服务器对象中的每个操作符，确定传递的消息。

18、 (4)对每个消息，确定下一层被调用的操作符，并把这些操作符结合进测试序列中。,测试用例： R3：verifyAcct verifyPIN depositRep 为找到测试涉及的协作者，考虑每个操作相关联的消息。 Bank & ValidationInfo 执行verifyAcct, verifyPIN Bank & Account 执行depositReq 协作的新测试用例是： R4: verifyAcctbank validAcctvalidation verifyPINbank validPINvalidation depositReq depositaccount,2 从动态模型导出测试用例,使用类的状态图导出测试类的动态行为