第九章軟件工程面向?qū)ο髮崿F(xiàn)

第9章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)兩項工作：◆

將面向?qū)ο蟮脑O(shè)計結(jié)果翻譯成用某種程序設(shè)計語言編寫的面向

對象程序；◆

測試并調(diào)試面向?qū)ο蟮某绦颉Ｙ|(zhì)量：面向?qū)ο蟪绦虻馁|(zhì)量←面向?qū)ο笤O(shè)計的質(zhì)量。程序設(shè)計語言的特點(diǎn)和程序設(shè)計風(fēng)格，對程序的可靠性、可重用性和可維護(hù)性也會產(chǎn)生較大影響。測試：同樣是保證軟件可靠性的主要措施；目標(biāo)同樣也是用盡可能低的測試成本和盡可能少的測試方案（用例），發(fā)現(xiàn)盡可能多的錯誤。但，封裝、繼承和多態(tài)等機(jī)制，帶來一些新特點(diǎn)，增加了測試和調(diào)試的難度。需通過實踐，探索適合的、更好的測試方法。一、程序設(shè)計語言1、面向?qū)ο笳Z言的優(yōu)點(diǎn)（略）2、面向?qū)ο笳Z言的技術(shù)特點(diǎn)（略）3、面向?qū)ο笳Z言的選擇考慮的因素：①將來是否占主導(dǎo)地位經(jīng)濟(jì)因素，而非技術(shù)因素。②可重用性目的&優(yōu)點(diǎn)：提高軟件生產(chǎn)率。優(yōu)先選用：完整、準(zhǔn)確表達(dá)問題域語義的面向?qū)ο笳Z言。③類庫和開發(fā)環(huán)境

語言、開發(fā)環(huán)境和類庫三因素的綜合，共同決定了可重用性?？紤]類庫時，不僅應(yīng)考慮語言是否提供了類庫，還應(yīng)考慮類庫中提供了哪些有價值的類。隨著類庫的日益成熟和豐富，需要開發(fā)人員自己編寫的代碼將越來越少。為便于積累可重用的類和重用已有的類，在開發(fā)環(huán)境中，除提供基本軟件工具外，還應(yīng)提供使用方便的類庫編輯工具和瀏覽工具。（類庫瀏覽工具應(yīng)具有較強(qiáng)的聯(lián)想功能）④其他因素●

對用戶學(xué)習(xí)面向?qū)ο蠹夹g(shù)所能提供的培訓(xùn)服務(wù)；●

在使用這個面向?qū)ο笳Z言期間能提供的技術(shù)支持；●

能提供給開發(fā)人員使用的開發(fā)工具、開發(fā)平臺、發(fā)行平臺，對機(jī)器性能和內(nèi)存的需求，集成已有軟件的容易程度等。二、程序設(shè)計風(fēng)格

實踐證明，良好的程序設(shè)計風(fēng)格對保證程序質(zhì)量非常重要，特別是對面向?qū)ο蟮膶崿F(xiàn)而言更為重要，不僅能明顯減少系統(tǒng)維護(hù)或擴(kuò)充的開銷，而且有助于在新系統(tǒng)中重用已有的程序代碼。良好的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計風(fēng)格，既包括傳統(tǒng)的程序設(shè)計風(fēng)格準(zhǔn)則，也包括為適應(yīng)面向?qū)ο蠓椒ㄋ赜械母拍睿ㄈ缋^承性）而必須遵循的一些新準(zhǔn)則。1、提高可重用性是面向?qū)ο蠓椒ǖ囊粋€主要目標(biāo)。軟件重用有多個層次，在編碼階段主要考慮“代碼重用”。兩種代碼重用方式：◆本項目內(nèi)的代碼重用（內(nèi)部重用）針對設(shè)計中相同或相似部分，利用繼承機(jī)制實現(xiàn)共享?！粜马椖恐赜门f項目的代碼（外部重用）著眼長遠(yuǎn)，反復(fù)考慮、精心設(shè)計。

主要準(zhǔn)則：①提高方法的內(nèi)聚一個方法（服務(wù)）應(yīng)只完成單個功能，若某個方法涉及兩個或多個不相關(guān)的功能，則應(yīng)將其分解為幾個更小的方法。②減小方法的規(guī)模若某個方法規(guī)模過大（代碼長度超過一頁紙），即應(yīng)將其分解為幾個更小的方法。③保持方法的一致性一般而言，功能相似的方法應(yīng)有一致的名字、參數(shù)特征（包括參數(shù)個數(shù)、類型、次序）、返回值類型、使用條件及出錯條件等?！?/p>

策略方法

負(fù)責(zé)做出決策，提供變元，并且管理全局資源。不直接完成計算或?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的算法，只檢查系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、處理出錯情況。緊密依賴于具體應(yīng)用，這類方法比較容易編寫，也比較容易理解?！?/p>

實現(xiàn)方法

負(fù)責(zé)完成具體的操作，但并不做出是否執(zhí)行這個操作的決定，也不知道為何執(zhí)行這個操作。若在執(zhí)行過程中發(fā)現(xiàn)錯誤，僅返回執(zhí)行狀態(tài)。由于實現(xiàn)方法是自含式算法，相對獨(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。為提高可重用性，在編程時不應(yīng)將策略和實現(xiàn)放在同一個方法中，而應(yīng)將算法的核心部分放在一個單獨(dú)的具體實現(xiàn)方法中。為此需要從策略方法中提取具體參數(shù)，作為調(diào)用實現(xiàn)方法的變元。④將策略與實現(xiàn)分開

就功能實現(xiàn)的過程而言，有兩種不同類型的方法：⑤全面覆蓋若輸入條件的各種組合都可能出現(xiàn)時，應(yīng)針對所有組合寫出方法，而不能僅針對當(dāng)前用到的組合情況寫方法。如：在當(dāng)前應(yīng)用中需要寫一個方法，以獲取表格中第一個元素，則至少還應(yīng)該為獲取表中最后一個元素再寫一個方法。此外，一個方法不應(yīng)只處理正常值，對空值、極限值及界外值等異常情況也應(yīng)能做出有效響應(yīng)。（容錯）⑥盡量不使用全局信息盡量降低方法與外界的耦合程度，是降低耦合度的主要措施。⑦利用繼承機(jī)制是實現(xiàn)共享和提高重用程度的主要途徑?！粽{(diào)用子過程將公共代碼分離出來(最簡單做法)，構(gòu)成一個被其他方法調(diào)用的公用方法，并在基類中定義這個公用方法，供派生類中的方法調(diào)用。

◆

分解因子有時是提高“相似類”代碼可重用性的一個有效途徑。從不同類的相似方法中分解出不同的“因子”（即不同的代碼），余下的代碼作為公用方法中的公共代碼。將分解出的因子作為名字相同而算法不同的方法，放在不同類中定義，并被這個公用方法調(diào)用。（基類）◆

使用委托繼承關(guān)系的存在意味著子類“即是”父類。因此，父類所有方法和屬性應(yīng)該都適用于子類。但僅當(dāng)確實存在一般-特殊關(guān)系時，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，為重用已有的代碼，可利用委托機(jī)制。

◆將代碼封裝在類中程序員往往希望重用以其他方法編寫的、解決同一類應(yīng)用問題的程序代碼。重用這類代碼的一個比較安全的途徑，是將被重用的代碼封裝在類中。如：開發(fā)一個數(shù)學(xué)分析應(yīng)用系統(tǒng)的過程中，已知有現(xiàn)成的實現(xiàn)矩陣變換的商用軟件包，程序員不想用C++重寫這個算法，于是定義一個矩陣類把這個商用軟件包的功能封裝在該類中。2、提高可擴(kuò)充性上述提高可重用性的準(zhǔn)則，也能提高程序的可擴(kuò)充性。此外，以下面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計準(zhǔn)則也有助于提高可擴(kuò)充性。①封裝實現(xiàn)策略將類的實現(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。②避免用一個方法遍歷多條關(guān)聯(lián)鏈一個方法應(yīng)只包含對象模型中的有限內(nèi)容。違反這個準(zhǔn)則將導(dǎo)致方法過分復(fù)雜，既不易理解，也不易修改擴(kuò)充。③避免使用多分支語句可利用“DO_CASE語句”測試對象的內(nèi)部狀態(tài)，而不要用來根據(jù)對象類型選擇應(yīng)有的行為，否則在增添新類時將不得不修改原有的代碼。應(yīng)合理利用多態(tài)性機(jī)制，根據(jù)對象當(dāng)前類型，自動決定應(yīng)有的行為。④精心確定公有方法公有方法是公開的接口，對這類方法的修改往往會涉及許多其他類，因而修改公有方法的代價通常都比較高。為提高可修改性，降低維護(hù)成本，須精心選擇和定義公有方法。私有方法是僅在類內(nèi)部使用的方法，通?？衫盟接蟹椒▉韺崿F(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,因而代價也較低。同樣，屬性和關(guān)聯(lián)也可分為公有和私有兩大類，公有屬性或關(guān)聯(lián)又可進(jìn)一步設(shè)置為具有只讀權(quán)限或只寫權(quán)限兩類。3、提高健壯性

編寫實現(xiàn)方法的代碼時，既應(yīng)考慮效率，也應(yīng)考慮健壯性，通常需要在健壯性與效率之間做適當(dāng)?shù)恼壑?。作為軟件不可忽視的質(zhì)量指標(biāo)。提高健壯性應(yīng)遵守如下準(zhǔn)則：①預(yù)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(dāng)用戶在輸入數(shù)據(jù)時發(fā)生錯誤，不應(yīng)該引起程序運(yùn)行中斷，更不應(yīng)該造成“死機(jī)”。任何接收用戶輸入數(shù)據(jù)的方法，對其接收到的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行檢查，即使發(fā)現(xiàn)了非常嚴(yán)重的錯誤，也應(yīng)給出恰當(dāng)?shù)奶崾拘畔?，并?zhǔn)備再次接收用戶的輸入。②檢查參數(shù)的合法性對公有方法，尤其應(yīng)該著重檢查其參數(shù)的合法性，因為用戶在使用公有方法時可能違反參數(shù)的約束條件。③不要預(yù)先確定限制條件在設(shè)計階段，往往很難準(zhǔn)確地預(yù)測應(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)預(yù)先設(shè)定限制條件。若有必要和可能，應(yīng)使用動態(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)。④先測試后優(yōu)化為在效率和健壯性之間做出合理的折衷，應(yīng)在為提高效率而進(jìn)行優(yōu)化之前，先測試程序的性能。實際上大部分程序代碼所消耗的運(yùn)行時間并不多。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試（如最壞情況出現(xiàn)的次數(shù)及處理時間，可能需要著重測試）。經(jīng)過測試，合理地確定為提高性能應(yīng)著重優(yōu)化的關(guān)鍵部分。若實現(xiàn)某個操作的算法有許多種，則應(yīng)綜合考慮內(nèi)存需求、速度及實現(xiàn)的簡易程度等因素，經(jīng)合理折衷選定適當(dāng)?shù)乃惴?。三、測試策略經(jīng)典策略：從“小型測試”逐步過渡到“大型測試”。

即：單元測試→集成測試→確認(rèn)測試→系統(tǒng)測試傳統(tǒng)：單元測試集中測試最小的可編譯的程序單元(過程模塊)，單元測試完成后進(jìn)行集成，并應(yīng)進(jìn)行一系列回歸測試，以發(fā)現(xiàn)模塊接口錯誤和新單元加入到程序中所帶來的副作用。最后，將系統(tǒng)作為一個整體來測試，以發(fā)現(xiàn)軟件需求中的錯誤。面向?qū)ο螅号c上述策略基本相同，但也有許多新特點(diǎn)。1、面向?qū)ο蟮膯卧獪y試---“單元”的概念發(fā)生變化！

“封裝”產(chǎn)生類和對象的定義，即類和類的實例(對象)包裝了屬性(數(shù)據(jù))和處理這些數(shù)據(jù)的操作(方法\服務(wù))。因此，最小的可測試單元是“封裝起來的類和對象”。一個類可以包含一組不同的操作，而一個特定的操作也可能存在于一組不同的類中。所以，面向?qū)ο蠓椒ㄖ校瑔卧獪y試的含義發(fā)生了很大變化?！?/p>

不能再孤立測試多個操作◆應(yīng)將操作作為類的一部分來測試如：考慮一個類層次，操作x在父類中定義并被一組子類繼承，每個子類都使用操作x，但x調(diào)用子類中定義的操作并處理子類的私有屬性。由于在不同子類中使用操作x的環(huán)境會有細(xì)微不同，因此有必要在每個子類的語境中測試操作x。

這就意味著，當(dāng)測試面向?qū)ο筌浖r，傳統(tǒng)的單元測試方法是無效的,不能再孤立地測試操作x。兩個原則：2、面向?qū)ο蟮募蓽y試◆

傳統(tǒng)的自頂向下和自底向上的集成策略失去意義

---

面向?qū)ο蟮能浖胁淮嬖趯哟蔚目刂平Y(jié)構(gòu)?！?/p>

傳統(tǒng)的漸增式集成方法成為不可能

---

構(gòu)成類的成分彼此之間存在直接或間接的交互，一次集成一個操作到類中通常是不可能的。面向?qū)ο筌浖蓽y試的兩種不同策略：①基于線程的測試（thread-basedtesting）

線程---程序(進(jìn)程)中某個單一順序的控制流,是程序執(zhí)行流的最小單元。該策略將響應(yīng)系統(tǒng)的一個輸入或一個事件所需要的一組類集成起來，分別集成并測試每個線程，同時用回歸測試保證沒有產(chǎn)生副作用。②基于使用的測試（use-basedtesting）首先測試幾乎不使用服務(wù)器類的那些類(獨(dú)立類)，將獨(dú)立類都測試完之后，再測試使用獨(dú)立類的下一個層次的類(依賴類)。對依賴類的測試一個層次一個層次地持續(xù)進(jìn)行，直至將整個軟件系統(tǒng)構(gòu)造完為止。集群測試（clustertesting）是面向?qū)ο筌浖蓽y試的一個步驟。在這個測試步驟中，用精心設(shè)計的測試用例檢查一群相互協(xié)作的類(分析對象模