第十二章 面向?qū)ο髮崿F(xiàn)課件

第十二章、面向?qū)ο髮崿F(xiàn)第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο髮崿F(xiàn)主要包括兩項工作：把面向?qū)ο笤O(shè)計結(jié)果，翻譯成用某種程序語言書寫的面向?qū)ο蟪绦颍粶y試并調(diào)試面向?qū)ο蟮某绦颉?第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο蟪绦虻馁|(zhì)量基本上由面向?qū)ο笤O(shè)計的質(zhì)量決定，但是，所采用的程序語言的特點和程序設(shè)計風(fēng)格也將對程序的可靠性、可重用性及可維護(hù)性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。目前，軟件測試仍然是保證軟件可靠性的主要措施，對于面向?qū)ο蟮能浖碚f，情況也是如此。面向?qū)ο鬁y試的目標(biāo)，也是用盡可能低的測試成本發(fā)現(xiàn)盡可能多的軟件錯誤。但是，面向?qū)ο蟪绦蛑刑赜械姆庋b、繼承和多態(tài)等機制，也給面向?qū)ο鬁y試帶來一些新特點，增加了測試和調(diào)試的難度。必須在實踐中努力探索適合于面向?qū)ο筌浖母行У臏y試方法。3第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)12.1程序設(shè)計語言12.2程序設(shè)計風(fēng)格12.3測試策略12.4設(shè)計測試用例12.5小結(jié)4第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο蟮恼Z言面向?qū)ο笤O(shè)計的結(jié)果既可以用面向?qū)ο笳Z言、也可以用非面向?qū)ο笳Z言實現(xiàn)。使用面向?qū)ο笳Z言時，由于語言本身充分支持面向?qū)ο蟾拍畹膶崿F(xiàn)，因此，編譯程序可以自動把面向?qū)ο蟾拍钣成涞侥繕?biāo)程序中。使用非面向?qū)ο笳Z言編寫面向?qū)ο蟪绦?，則必須由程序員自己把面向?qū)ο蟾拍钣成涞侥繕?biāo)程序中。所有非面向?qū)ο笳Z言都不支持一般-特殊結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，使用這類語言編程時要么完全回避繼承的概念，要么在聲明特殊化類時，把對一般化類的引用嵌套在它里面。5第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο蟮恼Z言到底應(yīng)該選用面向?qū)ο笳Z言還是非面向?qū)ο笳Z言，關(guān)鍵不在于語言功能強弱。從原理上說，使用任何一種通用語言都可以實現(xiàn)面向?qū)ο蟾拍?。?dāng)然，使用面向?qū)ο笳Z言，實現(xiàn)面向?qū)ο蟾拍?，遠(yuǎn)比使用非面向?qū)ο笳Z言方便，但是，方便性也并不是決定選擇何種語言的關(guān)鍵因素。選擇編程語言的關(guān)鍵因素，是語言的一致的表達(dá)能力、可重用性及可維護(hù)性。6第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο蟮恼Z言從面向?qū)ο笥^點看來，能夠更完整、更準(zhǔn)確地表達(dá)問題域語義的面向?qū)ο笳Z言的語法是非常重要的，因為這會帶來下述幾個重要優(yōu)點：一致的表示方法可重用性可維護(hù)性7第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)一致的表示方法從前面章節(jié)的講述中可以知道，面向?qū)ο箝_發(fā)基于不隨時間變化的、一致的表示方法。這種表示方法應(yīng)該從問題域到OOA，從OOA到OOD，最后從OOD到面向?qū)ο缶幊?OOP)，始終穩(wěn)定不變。一致的表示方法既有利于在軟件開發(fā)過程中始終使用統(tǒng)一的概念，也有利于維護(hù)人員理解軟件的各種配置成分。8第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)可重用性為了能帶來可觀的商業(yè)利益，必須在更廣泛的范圍中運用重用機制，而不是僅僅在程序設(shè)計這個層次上進(jìn)行重用。因此，在OOA，OOD直到OOP中都顯式地表示問題域語義，其意義是十分深遠(yuǎn)的。隨著時間的推移，軟件開發(fā)組織既可能重用它在某個問題域內(nèi)的OOA結(jié)果，也可能重用相應(yīng)的OOD和OOP結(jié)果。9第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)可維護(hù)性盡管人們反復(fù)強調(diào)保持文檔與源程序一致的必要性，但是，在實際工作中很難做到交付兩類不同的文檔，并使它們保持彼此完全一致。特別是考慮到進(jìn)度、預(yù)算、能力和人員等限制因素時，做到兩類文檔完全一致幾乎是不可能的。因此，維護(hù)人員最終面對的往往只有源程序本身。10第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)舉例以ATM系統(tǒng)為例，說明在程序內(nèi)部表達(dá)問題域語義對維護(hù)工作的意義。假設(shè)在維護(hù)該系統(tǒng)時沒有合適的文檔資料可供參閱，于是維護(hù)人員人工瀏覽程序或使用軟件工具掃描程序，記下或打印出程序顯式陳述的問題域語義，維護(hù)人員看到“ATM”、“賬戶”、“現(xiàn)金兌換卡”等，這對維護(hù)人員理解所要維護(hù)的軟件將有很大幫助。因此，在選擇編程語言時，應(yīng)該考慮的首要因素，是在供選擇的語言中哪個語言能最好地表達(dá)問題域語義。一般說來，應(yīng)該盡量選用面向?qū)ο笳Z言來實現(xiàn)面向?qū)ο蠓治?、設(shè)計的結(jié)果。11第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο笳Z言的技術(shù)特點面向?qū)ο笳Z言的形成過程在選擇面向?qū)ο笳Z言時應(yīng)該著重考察的一些技術(shù)特點：支持類與對象概念的機制實現(xiàn)整體－部分結(jié)構(gòu)的機制實現(xiàn)一般－特殊結(jié)構(gòu)的機制實現(xiàn)屬性和服務(wù)的機制類型檢查類庫效率持久保存對象參數(shù)化類（模板機制）開發(fā)環(huán)境12第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο笳Z言的形成過程面向?qū)ο笳Z言的形成借鑒了歷史上許多程序語言的特點，從中吸取了豐富的營養(yǎng)。當(dāng)今的面向?qū)ο笳Z言，從20世紀(jì)50年代誕生的LISP語言中引進(jìn)了動態(tài)聯(lián)編的概念和交互式開發(fā)環(huán)境的思想，從20世紀(jì)60年代推出的SIMULA語言中引進(jìn)了類的概念和繼承機制，此外，還受到20世紀(jì)70年代末期開發(fā)的Modula_2語言和Ada語言中數(shù)據(jù)抽象機制的影響。20世紀(jì)80年代以來，面向?qū)ο笳Z言像雨后春筍一樣大量涌現(xiàn)，形成了兩大類面向?qū)ο笳Z言。一類是純面向?qū)ο笳Z言，如Smalltalk和Eiffel等語言。另一類是混合型面向?qū)ο笳Z言，也就是在過程語言的基礎(chǔ)上增加面向?qū)ο髾C制，如C++等語言。純面向?qū)ο笳Z言著重支持面向?qū)ο蠓椒ㄑ芯亢涂焖僭偷膶崿F(xiàn)，而混合型面向?qū)ο笳Z言的目標(biāo)則是提高運行速度和使傳統(tǒng)程序員容易接受面向?qū)ο笏枷?。成熟的面向?qū)ο笳Z言通常都提供豐富的類庫和強有力的開發(fā)環(huán)境。13第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)支持類與對象概念的機制所有面向?qū)ο笳Z言都允許用戶動態(tài)創(chuàng)建對象，并且可以用指針引用動態(tài)創(chuàng)建的對象。允許動態(tài)創(chuàng)建對象，就意味著系統(tǒng)必須處理內(nèi)存管理問題，如果不及時釋放不再需要的對象所占用的內(nèi)存，動態(tài)存儲分配就有可能耗盡內(nèi)存。有兩種管理內(nèi)存的方法，一種是由語言的運行機制自動管理內(nèi)存，即提供自動回收“垃圾”的機制；另一種是由程序員編寫釋放內(nèi)存的代碼。自動管理內(nèi)存不僅方便而且安全，但是必須采用先進(jìn)的垃圾收集算法才能減少開銷。14第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)實現(xiàn)整體部分結(jié)構(gòu)的機制一般說來，有兩種實現(xiàn)方法，分別使用指針和獨立的關(guān)聯(lián)對象實現(xiàn)整體-部分結(jié)構(gòu)。大多數(shù)現(xiàn)有的面向?qū)ο笳Z言并不顯式支持獨立的關(guān)聯(lián)對象，在這種情況下，使用指針是最容易的實現(xiàn)方法，通過增加內(nèi)部指針可以方便地實現(xiàn)關(guān)聯(lián)。15第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)實現(xiàn)一般特殊結(jié)構(gòu)的機制既包括實現(xiàn)繼承的機制也包括解決名字沖突的機制。所謂解決名字沖突，指的是處理在多個基類中可能出現(xiàn)的重名問題，這個問題僅在支持多重繼承的語言中才會遇到。某些語言拒絕接受有名字沖突的程序，另一些語言提供了解決沖突的協(xié)議。不論使用何種語言，程序員都應(yīng)該盡力避免出現(xiàn)名字沖突。16第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)實現(xiàn)屬性和服務(wù)的機制對于實現(xiàn)屬性的機制應(yīng)該著重考慮以下幾個方面：支持實例連接的機制；屬性的可見性控制；對屬性值的約束。對于服務(wù)來說，主要應(yīng)該考慮下列因素：支持消息連接(即表達(dá)對象交互關(guān)系)的機制；控制服務(wù)可見性的機制；動態(tài)聯(lián)編。17第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)類型檢查程序設(shè)計語言可以按照編譯時進(jìn)行類型檢查的嚴(yán)格程度來分類。如果語言僅要求每個變量或?qū)傩噪`屬于一個對象，則是弱類型的；如果語法規(guī)定每個變量或?qū)傩员仨殰?zhǔn)確地屬于某個特定的類，則這樣的語言是強類型的。面向?qū)ο笳Z言在這方面差異很大，例如，Smalltalk實際上是一種無類型語言(所有變量都是未指定類的對象)；C++和Eiffel則是強類型語言。有利于在編譯時發(fā)現(xiàn)程序錯誤;增加了優(yōu)化的可能性.混合型語言(如C++,Objective_C等)甚至允許屬性值不是對象而是某種預(yù)定義的基本類型數(shù)據(jù)(如整數(shù)，浮點數(shù)等)，這可以提高操作的效率。18第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)類庫大多數(shù)面向?qū)ο笳Z言都提供一個實用的類庫。某些語言本身并沒有規(guī)定提供什么樣的類庫，而是由實現(xiàn)這種語言的編譯系統(tǒng)自行提供類庫。存在類庫，許多軟構(gòu)件就不必由程序員重頭編寫了，這為實現(xiàn)軟件重用帶來很大方便。類庫中往往包含實現(xiàn)通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，動態(tài)數(shù)組、表、隊列、棧、樹等等)的類，通常把這些類稱為包容類。在類庫中還可以找到實現(xiàn)各種關(guān)聯(lián)的類。更完整的類庫通常還提供獨立于具體設(shè)備的接口類(例如，輸入輸出流)，此外，用于實現(xiàn)窗口系統(tǒng)的用戶界面類也非常有用，它們構(gòu)成一個相對獨立的圖形庫。19第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)效率許多人認(rèn)為面向?qū)ο笳Z言的主要缺點是效率低。產(chǎn)生這種印象的一個原因是，某些早期的面向?qū)ο笳Z言是解釋型的而不是編譯型的。事實上，使用擁有完整類庫的面向?qū)ο笳Z言，有時能比使用非面向?qū)ο笳Z言得到運行更快的代碼。這是因為類庫中提供了更高效的算法和更好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如，程序員已經(jīng)無須編寫實現(xiàn)哈希表或平衡樹算法的代碼了，類庫中已經(jīng)提供了這類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且算法先進(jìn)、代碼精巧可靠。20第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)持久保存對象任何應(yīng)用程序都對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果希望數(shù)據(jù)能夠不依賴于程序執(zhí)行的生命期而長時間保存下來，則需要提供某種保存數(shù)據(jù)的方法。希望長期保存數(shù)據(jù)主要出于以下兩個原因：為實現(xiàn)在不同程序之間傳遞數(shù)據(jù)，需要保存數(shù)據(jù)；為恢復(fù)被中斷了的程序的運行，首先需要保存數(shù)據(jù)。一些面向?qū)ο笳Z言，沒有提供直接存儲對象的機制。這些語言的用戶必須自己管理對象的輸入輸出，或者購買面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。另外一些面向?qū)ο笳Z言(例如，Smalltalk)，把當(dāng)前的執(zhí)行狀態(tài)完整地保存在磁盤上。還有一些面向?qū)ο笳Z言，提供了訪問磁盤對象的輸入輸出操作。21第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)參數(shù)化類所謂參數(shù)化類，就是使用一個或多個類型去參數(shù)化一個類的機制，有了這種機制，程序員就可以先定義一個參數(shù)化的類模板(即在類定義中包含以參數(shù)形式出現(xiàn)的一個或多個類型)，然后把數(shù)據(jù)類型作為參數(shù)傳遞進(jìn)來，從而把這個類模板應(yīng)用在不同的應(yīng)用程序中，或用在同一應(yīng)用程序的不同部分。Eiffel語言中就有參數(shù)化類，C++語言也提供了類模板。22第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)開發(fā)環(huán)境軟件工具和軟件工程環(huán)境對軟件生產(chǎn)率有很大影響。由于面向?qū)ο蟪绦蛑欣^承關(guān)系和動態(tài)聯(lián)編等引入的特殊復(fù)雜性，面向?qū)ο笳Z言所提供的軟件工具或開發(fā)環(huán)境就顯得尤其重要了。至少應(yīng)該包括下列一些最基本的軟件工具：編輯程序，編譯程序或解釋程序，瀏覽工具，調(diào)試器(debugger)等。23第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)選擇面向?qū)ο笳Z言開發(fā)人員在選擇面向?qū)ο笳Z言時，還應(yīng)該著重考慮以下一些實際因素：將來能否占主導(dǎo)地位可重用性類庫和開發(fā)環(huán)境其他因素24第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)程序設(shè)計風(fēng)格良好的面向?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ɡ纾^承性）而必須遵循的一些新準(zhǔn)則。提高可重用性提高可擴充性提高健壯性25第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高可重用性軟件重用有多個層次，在編碼階段主要涉及代碼重用問題。一般說來，代碼重用有兩種：本項目內(nèi)的代碼重用：主要是找出設(shè)計中相同或相似的部分，然后利用繼承機制共享它們。新項目重用舊項目的代碼。26第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高可重用性的準(zhǔn)則提高方法的內(nèi)聚如果某個方法涉及兩個或多個不相關(guān)的功能，則應(yīng)該把它分解成幾個更小的方法。減小方法的規(guī)模如果某個方法規(guī)模過大，則應(yīng)該把它分解成幾個更小的方法。保持方法的一致性功能相似的方法應(yīng)該有一致的名字、參數(shù)特征（包括參數(shù)個數(shù)、類型和次序）、返回值類型、使用條件及出錯條件等。27第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高可重用性的準(zhǔn)則把策略與實現(xiàn)分開策略方法：負(fù)責(zé)做出決策，提供變元，并且管理全局資源。策略方法應(yīng)該檢查系統(tǒng)運行狀態(tài)，并處理出錯情況，它們并不直接完成計算或?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的算法。實現(xiàn)方法：負(fù)責(zé)完成具體的操作，但卻并不做出是否執(zhí)行這個操作的決定，也不知道為什么執(zhí)行這個操作。實現(xiàn)方法僅僅針對具體數(shù)據(jù)完成特定處理，通常用于實現(xiàn)復(fù)雜的算法。28第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高可重用性的準(zhǔn)則全面覆蓋如果輸入條件的各種組合都可能出現(xiàn)，則應(yīng)該針對所有組合寫出方法，而不能僅僅針對當(dāng)前用到的組合情況寫方法。此外，一個方法不應(yīng)該只能處理正常值，對空值、極限值及界外值等異常情況也應(yīng)該能夠作出有意義的響應(yīng)。盡量不使用全局信息應(yīng)該盡量降低方法與外界的耦合程度，不使用全局信息是降低耦合度的一項主要措施。29第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高可重用性的準(zhǔn)則利用繼承機制調(diào)用子過程最簡單的做法是把公共的代碼分離出來，構(gòu)成一個被其他方法調(diào)用的公用方法?？梢栽诨愔卸x這個公用方法，供派生類中的方法調(diào)用。分解因子從不同類的相似方法中分解出不同的“因子”（即不同的代碼），把余下的代碼作為公用方法中的公共代碼。把分解出的因子作為名字相同算法不同的方法，放在不同類中定義，并被這個公用方法調(diào)用。30第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高可重用性的準(zhǔn)則利用繼承機制使用委托當(dāng)邏輯上不存在一般－特殊關(guān)系時，為重用已有的代碼，可以利用委托機制把代碼封裝在類中程序員往往希望重用用其他方法編寫的，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，是把被重用的代碼封裝在類中。31第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高可擴充性的準(zhǔn)則封裝實現(xiàn)策略應(yīng)該把類的實現(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。不要用一個方法遍歷多條關(guān)聯(lián)鏈一個方法應(yīng)該只包含對象模型中的有限內(nèi)容。違反這條準(zhǔn)則將導(dǎo)致方法過分復(fù)雜，既不易理解，也不易修改擴充。32第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高可擴充性的準(zhǔn)則避免使用多分支語句一般說來，可以利用DOCASE語句測試對象的內(nèi)部狀態(tài)，但是不要根據(jù)對象類型選擇應(yīng)有的行為。應(yīng)該合理地利用多態(tài)性機制，根據(jù)對象當(dāng)前類型，自動決定應(yīng)有的行為。精心確定公有方法修改公有方法的代價通常都比較高。為提高可修改性，降低維護(hù)成本，必須精心選擇和定義公有方法。33第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高健壯性的準(zhǔn)則預(yù)防用戶的操作錯誤當(dāng)用戶在輸入數(shù)據(jù)時發(fā)生錯誤，不應(yīng)該引起程序運行中斷，更不應(yīng)該造成“死機”。任何一個接收用戶輸人數(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)該給出恰當(dāng)?shù)奶崾拘畔?，并?zhǔn)備再次接收用戶的輸入。34第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高健壯性的準(zhǔn)則檢查參數(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。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)測出應(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)該預(yù)先設(shè)定限制條件。如果有必要和可能，則應(yīng)該使用動態(tài)內(nèi)存分配機制，創(chuàng)建未預(yù)先設(shè)定限制條件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。35第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)提高健壯性的準(zhǔn)則先測試后優(yōu)化為在效率與健壯性之間做出合理的折衷，應(yīng)該在為提高效率而進(jìn)行優(yōu)化之前，先測試程序的性能。經(jīng)過測試，合理地確定為提高性能應(yīng)該著重優(yōu)化的關(guān)鍵部分。36第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο鬁y試一般說來，對面向?qū)ο筌浖臏y試可分為下列四個層次進(jìn)行：算法層測試類中定義的每個方法，基本上相當(dāng)于傳統(tǒng)軟件測試中的單元測試。類層測試封裝在同一個類中的所有方法與屬性之間的相互作用。37第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο鬁y試主題層測試一組協(xié)同工作的類－&－對象之間的相互作用，大體上相當(dāng)于傳統(tǒng)軟件測試中的子系統(tǒng)測試。系統(tǒng)層把各個子系統(tǒng)組裝成完整的面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)，在組裝過程中同時進(jìn)行測試。38第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο鬁y試設(shè)計測試方案的傳統(tǒng)技術(shù)，例如，邏輯覆蓋、等價劃分、邊界值分析和錯誤推測等方法，仍然可以作為測試類中每個方法的主要技術(shù)。面向?qū)ο鬁y試的主要目標(biāo)，也是用盡可能低的測試成本和盡可能少的測試方案，發(fā)現(xiàn)盡可能多的錯誤。但是，面向?qū)ο蟪绦蛑刑赜械姆庋b、繼承和多態(tài)等機制，也給面向?qū)ο鬁y試帶來一些新特點，增加了測試和調(diào)試的難度。39第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο鬁y試在測試類的實現(xiàn)時，測試人員面對的已不再是一段順序執(zhí)行的代碼，傳統(tǒng)的測試方法也不再完全適用了。傳統(tǒng)測試方法：選定一組輸入數(shù)據(jù)，交給待測程序處理，通過比較實際輸出結(jié)果和預(yù)期輸出結(jié)果，判斷程序是否有錯。在測試類的實現(xiàn)時，應(yīng)該從各種可能的啟動操作的次序組合中，選出最可能發(fā)現(xiàn)屬性和操作錯誤的若干種情況，著重進(jìn)行測試。40第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο鬁y試在傳統(tǒng)的程序中，重用不影響測試過程。傳統(tǒng)程序中的重用無非是從已有的程序中復(fù)制一段代碼，放到當(dāng)前的程序中，或者調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。但是面向?qū)ο蟪绦蛑械睦^承和多態(tài)（包括重載）機制，卻給測試過程帶來了新特點，對于子類往往需要展開來測試。41第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)12.4設(shè)計測試用例目前，面向?qū)ο筌浖臏y試用例的設(shè)計方法，還處于研究、發(fā)展階段。與傳統(tǒng)軟件測試（測試用例的設(shè)計由軟件的輸入處理輸出視圖或單個模塊的算法細(xì)節(jié)驅(qū)動）不同，面向?qū)ο鬁y試關(guān)注于設(shè)計適當(dāng)?shù)牟僮餍蛄幸詸z查類的狀態(tài)。42第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)12.4.1測試類的方法前面已經(jīng)講過，軟件測試從“小型測試”開始，逐步過渡到“大型測試”。對面向?qū)ο蟮能浖碚f，小型測試著重測試單個類和類中封裝的方法。測試單個類的方法主要有隨機測試、劃分測試和基于故障的測試等3種。43第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)1.隨機測試下面通過銀行應(yīng)用系統(tǒng)的例子，簡要地說明這種測試方法。該系統(tǒng)的account(賬戶）類有下列操作：open(打開），setup(建立），deposit(存款），withdraw(取款），balance(余額），summarize(清單），creditLimit(透支限額）和close(關(guān)閉）。上列每個操作都可以應(yīng)用于account類的實例，但是，該系統(tǒng)的性質(zhì)也對操作的應(yīng)用施加了一些限制，例如，必須在應(yīng)用其他操作之前先打開賬戶，在完成了全部操作之后才能關(guān)閉賬戶。即使有這些限制，可做的操作也有許多種排列方法。一個account類實例的最小行為歷史包括下列操作：

44第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)open·setup·deposit·withdraw·close這就是對account類的最小測試序列。但是，在下面的序列中可能發(fā)生許多其他行為：open·setup·deposit·［deposit|withdraw|balance|summarize|creditLimit］n·withdraw·close從上列序列可以隨機地產(chǎn)生一系列不同的操作序列，例如：測試用例#r1:open·setup·deposit·deposit·balance·summarize·withdraw·close45第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)測試用例#r2:open·setup·deposit·withdraw·deposit·balance·creditLimit·withdraw·close執(zhí)行上述這些及另外一些隨機產(chǎn)生的測試用例，可以測試類實例的不同生存歷史。2.劃分測試與測試傳統(tǒng)軟件時采用等價劃分方法類似，采用劃分測試（partitiontesting）方法可以減少測試類時所需要的測試用例的數(shù)量。首先，把輸入和輸出分類，然后設(shè)計測試用例以測試劃分出的每個類別。下面介紹劃分類別的方法。46第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)（1）基于狀態(tài)的劃分這種方法根據(jù)類操作改變類狀態(tài)的能力來劃分類操作。再一次考慮account類，狀態(tài)操作包括deposit和withdraw，而非狀態(tài)操作有balance,summarize和creditLimit。設(shè)計測試用例，以分別測試改變狀態(tài)的操作和不改變狀態(tài)的操作。例如，用這種方法可以設(shè)計出如下的測試用例：測試用例#p1:open·setup·deposit·deposit·withdraw·withdraw·close測試用例#p2:open·setup·deposit·summarize·creditLimit·withdraw·close47第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)測試用例#P1改變狀態(tài)，而測試用例#P2測試不改變狀態(tài)的操作（在最小測試序列中的操作除外）。（2）基于屬性的劃分這種方法根據(jù)類操作使用的屬性來劃分類操作。對于account類來說，可以使用屬性balance來定義劃分，從而把操作劃分成3個類別：使用balance的操作；修改balance的操作；不使用也不修改balance的操作。然后，為每個類別設(shè)計測試序列。48第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)（3）基于功能的劃分這種方法根據(jù)類操作所完成的功能來劃分類操作。例如，可以把account類中的操作分類為初始化操作（open,setup），計算操作（deposit,withdraw），查詢操作（balance,summarize,creditLimit）和終止操作（close）。然后為每個類別設(shè)計測試序列。49第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)3.基于故障的測試基于故障的測試（faultbasedtesting）與傳統(tǒng)的錯誤推測法類似，也是首先推測軟件中可能有的錯誤，然后設(shè)計出最可能發(fā)現(xiàn)這些錯誤的測試用例。例如，軟件工程師經(jīng)常在問題的邊界處犯錯誤，因此，在測試SQRT（計算平方根）操作（該操作在輸入為負(fù)數(shù)時返回出錯信息）時，應(yīng)該著重檢查邊界情況：一個接近零的負(fù)數(shù)和零本身。其中“零本身”用于檢查程序員是否犯了如下錯誤：50第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)把語句if(x>=0)calculate_square_root();誤寫成if(x>0)calculate_square_root();為了推測出軟件中可能有的錯誤，應(yīng)該仔細(xì)研究分析模型和設(shè)計模型，而且在很大程度上要依靠測試人員的經(jīng)驗和直覺。如果推測得比較準(zhǔn)確，則使用基于故障的測試方法能夠用相當(dāng)?shù)偷墓ぷ髁堪l(fā)現(xiàn)大量錯誤；反之，如果推測不準(zhǔn)，則這種方法的效果并不比隨機測試技術(shù)的效果好。51第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)12.4.2集成測試方法開始集成面向?qū)ο笙到y(tǒng)以后，測試用例的設(shè)計變得更加復(fù)雜。在這個測試階段，必須對類間協(xié)作進(jìn)行測試。為了舉例說明設(shè)計類間測試用例的方法，我們擴充12.4.1小節(jié)引入的銀行系統(tǒng)的例子，使它包含圖12.3所示的類和協(xié)作。圖中箭頭方向代表消息的傳遞方向，箭頭線上的標(biāo)注給出了作為由消息所蘊含的協(xié)作的結(jié)果而調(diào)用的操作。和測試單個類相似，測試類協(xié)作可以使用隨機測試方法和劃分測試方法，以及基于情景的測試和行為測試來完成。52第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)1.多類測試Kirani和Tsai建議使用下列步驟，以生成多個類的隨機測試用例。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(wù)器類實例發(fā)送消息。對所生成的每個消息，確定協(xié)作類和在服務(wù)器對象中的對應(yīng)操作符。對服務(wù)器對象中的每個操作符（已經(jīng)被來自客戶對象的消息調(diào)用），確定傳遞的消息。對每個消息，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)測試序列中。53第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)為了說明怎樣用上述步驟生成多個類的隨機測試用例，考慮Bank類相對于ATM類（見圖12.3）的操作序列：verifyAcct·verifyPIN·［（verifyPolicy·withdrawReq）|depositReq|acctInfoREQ］n對Bank類的隨機測試用例可能是：測試用例#r3:verifyAcct·verifyPIN·depositReq54第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)為了考慮在上述這個測試中涉及的協(xié)作者，需要考慮與測試用例#r3中的每個操作相關(guān)聯(lián)的消息。Bank必須和ValidationInfo協(xié)作以執(zhí)行verifyAcct和verifyPIN,Bank還必須和Account協(xié)作以執(zhí)行depositReq。因此，測試上面提到的協(xié)作的新測試用例是：測試用例#r4:verifyAcctBank·［validAcctValidationInfo］·verifyPINBank·［validPINvalidationInfo］·depositReq·［depositaccount］55第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)多個類的劃分測試方法類似于單個類的劃分測試方法（見12.4.1節(jié)）。但是，對于多類測試來說，應(yīng)該擴充測試序列以包括那些通過發(fā)送給協(xié)作類的消息而被調(diào)用的操作。另一種劃分測試方法，根據(jù)與特定類的接口來劃分類操作。如圖12.3所示，Bank類接收來自ATM類和Cashier類的消息，因此，可以通過把Bank類中的方法劃分成服務(wù)于ATM的和服務(wù)于Cashier的兩類來測試它們。還可以用基于狀態(tài)的劃分（見12.4.1節(jié)），進(jìn)一步精化劃分。56第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)圖12.3銀行系統(tǒng)的類-協(xié)作圖第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)2.從動態(tài)模型導(dǎo)出測試用例在本書第9章中已經(jīng)講過，怎樣用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖作為表示類的動態(tài)行為的模型。類的狀態(tài)圖可以幫助我們導(dǎo)出測試該類（及與其協(xié)作的那些類）的動態(tài)行為的測試用例。圖12.4給出了前面討論過的account類的狀態(tài)圖，從圖可見，初始轉(zhuǎn)換經(jīng)過了emptyacct和setupacct這兩個狀態(tài)，而類實例的大多數(shù)行為發(fā)生在workingacct狀態(tài)中，最終的withdraw和close使得account類分別向nonworkingacct狀態(tài)和deadacct狀態(tài)轉(zhuǎn)換。58第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)圖12.4account類的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第十二章面向?qū)ο髮崿F(xiàn)設(shè)計出的測試用例應(yīng)該覆蓋所有狀態(tài)，也就是說，操作序列應(yīng)該使得account類實例遍歷所有允許的狀態(tài)轉(zhuǎn)換：測試用例#s1:open·setupAccnt·deposit(initial)·withdraw(final)·close應(yīng)該注意，上面列出的序列與12.4.1節(jié)討論的最小測試序列相同。向最小序列中加入附加的