《软件工程》幻灯片-第12章面向对象实现

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1、12.1 程序设计语言 12.2 程序设计风格 12.3 测试策略 12.4 设计测试用例 12.5 小结,第12章 面向对象实现,2014年春 软件工程,宏观上讲，“面向对象实现”的目标是：按照详细设计说明书的要求，从公司的函数库、存储过程库、类库、构件库、中间件库中挑选有关的部件，遵照软件公司的程序设计规范，按照详细设计说明书中对数据结构、算法分析和模块实现等方面的设计说明，用面向对象的语言，通过穿针引线的方法，将这些部件组装起来，分别实现各模块的功能，从而实现目标系统的功能、性能、接口、界面等要求。,2014年春 软件工程,微观上讲，软件实现是指通过编码、调试、单元测试、集成测试等活动创

2、建软件产品的过程。软件实现与软件设计、软件测试密不可分。软件设计为软件实现提供输入，软件实现的输出是软件测试的输入。尽管软件设计和软件测试是独立的过程，但软件实现本身也涉及到设计和测试工作，它们之间的界限视具体项目而定。软件实现还会产生大量的软件配置项，例如，源文件、测试用例等，因此软件实现过程还涉及配置管理。,2014年春 软件工程,12.1 程序设计语言,12.1.1 面向对象语言的优点 1. 一致的表示方法 面向对象开发基于不随时间变化的、一致的表示方法。这种表示方法应该从问题域到OOA，从OOA到OOD，最后从OOD到面向对象编程(OOP)，始终稳定不变。一致的表示方法既有利于在软件开

3、发过程中始终使用统一的概念，也有利于维护人员理解软件的各种配置成分。,2014年春 软件工程,2014年春 软件工程,2. 可重用性 在OOA，OOD直到OOP中都显式地表示问题域语义，其意义是十分深远的。随着时间的推移，软件开发组织既可能重用它在某个问题域内的OOA结果，也可能重用相应的OOD和OOP结果。 3. 可维护性 在选择编程语言时，应该考虑的首要因素，是在供选择的语言中哪个语言能最好地表达问题域语义。一般说来，应该尽量选用面向对象语言来实现面向对象分析、设计的结果。,12.1.2 面向对象语言的技术特点,1. 支持类与对象概念的机制 所有面向对象语言都允许用户动态创建对象，并且可以

4、用指针引用动态创建的对象。允许动态创建对象，就意味着系统必须处理内存管理问题，如果不及时释放不再需要的对象所占用的内存，动态存储分配就有可能耗尽内存。 2. 实现整体-部分(即聚集)结构的机制 一般说来，有两种实现方法，分别使用指针和独立的关联对象实现整体-部分结构。,2014年春 软件工程,3. 实现一般-特殊(即泛化)结构的机制 既包括实现继承的机制也包括解决名字冲突的机制. 4. 实现属性和服务的机制 应该着重考虑以下几个方面： 支持实例连接的机制；属性的可见性控制；对属性值的约束。 对于服务来说，主要应该考虑下列因素： 支持消息连接(即表达对象交互关系)的机制；控制服务可见性的机制；动

5、态联编。,2014年春 软件工程,5. 类型检查 程序设计语言可以按照编译时进行类型检查的严格程度来分类。如果语言仅要求每个变量或属性隶属于一个对象，则是弱类型的；如果语法规定每个变量或属性必须准确地属于某个特定的类，则这样的语言是强类型的。 强类型语言主要有两个优点： 一是有利于在编译时发现程序错误，二是增加了优化的可能性。,2014年春 软件工程,6. 类库 大多数面向对象语言都提供一个实用的类库。存在类库，许多软构件就不必由程序员重头编写了，这为实现软件重用带来很大方便。 7. 效率 使用拥有完整类库的面向对象语言，有时能比使用非面向对象语言得到运行更快的代码。 8. 持久保存对象 通过

6、在类库中增加对象存储管理功能，可以在不改变语言定义或不增加关键字的情况下，就在开发环境中提供这种功能。,2014年春 软件工程,9. 参数化类 使用一个或多个类型去参数化一个类的机制，有了这种机制，程序员就可以先定义一个参数化的类模板(即在类定义中包含以参数形式出现的一个或多个类型)，然后把数据类型作为参数传递进来，从而把这个类模板应用在不同的应用程序中，或用在同一应用程序的不同部分。 10. 开发环境 面向对象语言所提供的软件工具或开发环境尤其重要。至少应该包括下列一些最基本的软件工具： 编辑程序，编译程序或解释程序，浏览工具，调试器(debugger)等。,2014年春 软件工程,12.1

7、.3 选择面向对象语言,应该着重考虑的实际因素： 将来能否占主导地位 可重用性 类库和开发环境 其他因素 有： 对用户学习面向对象分析、设计和编码技术所能提供的培训服务；在使用这个面向对象语言期间能提供的技术支持；能提供给开发人员使用的开发工具、开发平台、发行平台；对机器性能和内存的需求；集成已有软件的容易程度等。,2014年春 软件工程,12.2 程序设计风格,良好的程序设计风格对面向对象实现来说尤其重要，不仅能明显减少维护或扩充的开销，而且有助于在新项目中重用已有的程序代码。 12.2.1 提高可重用性 主要的准则： 提高方法的内聚 减小方法的规模 保持方法的一致性 把策略与实现分开 全面

8、覆盖 尽量不使用全局信息 利用继承机制,2014年春 软件工程,2014年春 软件工程,主要准则： 封装实现策略 不要用一个方法遍历多条关联链 避免使用多分支语句 精心确定公有方法,12.2.2 提高可扩充性,2014年春 软件工程,主要准则： 预防用户的操作错误 检查参数的合法性 不要预先确定限制条件 先测试后优化,12.2.3 提高健壮性,2014年春 软件工程,测试软件的经典策略是，从“小型测试”开始，逐步过渡到“大型测试”。即：从单元测试开始，逐步进入集成测试，最后进行确认测试和系统测试。 12.3.1 面向对象的单元测试 对于面向对象的软件来说，单元测试的含义发生了很大变化： 最小的

9、可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，而一个特定的操作也可能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。,12.3 测试策略,2014年春 软件工程,主要有下述两种不同的策略： （1） 基于线程的测试（thread based testing)。这种策略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。 （2） 基于使用的测试（use based testing)。 这种方法首先测试几乎不使用服务器类的那些类（称为独立类），把独立类都测试完之后，

10、再测试使用独立类的下一个层次的类（称为依赖类）。,12.3.2 面向对象的集成测试,2014年春 软件工程,在确认测试或系统测试层次，不再考虑类之间相互连接的细节。和传统的确认测试一样，面向对象软件的确认测试也集中检查用户可见的动作和用户可识别的输出。为了导出确认测试用例，测试人员应该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情景。 当然，传统的黑盒测试方法（见本书第7章）也可用于设计确认测试用例，但是，对于面向对象的软件来说，主要还是根据动态模型和描述系统行为的脚本来设计确认测试用例。,12.3.3 面向对象的确认测试,2014年春 软件工程,12.4.1 测试

11、类的方法 测试单个类的方法主要有随机测试、划分测试和基于故障的测试等3种。 1. 随机测试 例子：银行应用系统。 该系统的account(账户）类有下列操作： open(打开），setup(建立），deposit(存款），withdraw(取款），balance(余额），summarize(清单），creditLimit(透支限额）和close(关闭）。,12.4 设计测试用例,银行应用系统随机测试,上列每个操作都可以应用于account类的实例，但是，该系统的性质也对操作的应用施加了一些限制，例如，必须在应用其他操作之前先打开账户，在完成了全部操作之后才能关闭账户。即使有这些限制，可做的操作

12、也有许多种排列方法。 一个account类实例的最小行为历史包括下列操作： opensetupdepositwithdrawclose 这就是对account类的最小测试序列。,2014年春 软件工程,但是，在下面的序列中可能发生许多其他行为： opensetupdepositdeposit|withdraw|balance|summarize|creditLimitnwithdrawclose 从上列序列可以随机地产生一系列不同的操作序列，例如： 测试用例 #r1:opensetupdepositdepositbalancesummarizewithdrawclose 测试用例 #r2:op

13、ensetupdepositwithdrawdepositbalancecreditLimitwithdrawclose,2014年春 软件工程,2. 划分测试 与测试传统软件时采用等价划分方法类似，采用划分测试（partition testing）方法可以减少测试类时所需要的测试用例的数量。 划分类别的方法： （1） 基于状态的划分 （2） 基于属性的划分 （3） 基于功能的划分,2014年春 软件工程,2014年春 软件工程,3. 基于故障的测试 基于故障的测试（fault based testing）与传统的错误推测法类似，也是首先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

14、试用例。,2014年春 软件工程,多类测试 Kirani和Tsai建议使用下列步骤，以生成多个类的随机测试用例。 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。 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符。 对服务器对象中的每个操作符（已经被来自客户对象的消息调用），确定传递的消息。 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。,12.4.2 集成测试方法,2014年春 软件工程,2. 从动态模型导出测试用例 图12.4给出了前面讨论过的account类的状态图，从图可见，初始转换经过了empty acct和

15、setup acct这两个状态，而类实例的大多数行为发生在working acct状态中，最终的withdraw和close使得account类分别向nonworking acct状态和dead acct状态转换。,2014年春 软件工程,图12.4 account类的状态转换图,2014年春 软件工程,设计出的测试用例应该覆盖所有状态，也就是说，操作序列应该使得account类实例遍历所有允许的状态转换： 测试用例 #s1:opensetupAccntdeposit(initial)withdraw(final)close 向最小序列中加入附加的测试序列，可以得出其他测试用例： 测试用例 #s2:opensetupAccntdeposit(initial)depositbalancecreditwithdraw(final)close 测试用例 #s3:opensetupAccntdeposit(initial)depositwithdrawaccntInfowithdraw(final)close,