软件工程导论课件之第12章 面向对象实现(第五版)(张海藩编著)

第12章面向对象实现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面向对象实现主要包括两项工作：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；测试并调试面向对象的程序。面向对象程序的质量基本上由面向对象设计的质量决定，所采用的程序语言的特点和程序设计风格也将对程序的可靠性、可重用性及可维护性产生深远影响。软件测试仍然是保证软件可靠性的主要措施。但是，面向对象程序中特有的封装、继承和多态等机制，也给面向对象测试带来一些新特点，增加了测试和调试的难度。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一致的表示方法既有利于在软件开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。2.可重用性为了能带来可观的商业利益，必须在更广泛的范围中运用重用机制。3.可维护性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，并且可以用指针引用动态创建的对象。2.实现整体-部分(即聚集)结构的机制分别使用指针和独立的关联对象实现整体-部分结构。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对于实现属性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：支持消息连接的机制；控制服务可见性的机制；动态联编。5.类型检查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Smalltalk；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，如C++。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。绝大多数面向对象语言都优化了查找继承树的过程，从而实现了高效率查找。8.持久保存对象一些面向对象语言，没有提供直接存储对象的机制。这些语言的用户必须自己管理对象的输入输出，或者购买面向对象的数据库管理系统。另外一些面向对象语言(例如，Smalltalk)，把当前的执行状态完整地保存在磁盘上。还有一些面向对象语言，提供了访问磁盘对象的输入输出操作。9.参数化类所谓参数化类，就是使用一个或多个类型去参数化一个类的机制，有了这种机制，程序员就可以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，调试器等。12.1.3选择面向对象语言1.将来能否占主导地位为了使自己的产品在若干年后仍然具有很强的生命力，可能希望采用将来占主导地位的语言编程。2.可重用性应该优先选用能够最完整、最准确地表达问题域语义的面向对象语言。3.类库和开发环境考虑类库的时候，还应该考虑类库中提供了哪些有价值的类。在开发环境中，还应该提供使用方便的类库编辑工具和浏览工具。4.其他因素12.2程序设计风格12.2.1提高可重用性1.提高方法的内聚一个方法(即服务)应该只完成单个功能。如果某个方法涉及两个或多个不相关的功能，则应该把它分解成几个更小的方法。2.减小方法的规模应该减小方法的规模，如果某个方法规模过大，则应该把它分解成几个更小的方法。3.保持方法的一致性一般说来，功能相似的方法应该有一致的名字、参数特征、返回值类型、使用条件及出错条件等。4.把策略与实现分开策略方法：负责做出决策，提供变元，并且管理全局资源。实现方法：负责完成具体的操作，但却并不做出是否执行这个操作的决定，也不知道为什么执行这个操作。为提高可重用性，在编程时不要把策略和实现放在同一个方法中，应该把算法的核心部分放在一个单独的具体实现方法中。5.全面覆盖针对输入条件的所有组合写出方法。对空值、极限值及界外值等异常情况也应该能够作出有意义的响应。6.尽量不使用全局信息应该尽量降低方法与外界的耦合程度，不使用全局信息是降低耦合度的一项主要措施。7.利用继承机制调用子过程。分解因子。使用委托。把代码封装在类中。12.2.2提高可扩充性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12.2.3提高健壮性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12.3测试策略测试软件的经典策略是：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。测试面向对象软件的策略与上述策略基本相同，但也有许多新特点。12.3.1面向对象的单元测试最小的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。因此，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。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。12.3.2面向对象的集成测试在面向对象的软件中不存在层次的控制结构，传统的自顶向下或自底向上的集成策略就没有意义了。面向对象软件的集成测试主要有下述两种不同的策略。基于线程的测试(threadbasedtesting)基于使用的测试(usebasedtesting)集群测试（clustertesting）是面向对象软件集成测试的一个步骤，检查一群相互协作的类，力图发现协作错误。12.3.3面向对象的确认测试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。传统的黑盒测试方法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。12.4设计测试用例12.4.1测试类的方法1.随机测试随机地产生一系列不同的操作序列，执行这些测试用例，可以测试类实例的不同生存历史。2.划分测试首先，把输入和输出分类，然后设计测试用例以测试划分出的每个类别。基于状态的划分基于属性的划分基于功能的划分3.基于故障的测试基于故障的测试（faultbasedtesting）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试用例。为了推测出软件中可能有的错误，应该仔细研究分析模型和设计模型，而且在很大程度上要依靠测试人员的经验和直觉。12.4.2集成测试方法在这个测试阶段，必须对类间协作进行测试。和测试单个类相似，测试类协作可以使用随机测试方法和划分测试方法，以及基于情景的测试和行为测试来完成。1.多类测试生成多个类的随机测试用例的步骤：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。2.从动态模型导出测试用例类的状态图可以帮助导出测试该类（及与其协作的那些类）的动态行为的测试用例。在类的行为导致与一个或多个类协作的情况下，应该使用多个状态图去跟踪系统的行为流。