2022北航OO第四单元总结暨课程总结

第四单元架构设计

本单元在理解UML图的基础上，实现对UML类图、顺序图和时序图的解析、指令查询和模型有效性检查。

实现思路

大致思路是先对UML模型进行解析，再实现指令查询的方法。

• 解析的思路是：在官方包中给定模型元素的基础上，根据需要实现自己的元素类，从上到下实现树形结构的模型。例如类元素应该包含属性、方法、父类和实现的接口等信息，但官方包UmlClass并不具备，因此在UmlClass的基础上实现MyClass类来包含这些信息。需要注意的是，解析时要遵循从上至下的原则，避免某些底层元素的上层属性还没有实现而无法解析。

• 查询的思路是：在已经解析好的模型基础上，依次实现接口中的方法。其中涉及到一些比较麻烦的查询指令要注意递归的合理实现，同时注意类似去重等细节。

架构图

• 类图

classDiagram class MyClass MyClass: -UmlClass umlClass MyClass: -MyClass superClass MyClass: -HashMap<String, UmlAttribute> id2attributes MyClass: -HashMap<String, MyOperation> id2operations MyClass: -HashMap<String, MyClass> childClasses MyClass: -HashMapHashMap<String, MyInterface> implementsInterfaces MyClass: +addAttribute(UmlAttribute attribute)void MyClass: +addOperation(MyOperation operation)void MyClass: +addChildClass(MyClass myClass)void MyClass: +addImplementsInterface(MyInterface myInterface)void MyClass: +getSubClassCount()int MyClass: +getOperationCount()int MyClass: +getOperationVisibility(String methodName)HashMap MyClass: +getAttributeCouplingDegree(MyClass myClass, ArrayList<String> hasChecked)int MyClass: +getOperationCouplingDegree(String methodName, MyClass myClass)List MyClass: +operationWrongType(String methodName)boolean MyClass: +operationDuplicate(String methodName)boolean MyClass: +sameParaList(HashMap<String, Integer> list1, HashMap<String, Integer> list2)boolean MyClass: +getImplementInterfaceList(HashMap<String, String> interfaceList)void MyClass: +getDepthOfInheritance(int depth)int class MyInterface MyInterface: -UmlInterface umlInterface MyInterface: -HashMap<String, MyInterface> superInterface MyInterface: -HashMap<String, UmlAttribute> id2attributes MyInterface: -HashMap<String, MyInterface> childInterfaces MyInterface: -HashMap<String, MyClass> implementsClasses MyInterface: +addAttribute(UmlAttribute attribute)void MyInterface: +addSuperInterface(MyInterface myInterface)void MyInterface: +addChildInterface(MyInterface myInterface)void MyInterface: +addImplementsClasses(MyClass myClass)void MyInterface: +getFatherInterfaces(HashMap<String, String> interfaceList)void class MyOperation MyOperation: -UmlOperation umlOperation MyOperation: -HashMap<String, UmlParameter> id2parameters MyOperation: +addParameter(UmlParameter umlParameter)void class UmlAttribute class UmlParameter MyClass*--MyOperation MyInterface*--MyOperation MyInterface*--UmlAttribute MyClass*--UmlAttribute MyOperation*--UmlParameter MyClass--MyInterface

• 时序图

classDiagram class MyInteraction MyInteraction: -UmlInteraction umlInteraction MyInteraction: -HashMap<String, MyLifeline> id2lifeline MyInteraction: -HashMap<String, MyEndpoint> id2endpoint MyInteraction: +addLifeline(MyLifeline myLifeline)void MyInteraction: +addEndpoint(MyEndpoint myEndpoint)void MyInteraction: +getParticipantCount()int MyInteraction: +lifelineNotFound(String lifelineName)boolean MyInteraction: +duplicateLifeline(String lifelineName)boolean MyInteraction: +neverCreate(String lifelineName)boolean MyInteraction: +duplicateCreate(String lifelineName)boolean MyInteraction: +getParticipantLostAndFound(String lifelineName)Pair MyInteraction: +getParticipantCreator(String lifelineName)UmlLifeline class MyLifeline MyLifeline: -UmlLifeline umlLifeline MyLifeline: -HashMap<String, MyMessage> sendMessage MyLifeline: -HashMap<String, MyMessage> receiveMessage MyLifeline: +addMessageSource(MyMessage myMessage)void MyLifeline: +addMessageTarget(MyMessage myMessage)void class MyMessage MyMessage: -UmlMessage umlMessage MyMessage: -MyLifeline sourceLifeline MyMessage: -MyLifeline targetLifeline MyMessage: -MyEndpoint sourceEndpoint MyMessage: -MyEndpoint targetEndpoint class MyEndpoint MyEndpoint: -UmlEndpoint umlEndpoint MyEndpoint: -HashMap<String, MyMessage> sendMessage MyEndpoint: -HashMap<String, MyMessage> receiveMessage MyEndpoint: +addMessageSource(MyMessage myMessage)void MyEndpoint: +addMessageTarget(MyMessage myMessage)void MyInteraction*--MyLifeline MyInteraction*--MyEndpoint MyLifeline*--MyMessage MyEndpoint*--MyMessage

• 状态图

classDiagram class MyStateMachine MyStateMachine: -UmlStateMachine umlStateMachine MyStateMachine: -MyRegion region MyStateMachine: +addRegion(MyRegion region)void class MyRegion MyRegion: -UmlRegion umlRegion MyRegion: -HashMap<String, MyState> id2states MyRegion: -MyInitialState initialSate MyRegion: -HashMap<String, MyFinalState> id2finalStates MyRegion: -HashMap<String, MyTransition> id2transitions MyRegion: +addState(MyState myState)void MyRegion: +setInitialSate(MyInitialState initialSate)void MyRegion: +addFinalState(MyFinalState myFinalState)void MyRegion: +addTransition(MyTransition myTransition)void MyRegion: +isState(String id)boolean MyRegion: +isInitialState(String id)boolean MyRegion: +isFinalState(String id)boolean MyRegion: +findRoot(String id)ArrayList MyRegion: +findTmpRoot(String id)ArrayList MyRegion: +addRoots(String sourceId, String targetId)void MyRegion: +addTmpRoots(String sourceId, String targetId)void MyRegion: +getStateCount()int MyRegion: +stateNotFound(String stateName)boolean MyRegion: +duplicateState(String stateName)boolean MyRegion: +noTransition(String sourceName, String targetName)boolean MyRegion: +getTransitionTrigger(String sourceName, String targetName)List MyRegion: +isAllCircle()boolean MyRegion: +getStateIsCriticalPoint(String stateName)boolean class MyTransition MyTransition: -UmlTransition umlTransition MyTransition: -ArrayList<UmlEvent> events MyTransition: +addEvent(UmlEvent umlEvent)void class UmlEvent class MyInitialState MyInitialState: -UmlPseudostate umlPseudostate class MyFinalState MyFinalState: -UmlFinalState umlFinalState MyFinalState: -ArrayList<String> rootsId MyFinalState: -ArrayList<String> tmpRootsId MyFinalState: +addRoot(String newRootId)void MyFinalState: +addTmpRoot(String newRootId)void MyFinalState: +clearTmpRootsId()void class MyState MyState: -UmlState umlState MyState: -ArrayList<String> rootsId MyState: -ArrayList<String> tmpRootsId MyState: +addRoot(String newRootId)void MyState: +addTmpRoot(String newRootId)void MyState: +clearTmpRootsId()void MyStateMachine*--MyRegion MyRegion*--MyTransition MyRegion*--MyInitialState MyRegion*--MyState MyRegion*--MyFinalState MyTransition*--UmlEvent

架构设计思维及OO方法理解的演进

• 第一单元是最痛苦的，三个星期的时间被OO折磨的生活失去光彩，三次作业也完成的勉勉强强，现在反思可能是预习阶段做的不够。但第一单元是从无到有建立OO思想和架构设计的重要一环。在这之前的程设课上代码量都不大，也没有架构设计的观念。但这一单元让我明白在敲代码前进行整体架构设计的重要性，同时要充分考虑代码的可扩展性，从而有效避免重构。同时在作业完成时根据题目要求着重如何实现对象，逐步摆脱之前面向过程的影子。但最终的架构实现也还是比较混乱。
• 第二单元印象最深，在面向对象的基础上着眼多线程这一重要功能的实现，从对多线程0了解到实现多线程安全交互的电梯，让我体会到了在多对象交互时线程安全的重要性与如何实现，同时对于CPU轮询问题的原因以及如何定位并解决也是从0到1的理解。这一单元的架构相比第一单元清晰了很多，三次作业依次迭代，完成的也比第一单元顺利了不少。
• 第三单元由于规格化的语言限制了架构，同时确保了没有二义性。本单元让我接触了JML规格化语言的阅读与应用。一开始也是一头雾水，但通过三次作业让我对JML规格语言，尤其是较复杂的JML的阅读理解有较大提升，对于复杂JML的阅读梳理出内层的几何含义，更有助于理解与代码的实现。同时让我意识到同一方法的具体实现具有多样性，如何高效的实现一个方法是本单元另一个重点。
• 第四单元以对UML图的解析和查询为重点，达到了解UML架构和实现的目的。一开始面对官方包中大量的代码和指导书简直不知所云，通过一点点阅读官方包及UML图的学习，我认为本单元的重点在于层次化的抽象，将UML图的不同元素按所属层次依次建模，从而更好的理解UML图的实质。

测试理解与实践的演进

​ 测试是OO课程中很重要的一部分，是保证代码正确性的必要步骤。第一单元中几乎没有什么测试的观念，只是简单的构造几组数据，后来通过强测逐渐了解到课下自行测试的重要性，通过手动构造一些边界数据进行测试。第二单元多线程的不确定性导致测试有很大难度，主要都是针对可能出现的轮询进行测试。第三单元指令数据量较大且实现起来的细节很多，一粗心就容易出现问题，还很不好发现，通过和同学对拍可以快速的找出一些隐藏的问题。第四单元可以直接在StarUML中进行数据构造，主要针对每条指令一一进行测试，尤其是实现较复杂的指令是否会出现问题。

课程收获

• 首先是面向对象的程序设计思维和方法从无到有的建立。与之前的面向过程进行对比，更能理解OO的基本实现思路和应用场景，在面对问题时能够尝试用面向对象的思路进行分析并解决。
• 其次是每个单元重点涉及的知识点的掌握。包括多线程和线程安全的实现，契约式编程和复杂JML的阅读，还有UML图的理解及解析的实现等。
• 同时其它一些细节的收获。比如JAVA语法，通过四个单元一定量的代码开发从无到有掌握一门语言，也第一次接触并学会了使用git，在一个单元三次作业的完成过程中也体会到了项目的迭代开发等。最重要的是四个单元作业的完成是对自学能力的很大提升。
• 最后是不足，除去第三单元，其它都是第一次作业完成的比较好，第二次不如第一次，第三次又不如第二次。一方面可能由于第一次作业一般较简单，以及每单元一开始时总是信心满满的要好好完成，随着时间累加逐渐疲惫，单元结束时又觉得这单元终于熬过去了，最后一次作业也草草完成，感觉自己在整体的学习上缺少些始终如一的坚持。

三个具体改进建议

• 增长预习时间和预习程度
  • 在OO前期，完成第一单元作业的时候感到很吃力。虽然寒假有预习任务，但只能帮助简单了解JAVA语法，预习的难度和第一单元的难度相比感觉相差有点大。寒假的时间较长，建议增长一些预习时间，同时增加一些关于递归下降等知识的预习。
• 调整上机实验的时间
  • 上机实验是对课下作业有力支持，尤其是前两个单元，可以为作业提供很多思路，但安排在每周四导致上机时本次作业已经基本完成大致，即使有更好的方法也不好更改，或者是不能及时得到有效的思路导致前期花费大量时间走很多弯路。
• 指导书改进
  • 指导书有时比较冗长，尤其是第四单元，在实现细节比较多的情况下很容易遗漏，可以把相关类信息进行集中叙述；以及虽然名字叫指导书但感觉更多还是叙述作业的题面及要求，对于作业的实现更多还是自己找资料自学，希望可以在指导书中增加更多“指导”内容的资料，比如一些有效的学习链接等，或直接增加到预习内容中。

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来源： https://www.cnblogs.com/Realgyyyyy/p/16416002.html