oo 第四单元UML&课程总结

一、 总结本单元作业的架构设计

​ 本单元的作业是写一个UML图的解析器，而具体的将UML图解析成一个个的UmlElement元素的过程已经在官方包中给出，我们需要做的就是对UmlElement中的元素进行组织与数据结构的设计，以便获取图中的相关信息。

第一次作业

​ 第一次作业仅仅涉及了Uml类图的解析，与我们平常写的Java代码有很大的相似性（当然刚开始的时候看不懂）。在一番时间的理解之后，对于Uml图内部的元素就有了基本的认识，然后就按照自己的理解来进行了数据结构的设计：

​ 为了方便代码的重用，为所有的元素设置了一公共父类Node，里边存放了一些基本的属性与最基础的一些功能例如获取id与name等等。之后所有带Node字样的类均继承此结点，下面介绍一下各个类中的一些基本的设计。

• ClassNode，这是用来表示类的结点。在其中存放了其具有的属性(Attribute)与方法(Operation)，并存放了子结点(Class)与父节点(Class)以及其实现的接口(Interface）与其有关联的对端 （Class or Interface）。值得一提的是，对于属性与方法的存储方式均采取了二级索引的方式，即以name为一级索引，以id为二级索引，以HashMap<String, HashMap<String, AttributeNode>>或是HashMap<String, HashMap<String, OperationNode>>的形式存放，这样子能够将重名的方法与属性保存下来，便于之后查找重载的方法与重复的属性名称。
• OperationNode，表示方法的结点，在其中利用 HashMap<String, ParameterNode>存放了方法中涉及到的变量。
• AttributeNode，表示类属性的结点。
• ParameterNode，表示变量的结点。
• InterfaceNode，表示接口的结点，其中存放了其父结点(Interface)与子结点(Interface)，同时存放了直接实现该节点的类(Class)以及关联的对端(Class or Interface)
• Initial，进行初始化的类，利用Initial中的方法可以将官方包中解析好的UmlElement分发重组为自己设计的Node，从而进行下一步工作。
• MainClass，程序入口。
• MyUmlInteraction，实现题目要求的种种方法。

考虑到查询的过程中出现了很多重复操作，且查询的过程中不再涉及到数据的添加，采用了缓存的思想来进行性能的优化，在第一次查询的时候按照正常计算的过程进行，同时将结果保存下来；在第二次以及之后的相同查询中，直接调用之前保存下来的结果，这样可以大大减少计算量，提高性能，缺点是浪费大量空间，但好像不卡空间。

下面是第一次作业的类图：

从类图中可以看出，整个架构还是比较明确的，所有的节点都通过ClassNode与MyUmlInteraction进行交互。

第二次作业

第二次作业在类图部分没有改动，新增了状态图与顺序图部分，但是新增部分的功能要求都较为简单，下面是对新增类的一些介绍：

• StateMachineNode，用来表示状态机的结点，其中存放了Region结点。

• RegionNode，是状态机的一个“区域”（自己起的名），状态机中状态以及状态转移等等都在Region的基础上完成，里边存储了各种状态(State)。

• StateNode，用来表示状态的结点，可以表示普通状态，初始状态，终止状态，维护一个flag变量来实现。

• InteractionNode，是用来表示顺序图的结点，其中存放了了生命线(Lifeline)。

• LifelineNode，是用来表示生命线的结点，其中存放了收发的消息(Message)。

• MessageNode，是用来表示消息的结点，其中存放了消息的发出者与接收者。

下面是第二次作业的类图：

从类图可以看出，在第一次作业的基础上新增了两个部分，从以ClassNode为核心转变为了以ClassNode，StateMachineNode，InteractionNode为核心的结构，最终由MyUmlGeneralInteraction来进行调用。

第三次作业

第三次作业在第二次作业的基础上增加了有效性检查，为了功能实现的独立性，新增了一Check类用以专门判断各种类型的错误，而检查的方法是最基础的遍历。值得一提的是debug时发现了自己的漏洞，在判断自关联两个end重名的情况时无法正确处理，根源是利用end的name作为key值维护了一个HashMap，改成了以id为索引的方式之后就能够成功运行了。

下面是第三次作业的类图：

可以看出是在第二次作业的基础上增加了Check类，其余变化不大。

二、总结四个单元中架构的设计以及oo方法理解的演进

在oo四个单元的学习过程中，对于项目架构的设计以及面向对象方法的理解有了很大的提升，下面简单回顾一下：

• 第一单元表达式求导，由于之前C语言课程的影响，第一次接触Java的时候，写出来的代码其实还是面向过程的，里边的各个模块之间耦合性非常强，并没有做到功能的分离，这就导致了在三次任务之中重构了两次。因为对于oo理解的不深刻，当时并不明白“低耦合”这句话的意思，因此在设计出的类的方法之中加入了非常多的参数，这时候本质上其实就是面向过程的写法了。在具体设计的时候，按照层次（例如表达式-项-因子）进行了划分，但是由于每一个模块之间联系较强，这样的设计并没有很好的效果。
• 第二单元中的电梯，架构较之第一次有了非常大的提高，做到了每一个模块的功能分离，因此在每一次的迭代开发之中工作量大大减少，相比于第一次开发每个类的方法都是依赖于这个类的属性实现的，实现了很好的降耦，同时采用了分布式电梯的调度策略。但是由于是第一次接触多线程，对于线程安全的控制并没有做的非常好。
• 第三单元中，由于是按照JML给定的架构进行实现的，对于结构的设计并没有多大的参与。重点是对于性能的优化，采用了并查集的数据结构，同时采用了迪杰斯特拉算法的堆优化。
• 第四单元中的UML部分是设计的较为成功的一次，在每一个类的设计上都实现了良好的降耦，因此在第二三次的任务中，并不需要对原本的代码进行大的改动，仅仅需要添加新的属性与方法就能够实现功能的扩充。

三、总结在四个单元中测试理解与实践的演进

在四个单元之中的测试其实做的并不算成功，第一单元之中的测试在同学的帮助之下成功地搭建了评测机，做了充分的黑箱测试，也进行了部分极端的白箱测试；而在于之后的三个单元，由于自己不会搭建评测机，黑箱测试部分就很难进行下去，都采取了白箱测试的方式，但是白箱测试本身具有覆盖面并不广泛等缺点，因此对于项目的功能测试并不能做到十分的全面。经历了一个学期的学习之后，我愈发地认识到了测试对于项目的重要性，写好代码仅仅是第一步，之后一定要采取多种方式来进行测试，否则就很容易暴雷。

四、 总结自己的课程收获

在一个学期的学习之中还是收获良多的，最直接的是对于Java语言的应用以及对多线程内容的了解，更重要的是对于面向对象思想的初步接触与理解，对于UML图的相关知识有了一定的了解，能够看懂一些简单的JML规格，python水平也有了一定的增长(第一单元评测机)，但同时由于经常通宵熬夜来完成oo作业，也增长了爆肝能力与心理承受能力。

五、立足于自己的体会给课程提三个具体改进建议

• 每一次作业的难度设置

第一二次作业的难度相较于第三四次大了不是一点半点，尤其是在刚刚接触oo这门课的时候，第一单元的作业非常容易劝退人，而第一单元的第一次作业与第二次作业之间的跨度还非常大（正则表达式不支持递归），本菜鸡在第一单元第二次作业的时候通宵达旦地更改代码，差点就放弃了，建议增加一些提示（比如递归下降）或者适当的调整一下作业的顺序

• 适当提前题目下放时间

每次题目的下放都是在本周的oo课结束之后才进行的，可能是想让同学们听课之后再去做题，但是在不知道题目的情况之下很可能出现听课没有重点的情况（参考隔壁OS实验课之前讲课），如果能够适当下放题目，提前知道自己需要学习什么知识，可能对于听课的侧重点就有了更明确的想法。

• 实验课给出评测结果（课下也行）

每一次实验课提交的代码都不知道结果如何，感觉就像对牛弹琴，如果是课上不给出评测结果可以理解，是让我们自己充分测试，但是课下依旧不给出评测结果实在是有些令人摸不着头脑。