Reusability and Maintainability Oriented Programming

• 1 实验目标概述
• 2 实验环境配置
• 3 实验过程
• 3.1 待开发的三个应用场景
• 3.2 面向可复用性和可维护性的设计：PlanningEntry
• 3.2.1 PlanningEntry的共性操作

• 3.2.3 面向各应用的PlanningEntry子类型设计（个性化特征的设计方案）

• 3.10.1 检测一组计划项之间是否存在位置独占冲突
• 3.10.2 检测一组计划项之间是否存在资源独占冲突
• 3.10.3 提取面向特定资源的前序计划项

• 3.11.1 Factory Method
• 3.11.2 Iterator
• 3.11.3 Strategy

• 3.14.1 变化1
• 3.14.2 变化2
• 3.14.3 变化3

1 实验目标概述

本次实验覆盖课程第 3、4、5 章的内容，目标是编写具有可复用性和可维护性的软件，主要使用以下软件构造技术：
 子类型、泛型、多态、重写、重载
继承、代理、组合
 常见的 OO 设计模式语法驱动的编程、正则表达式
 基于状态的编程
 API设计、API复用
本次实验给定了五个具体应用（高铁车次管理、航班管理、操作系统进程管理、大学课表管理、学习活动日程管理），学生不是直接针对五个应用分别编程实现，而是通过 ADT 和泛型等抽象技术，开发一套可复用的 ADT 及其实现，充分考虑这些应用之间的相似性和差异性，使ADT有更大程度的复用（可复用性）和更容易面向各种变化（可维护性）。

2 实验环境配置

●建立本地git仓库
cd D:\\eclipse-workspace\\Lab3_1180300621
d:
dir
git init //生成.git目录
git add * //该目录下所有文件纳入git管理【文件->暂存区】
git status //具体信息
git commit -m “v0.1 All code in main()” //创建待提交的数据结构【暂存区->本地仓库】
git log //查看提交信息
git remote add origin “仓库地址”
git push -u -f origin master【本地仓库->线上仓库】
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●在这里给出你的GitHub Lab3仓库的URL地址（Lab3-学号）。

3 实验过程

3.1 待开发的三个应用场景

列出你所选定的三个应用。
●航班管理
●高铁车次管理
●学习日程管理
分析三个应用场景的异同，理解需求：它们在哪些方面有共性、哪些方面有差异。
●时间可在创建时设定；
●只有学习日程的位置可更改；
●只有高铁的状态可阻塞
●航班为单个资源、高铁为多个有序资源、学习日程为多个无序资源
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3.2 面向可复用性和可维护性的设计：PlanningEntry

航班·计划项	资源	单个可区分，单架飞机
	飞机·类	编号	string
		机型	string
		座位数	int
		机龄	double
	地点·类（可设定、不可更改）	起点
		经停站
		终点
	时间·类（可设定）	一个起止时间对
	状态（不可阻塞）	waiting：航班信息确定、未分配飞机；allocated：已分配飞机、未起飞；running：航班已起飞；ended：航班已抵达；cancelled：航班未起飞前被取消，不再执飞
高铁·计划项	资源	多个带次序可区分资源，车厢的集合（动车组）
	车厢·类	唯一编号	string
		类型	string
		定员数	int
		使用时长	double
	地点·类（可设定、不可更改）	起点
		一组中间位置
		终点
	时间·类（可设定）	一组起止时间对
	状态（可阻塞）	waiting：航班信息确定、未分配车厢；allocated：已分配一组车厢、未发车；running：已从起始站发车；blocked：抵达某个中间站，停ended：高铁已抵达；cancelled：高铁未发车前被取消/或在某个中间站被取消
活动·计划项	资源	多个不带次序、不需区分ID的资源（如100份学习资料）
	学习材料·类	材料名称	string
		发布部门	string
		发布日期	int(1976 02 06)
	位置·类（可设定、可更改）	一个具体位置
	时间·类（可初始设定）	一个起止时间对
	状态（可阻塞）	waiting：建立了学习活动，确定了时间地点；allocated：为活动安排了学习材料；running：开始学习活动；ended：结束学习活动；cancelled：学习活动结束前被取消

3.2.1 PlanningEntry的共性操作

能够返回指定类型的PlanningEntry实现类，Flight Schedule为例：



RUNNING状态在已分配资源之后未启动之前，首先检查是否分配资源（飞机），打印出状态；若已分配资源且状态不为ALLOCATED，则更新航班信息，将状态置为RUNNING，其他同理；考虑没有找到航班的情况。
需要注意的是，只有高铁是可阻塞的、只有活动是可变更地点的、只有高铁是不可变更时间的。

3.2.2 局部共性特征的设计方案

CommonPlanningEntry类实现了PlanningEntry接口中共性方法，包括了状态转换和Getter方法。

3.2.3 面向各应用的PlanningEntry子类型设计（个性化特征的设计方案）

3个子类型的不同主要在于两方面：Location、TimeSlot、Resource等信息的存储模式和信息的修改。以FlightPlanningEntry为例：

我的存储用数组实现，由于Flight的location由两个，因此用[1][2]分别表示起飞地点和抵达地点；信息修改同理，根据不同计划项信息的修改特点进行设计。分配资源只需修改location、timeslot和state的具体数据

3.3 面向复用的设计：R

资源有多种，因为被设计为一个接口，有3个实现类：Flight、Train和Activity。接口中有3种子类的工厂方法。由于用数组实现，因此在allocated时就已经将项目的resourece输入，以flight为例，

3.4 面向复用的设计：Location

原本打算采用一个List来存储若干的位置，通过PlanningEntry的不同Getter来获取

但采用数组存储后——对Activity只需将location存在[i][2],对Flight只需将出发点存在[i][4]、结束点存在[i][5]，对Train只需将location存在[i][2]~[i][4]

3.5 面向复用的设计：Timeslot

Time Slot设计同理location，两点分别代表对应的位置的到达和离开时间。由此设计，可以精确到每个地点的到达和离开时间，可以分别适应有一个地点的活动、两个地点的航班、多个地点的高铁。
由此，3种不同的计划项，通过不同的Getter实现不同的特征。

3.6 面向复用的设计：EntryState及State设计模式

采用State设计模式，把EntryStates设计成一个接口，再用几个类来实现了WAITING、ALLOCATED、RUNNING、BLOCKED、ENDED、CANCELLED几个状态。状态的实现采用静态属性和私有化构造器的办法来节约内存。
这里使用一个SetAndGet方法实现后续设定并获得状态的功能

3.7 面向应用的设计：Board

实验指导书中说到，Board是直接面向应用设计的，于是我直接实现了FlightBoard、TrainBoard、CourseBoard三个类。每个Board都有time和location属性来记录这个信息板要展示的时间和地点，以Interator按时间顺序进行排序。

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3.8 Board的可视化：外部API的复用

3.9 PlanningEntryCollection的设计

用二维数组实现，以main()选择需要实现的功能

该ADT是PlanningEntry的集合类。
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3.10 可复用API设计及Façade设计模式

3.10.1 检测一组计划项之间是否存在位置独占冲突

双层循环遍历。设计思路是对于传入的一组计划项，如果他们当中有位置相同&&位置不可共享&&起止时间有交集的话则是存在独占冲突的，否则没有。

3.10.2 检测一组计划项之间是否存在资源独占冲突

同上，条件变为资源部分是否有冲突。

3.10.3 提取面向特定资源的前序计划项

提取面向特定资源的前序计划项。针对某个资源 r 和使用 r 的某个计划项 e，从一组计划项中找出 e 的前序 f， f 也使用资源 r， f 的执行时间在 e 之前，且在 e 和 f 之间不存在使用资源 r 的其他计划项。若不存在这样的计划项 f，则 返回 null。 如果存在多个这样的 f，返回其中任意一个即可。
对 ROM、学习资 料等不可区分个体的资源，该 API 不适用。

3.11 设计模式应用

3.11.1 Factory Method

设置3个PlanningEntry接口的工厂方法，分别新建1种计划项子类型。以Flight Schedule为例，需要输入Location、TimeSlot和计划项编号3个参数，返回一个FlightSchedule计划项类型：

3.11.2 Iterator

在Board中直接返回一个List Entries的Iterator即可。
public Iterator iterator() {
return entries.iterator();
}

3.11.3 Strategy

在PlanningEntriesAPI中直接设置抽象方法

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3.12 应用设计与开发

3.13 基于语法的数据读入

（正则表达式）

3.14 应对面临的新变化

3.14.1 变化1

对于活动、航班、高铁的一个、两个、多个位置管理，我采用数组存贮他们的位置，因此只需获取对应的下标即可查询相应位置。

3.14.2 变化2

高铁的变化在于，若被分配资源后则不能被取消。这个变化可以通过重写cancel()方法，增加判断语句限制前置状态即可。

3.14.3 变化3

学习活动与高铁和航班不同的是，学习活动的时间和地点都是可变化的，这个变化可以通过增加可阻塞的活动名单，该方法代价较小

3.15 Git仓库结构

4 实验进度记录

5 实验过程中遇到的困难与解决途径

1. 正则表达式不会使用

   参与群聊、上网查阅资料

2. 不理解多种设计模式的概念

   重看网课