自頂向下與自底向上實(shí)現(xiàn)

1、自頂向下與自底向上實(shí)現(xiàn)自頂向下與自底向上實(shí)現(xiàn)沃德軟件 2013 年 04 月 22 日 剛開(kāi)始程序設(shè)計(jì)的學(xué)生和程序員一般采用“大突擊”方法建造 軟件，其中每個(gè)模塊均獨(dú)立編碼。 一旦整個(gè)系統(tǒng)均已被編碼， 將各單個(gè)模塊包裝集成在一起，并觀察運(yùn)行情況。這種情況 帶來(lái)災(zāi)難性的失敗。在采用“大突擊”方法建造的軟件中尋找 錯(cuò)誤，如果不是不可能的，那也是極端困難的?！按笸粨簟狈?法不值得推薦，應(yīng)該避免使用。 在自頂向下實(shí)現(xiàn)中，從模 塊層次的頂層開(kāi)始，逐步往下層進(jìn)行。一旦論及面向?qū)ο笙?統(tǒng)，自頂向下意味著實(shí)現(xiàn)執(zhí)行開(kāi)始的那個(gè)類(lèi)（包括 main （） 或 init （）方法的類(lèi)） 。在實(shí)現(xiàn)該類(lèi)當(dāng)中，開(kāi)始于 mai

2、n （）或 init （）方法本身，一個(gè)樁程序（ stub ）是虛方法（ dummy methok ）或虛擬類(lèi)（ dummy class ）。所謂樁程序就是簡(jiǎn)化 模擬較低層次模塊功能的虛擬子程序。一個(gè)虛擬方法是這樣 的一種方法，其實(shí)體未編碼，尚未完全發(fā)揮作用。一個(gè)虛擬 類(lèi)包含了所有必需的構(gòu)造函數(shù)，伴隨著別的必要的虛擬方法， 來(lái)測(cè)試初始類(lèi)，其中方法體是不完整的。 例如，假設(shè)決定 待實(shí)現(xiàn)的圖書(shū)館管理系統(tǒng) LMS 的第一段是一個(gè)小應(yīng)用程序， 它允許鍵入圖書(shū)館已獲得的新資源對(duì)象的相關(guān)信息。為實(shí)現(xiàn) 這樣的一個(gè)簡(jiǎn)單的小應(yīng)用程序， 需要三個(gè)類(lèi)，如圖 7.2 所示。NewSourceApp 類(lèi)是該小應(yīng)用程序的

3、子類(lèi)；后者是 Java 的 標(biāo)準(zhǔn)部分，其主要目的是為進(jìn)入新資源信息提供一個(gè)圖形用 戶界面（ GUI ）。執(zhí)行開(kāi)始于該類(lèi)，接著實(shí)現(xiàn)也從此處開(kāi)始。 一個(gè) Resource 對(duì)象由 NewSourceApp 創(chuàng)建， 所需信息是由 用戶進(jìn)入時(shí)通過(guò) GUI 提供的。一旦成功創(chuàng)建了 Resource 對(duì) 象，將此加入到 Library Database 對(duì)象中永久存儲(chǔ)。為了開(kāi) 始實(shí)現(xiàn) LMS 的此項(xiàng)功能，為這三個(gè)類(lèi)編碼賦予所需要的并 且熟悉的實(shí)例變量和方法。這些方法實(shí)際上仍無(wú)指令。例如 Library Database 類(lèi)的 CheckDuplicates （）方法是： 這些 方法是樁程序。 NewSou

4、rceApp 類(lèi)的細(xì)節(jié)留待下一步實(shí)現(xiàn)。 開(kāi)始于 init （）方法中 GUI 的建造，測(cè)試 GUI 以保證看起來(lái) 是想要的。 然后， 運(yùn)行 NewSourceApp 類(lèi)的其他方法。 這種 情形僅有一個(gè)其他方法 actionperformed （），正是此方 法創(chuàng)建了 Resource 對(duì)象，調(diào)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ詫⒋思尤氲?Library Database ，一旦完成 NewSourceApp 類(lèi)的編碼，最 后編碼和測(cè)試 Library Database 類(lèi)。本例中，以自頂向下模 式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)（和測(cè)試） 。 在自底向上實(shí)現(xiàn)中，建造軟件開(kāi)始 于類(lèi)繼承層次的底層，當(dāng)然不必是自頂向下順序的嚴(yán)格逆轉(zhuǎn)。 首先編

5、碼和測(cè)試的類(lèi)是那些僅分配或調(diào)用原始類(lèi)或已定義 類(lèi)的類(lèi)。先編碼的類(lèi)接近完成，只是目前仍未編寫(xiě)應(yīng)用它們 的那些類(lèi)。因此必須創(chuàng)建調(diào)用底層模塊的驅(qū)動(dòng)程序或方法以 測(cè)試他們。實(shí)現(xiàn)過(guò)程通過(guò)較高層類(lèi)的實(shí)現(xiàn)向上進(jìn)行。這里定 義較高層類(lèi)未分配或調(diào)用原始類(lèi)型、已定義類(lèi)或已測(cè)試過(guò)的 類(lèi)。這個(gè)過(guò)程不斷進(jìn)行直至實(shí)現(xiàn)和測(cè)試了所有的類(lèi)。 如果 想以自底向上的方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)用戶添加新資源的能力，也許 會(huì)首先實(shí)現(xiàn)和測(cè)試 Resource 類(lèi)。這個(gè)類(lèi)的測(cè)試需要寫(xiě)一個(gè) 驅(qū)動(dòng)程序類(lèi)，附帶創(chuàng)建 Resource 對(duì)象的方法。該驅(qū)動(dòng)程序 類(lèi)必須展示 Resource 對(duì)象，確定是否真正被創(chuàng)建。一旦拋 開(kāi)了驅(qū)動(dòng)程序類(lèi)，便認(rèn)為 Resourc

6、e 類(lèi)已真正被編碼。一旦 已編碼和測(cè)試 Resource 類(lèi)，便開(kāi)始實(shí)現(xiàn) Library Database 類(lèi)，又一次為測(cè)試創(chuàng)建一個(gè)驅(qū)動(dòng)類(lèi)。最后，實(shí)現(xiàn)和測(cè)試 NewSourceApp 類(lèi)。 不幸的是，自底向上實(shí)現(xiàn)和測(cè)試并不 總是與自頂向下過(guò)程一樣得到良好定義。存在如下這種情形： 下一個(gè)待實(shí)現(xiàn)的類(lèi)不僅需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序類(lèi)，而且還需要一 個(gè)或多個(gè)樁程序。因?yàn)轭?lèi)間的相互引用，所以出現(xiàn)了這種需 求。圖 7.3 給出了這種類(lèi)間相互引用的例子，由于需要?jiǎng)?chuàng)建 樁程序而導(dǎo)致編碼類(lèi)序列的復(fù)雜化。 注意：在圖中， 類(lèi) M1、 M2 和 M3 中每一個(gè)類(lèi)均包含對(duì)其他兩個(gè)類(lèi)的引用。因此， 對(duì)第一個(gè)類(lèi)進(jìn)行編碼需要兩個(gè)樁程序類(lèi)，第二個(gè)類(lèi)需要一個(gè) 樁程序類(lèi)，最后一個(gè)不需要程序類(lèi)。實(shí)際次序隨意，但可能 受到各種實(shí)現(xiàn)類(lèi)難易程度的影響。 當(dāng)軟件自頂向下實(shí)現(xiàn)時(shí)， 測(cè)試高層模塊需要?jiǎng)?chuàng)建代表低層模塊的樁程序。樁程序的使 用意味著測(cè)試以自頂向下方式進(jìn)行。如果軟件由自底向上實(shí) 現(xiàn)，測(cè)試低層模塊需要?jiǎng)?chuàng)建代表高層模塊的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng) 程序的使用意味著測(cè)試以自底向上方式進(jìn)行。是以自頂向下 方式還是自底向上方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的決策影響系統(tǒng)模塊的實(shí) 現(xiàn)和測(cè)試順序。 不論是自頂向下方式還是自底向上方式， 均是增量開(kāi)發(fā)( incremental development )的例子。系統(tǒng)是 一點(diǎn)一點(diǎn)地