面向对象设计与构造——第一单元总结

一、前言

在本次阶段性学习中，我完成了三次Java编程作业，逐步从基础的面向对象编程过渡到较为复杂的航空配载模拟系统。三次作业的知识点覆盖了类与对象、数组操作、排序算法、输入输出处理、聚合关系、以及初步的业务逻辑建模。

· 作业集1（基础货物装载）：知识点包括类的定义、对象数组、选择排序、基本输入输出。题量约150行代码，难度较低，主要考查对Java基本语法的掌握。
· 作业集2（多货舱装载）：引入了货舱（CargoCompartment）、航班（Flight）聚合关系，以及货物按重量降序排序后匹配目标货舱的逻辑。题量约250行，难度中等，要求理解对象间的关联与协作。
· 作业集3（配载平衡系统）：增加了旅客、行李、重心计算、配平评估等复杂业务，涉及多个类的协同工作、输入验证和计算逻辑。题量约350行，难度较高，接近小型系统的开发。

三次作业呈现明显的迭代升级特征，从单一功能到多模块协作，再到完整的业务闭环，对面向对象设计能力提出了逐步提升的要求。

二、设计与分析

【1】 作业集1：货物装载系统

1. 雷达图：除 % Comments 指标为0外，其余指标（平均复杂度、平均深度、最大深度、最大复杂度、每个类方法数、每个方法平均语句数）均处于绿色安全区域，说明代码基础结构良好，无过度复杂的逻辑。
2. 块深度直方图：绝大多数语句处于嵌套深度2层，少量在1层和3层，无超过4层的嵌套。代码嵌套控制优秀，未出现"箭头型"反模式，结构可读性好。
   代码问题分析
   命名不规范： 变量名 one 、 two 、 three 、 s 、 name1 、 annual 完全无意义
   方法名 SortCargo 、 print_result 不符合Java驼峰命名法
3. 封装性与设计缺陷
   LoadManifest类设计不合理：
   外部调用 addCargo 时需要传入数组索引 n ，破坏了封装性，外部传入错误索引会导致数组覆盖或空指针
   使用固定大小数组 Cargo[100] 存储货物，无法动态扩容，当货物数量超过100时会抛出数组越界异常
   CargoSorter工具类设计不当： sortCargo 方法应为静态方法，无需创建实例即可调用
   Flight类冗余：无参构造函数公开但未使用
   边界检查：未检查货物数量 n 是否超过数组容量100
   四、代码优点
4. 基本面向对象思想正确，合理划分了货物、航班、载货清单、排序器等职责
5. 选择排序算法实现正确（按重量降序）
6. 代码嵌套深度浅，逻辑流程清晰，无复杂分支
7. 方法长度适中，未出现"上帝方法"
   【2】 作业集2：货物装载系统

1. 雷达图（Kiviat Graph）：所有文件除 % Comments 指标严重偏低（6个文件为0%）外，其余指标（平均复杂度、平均深度、最大深度、最大复杂度、每个类方法数、每个方法平均语句数）均处于绿色安全区域，说明代码的基础复杂度控制优秀。
2. 块深度直方图：所有文件的语句嵌套深度都很浅，绝大多数集中在1-3层，最深仅6层（LoadDispatcher的选择排序双重循环），完全避免了"箭头型"反模式，代码可读性基础良好。
   四、核心问题分析
3. 命名不规范：
   方法名不规范： LoadDispatcher.FindCargo  →  findCargo
4. 输入验证完全未使用：专门编写的 InputValidator 工具类在整个项目中没有被调用一次，所有用户输入均未做合法性检查，输入负数、非数字时程序会直接崩溃。
5. 固定数组滥用：所有集合都使用固定大小数组（如 Cargo[1000] ），无法动态扩容，元素超过数组大小时会抛出数组越界异常，同时造成内存浪费。
   五、代码优点
6. 面向对象设计合理，类职责划分清晰，符合单一职责原则。
7. 方法长度普遍较短，平均每个方法仅2-3条语句，易于理解和维护。
8. 代码嵌套深度浅，逻辑流程清晰，无复杂的条件分支和循环嵌套。
9. 基本功能实现正确，包括货物按重量降序排序、货舱匹配、超载判断、状态展示.
10. 工具类设计正确，所有工具方法均为静态方法，无需实例化即可调用。
    【3】 作业集3：货物装载系统

1. 雷达图：所有文件除 % Comments 指标外，其余指标均处于绿色安全区域。
2. 块深度直方图：所有文件的语句嵌套深度都控制在5层以内，绝大多数集中在1-3层。最深的是 Flight.display() 的5层嵌套，完全避免了"箭头型"反模式，代码可读性基础良好。
3. 输入验证全面落地： InputValidator 的两个方法在 Main 中被广泛调用，检查所有数值输入是否为非负数，以及货物分配数量是否在合理范围内。

三、采坑心得
坑1：输入处理中的换行符问题
作业1代码：
String name=sc.nextLine();
double maxlode=sc.nextDouble();
sc.nextLine(); // 消耗换行
int n=sc.nextInt();
if(n!=0){
sc.nextLine(); // 条件性消耗换行
}
for(int i=0;i<n;i++){
String name1=sc.nextLine();
double annual=sc.nextDouble();
if(i!=n-1){
sc.nextLine(); // 最后一个不消耗
}
}
踩坑经历：在测试时发现，如果n=0，程序会多读一行或少读一行，导致后续输入错位。原因是nextInt()后遗留的换行符需要处理，但条件判断逻辑复杂容易出错。
正确做法：统一使用sc.nextLine()读取整行后再解析，或统一在每次nextInt()/nextDouble()后执行一次sc.nextLine()。我在作业3中看到sc.next()方式，避免了混合使用，更加可靠。
坑2：数组越界风险
作业1中Cargo[] one = new Cargo[100]，若用户输入超过100个货物，程序崩溃。作业2、3也有类似问题。虽然题目可能限制了数据范围，但作为健壮的程序应该使用ArrayList动态集合。
改进：使用ArrayList替代固定数组，可以无界添加。
坑3：排序算法的错误实现
作业1的选择排序：内层循环从j=i开始，导致第一次比较自身。虽然不影响结果，但浪费了一次比较。更严重的是，如果数组中有null元素（如未填满100个），会抛出NullPointerException。因为排序方法接收整个数组长度而非实际货物数量，但实际货物数量为n，排序时应该只对前n个有效元素排序。
坑4：输入验证的边界遗漏
InputValidator.judge2(int a, int b)要求a在1到b之间
四、改进建议
对作业集1的改进

1. 使用动态数组：将Cargo[]改为ArrayList，避免容量限制。
2. 改进输入处理：统一使用sc.nextLine()读取每行，然后用split()解析
   对作业集2的改进
3. 实现Position管理：利用Position类真实记录每个货舱内哪些位置被占用，输出货物摆放图。
4. 重构display方法：将总重量判断抽取为独立方法，减少嵌套。
   五 总结
   通过这三次作业的迭代开发，我深刻体会到了面向对象设计的演进过程：
   学到的核心知识：
5. 类的设计原则：单一职责、开闭原则、依赖倒置。作业3中WeightBalanceCalculator独立负责计算，符合单一职责；而Flight承担了过多职责，需要拆分。
6. 聚合与组合的区别：Flight聚合CargoCompartment（货舱可以独立存在），而Passenger组合Luggage（行李不能脱离旅客）。
7. 异常处理的重要性：System.exit(0)是反面教材，应该使用异常或返回状态码。
8. 业务建模能力：从简单的货物清单到完整配载平衡系统，我学会了如何将真实世界的“航班-货舱-货物-旅客-重心”关系转化为类结构。
   对课程的建议：
   · 作业可以增加一个“重构周”，要求对之前的代码进行改进和优化，培养代码维护意识。
   · 鼓励使用Git进行版本管理，每次作业提交代码仓库和Commit历史，便于追踪思路演变。
   · 可以在实验课上展示优秀作业的设计，进行代码走查，学习他人优点。
   这三次作业让我从“能写代码”到“会设计代码”迈出了重要一步。虽然还存在诸多不足，但每一次踩坑都是宝贵的经验。未来我将重点研究设计模式和代码重构技巧，争取写出更优雅、健壮的Java程序。