Program Development in Java: Abstraction, Specification, and Object-Oriented Design

Contents......Page 8
Preface......Page 16
Acknowledgments......Page 20
1 Introduction......Page 22
 1.1 Decomposition and Abstraction......Page 23
 1.2 Abstraction......Page 25
  1.2.1 Abstraction by Parameterization......Page 28
  1.2.2 Abstraction by Specification......Page 29
  1.2.3 Kinds of Abstractions......Page 31
 1.3 The Remainder of the Book......Page 33
 Exercises......Page 34
 2.1 Program Structure......Page 36
 2.2 Packages......Page 38
 2.3 Objects and Variables......Page 39
  2.3.1 Mutability......Page 42
  2.3.2 Method Call Semantics......Page 43
  2.4.1 Type Hierarchy......Page 45
  2.4.2 Conversions and Overloading......Page 48
 2.5 Dispatching......Page 50
  2.6.1 Primitive Object Types......Page 51
  2.6.2 Vectors......Page 52
 2.7 Stream Input/Output......Page 53
 2.8 Java Applications......Page 54
 Exercises......Page 56
3 Procedural Abstraction......Page 60
 3.1 The Benefits of Abstraction......Page 61
 3.2 Specifications......Page 63
 3.3 Specifications of Procedural Abstractions......Page 64
 3.4 Implementing Procedures......Page 68
 3.5 Designing Procedural Abstractions......Page 71
 3.6 Summary......Page 76
 Exercises......Page 77
4 Exceptions......Page 78
 4.1 Specifications......Page 80
  4.2.1 Exception Types......Page 82
  4.2.2 Defining Exception Types......Page 83
  4.2.3 Throwing Exceptions......Page 85
  4.2.4 Handling Exceptions......Page 86
  4.2.5 Coping with Unchecked Exceptions......Page 87
  4.3.1 Reflecting and Masking......Page 88
 4.4 Design Issues......Page 89
  4.4.2 Checked versus Unchecked Exceptions......Page 91
 4.5 Defensive Programming......Page 93
 4.6 Summary......Page 95
 Exercises......Page 96
5 Data Abstraction......Page 98
 5.1 Specifications for Data Abstractions......Page 100
  5.1.1 Specification of IntSet......Page 101
  5.1.2 The Poly Abstraction......Page 104
 5.2 Using Data Abstractions......Page 106
 5.3 Implementing Data Abstractions......Page 107
  5.3.2 Implementation of IntSet......Page 108
  5.3.3 Implementation of Poly......Page 110
  5.3.4 Records......Page 111
 5.4 Additional Methods......Page 115
  5.5.1 The Abstraction Function......Page 120
  5.5.2 The Representation Invariant......Page 123
  5.5.3 Implementing the Abstraction Function and Rep Invariant......Page 126
  5.5.4 Discussion......Page 128
  5.6.1 Benevolent Side Effects......Page 129
  5.6.2 Exposing the Rep......Page 132
 5.7 Reasoning about Data Abstractions......Page 133
  5.7.1 Preserving the Rep Invariant......Page 134
  5.7.2 Reasoning about Operations......Page 135
  5.7.3 Reasoning at the Abstract Level......Page 136
  5.8.1 Mutability......Page 137
  5.8.2 Operation Categories......Page 138
  5.8.3 Adequacy......Page 139
 5.9 Locality and Modifiability......Page 141
 Exercises......Page 142
6 Iteration Abstraction......Page 146
 6.1 Iteration in Java......Page 149
 6.2 Specifying Iterators......Page 151
 6.3 Using Iterators......Page 153
 6.4 Implementing Iterators......Page 155
 6.5 Rep Invariants and Abstraction Functions for Generators......Page 158
 6.6 Ordered Lists......Page 159
 6.7 Design Issues......Page 164
 Exercises......Page 165
7 Type Hierarchy......Page 168
  7.1.1 Assignment......Page 170
  7.1.2 Dispatching......Page 171
 7.3 Defining Hierarchies in Java......Page 173
 7.4 A Simple Example......Page 175
 7.6 Abstract Classes......Page 182
 7.7 Interfaces......Page 187
 7.8 Multiple Implementations......Page 188
  7.8.1 Lists......Page 189
  7.8.2 Polynomials......Page 192
 7.9 The Meaning of Subtypes......Page 195
  7.9.1 The Methods Rule......Page 197
  7.9.2 The Properties Rule......Page 200
  7.9.3 Equality......Page 203
 7.10 Discussion of Type Hierarchy......Page 204
 7.11 Summary......Page 205
 Exercises......Page 207
8 Polymorphic Abstractions......Page 210
 8.1 Polymorphic Data Abstractions......Page 211
 8.3 Equality Revisited......Page 214
 8.4 Additional Methods......Page 216
 8.5 More Flexibility......Page 219
 8.7 Summary......Page 223
 Exercises......Page 225
 9.1 Specifications and Specificand Sets......Page 228
  9.2.1 Restrictiveness......Page 229
  9.2.2 Generality......Page 232
  9.2.3 Clarity......Page 233
 9.3 Why Specifications?......Page 236
 9.4 Summary......Page 238
 Exercises......Page 240
10 Testing and Debugging......Page 242
 10.1 Testing......Page 243
  10.1.1 Black-Box Testing......Page 244
  10.1.2 Glass-Box Testing......Page 248
 10.2 Testing Procedures......Page 251
 10.3 Testing Iterators......Page 252
 10.4 Testing Data Abstractions......Page 253
 10.6 Testing a Type Hierarchy......Page 256
 10.7 Unit and Integration Testing......Page 258
 10.8 Tools for Testing......Page 260
 10.9 Debugging......Page 263
 10.10 Defensive Programming......Page 270
 10.11 Summary......Page 272
 Exercises......Page 273
 11.1 The Software Life Cycle......Page 276
 11.2 Requirements Analysis Overview......Page 280
 11.3 The Stock Tracker......Page 285
 11.4 Summary......Page 290
 Exercises......Page 291
12 Requirements Specifications......Page 292
 12.1 Data Models......Page 293
  12.1.1 Subsets......Page 294
  12.1.2 Relations......Page 295
  12.1.3 Textual Information......Page 299
 12.2 Requirements Specifications......Page 303
  12.3.1 The Data Model......Page 307
  12.3.2 Stock Tracker Specification......Page 310
 12.4 Requirements Specification for a Search Engine......Page 312
 Exercises......Page 319
 13.1 An Overview of the Design Process......Page 322
  13.2.1 The Introductory Section......Page 325
  13.2.2 The Abstraction Sections......Page 329
 13.3 The Structure of Interactive Programs......Page 331
 13.4 Starting the Design......Page 336
 13.5 Discussion of the Method......Page 344
 13.6 Continuing the Design......Page 345
 13.7 The Query Abstraction......Page 347
 13.8 The WordTable Abstraction......Page 353
 13.9 Finishing Up......Page 354
 13.10 Interaction between FP and UI......Page 355
 13.11 Module Dependency Diagrams versus Data Models......Page 357
 13.12 Review and Discussion......Page 359
  13.12.1 Inventing Helpers......Page 360
  13.12.2 Specifying Helpers......Page 361
  13.12.3 Continuing the Design......Page 362
  13.12.4 The Design Notebook......Page 363
 13.13 Top-Down Design......Page 364
 13.14 Summary......Page 365
 Exercises......Page 366
 14.1 Evaluating a Design......Page 368
  14.1.1 Correctness and Performance......Page 369
  14.1.2 Structure......Page 374
 14.2 Ordering the Program Development Process......Page 381
 14.3 Summary......Page 387
 Exercises......Page 388
15 Design Patterns......Page 390
 15.1 Hiding Object Creation......Page 392
  15.2.1 Flyweights......Page 396
  15.2.2 Singletons......Page 399
  15.2.3 The State Pattern......Page 403
 15.3 The Bridge Pattern......Page 406
 15.4 Procedures Should Be Objects Too......Page 407
 15.5 Composites......Page 411
  15.5.1 Traversing the Tree......Page 414
 15.6 The Power of Indirection......Page 420
 15.7 Publish/Subscribe......Page 423
  15.7.1 Abstracting Control......Page 424
 15.8 Summary......Page 427
 Exercises......Page 428
 A......Page 430
 C......Page 431
 D......Page 433
 F......Page 435
 H......Page 436
 I......Page 437
 M......Page 438
 P......Page 440
 R......Page 442
 S......Page 443
 U......Page 446
 W......Page 447
 A......Page 448
 C......Page 449
 D......Page 450
 E......Page 452
 H......Page 453
 I......Page 454
 L......Page 455
 M......Page 456
 P......Page 457
 R......Page 459
 S......Page 460
 T......Page 462
 W......Page 463
 Z......Page 464