軟體工程詳細設計

一、需求分析

在軟體工程開發中，詳細設計是需求分析的輸出和設計階段的輸入，需求分析是詳細設計的前提和基礎。

需求分析包括對用戶需求、產品功能、業務流程等進行調研和分析，確定各項需求的優先順序、約束條件和限制條件。

以購物車系統為例：

/**
 * 添加商品到購物車
 *
 * @param userId    用戶ID
 * @param productId 商品ID
 * @param amount    商品數量
 * @return 是否成功添加
 */
public boolean addItemToCart(String userId, String productId, int amount);

/**
 * 移除購物車中的商品
 *
 * @param userId    用戶ID
 * @param productId 商品ID
 * @return 是否成功移除
 */
public boolean removeItemFromCart(String userId, String productId);

/**
 * 修改購物車中的商品數量
 *
 * @param userId    用戶ID
 * @param productId 商品ID
 * @param amount    商品數量
 * @return 是否成功修改
 */
public boolean modifyItemAmountInCart(String userId, String productId, int amount);

二、概要設計

概要設計是在需求分析的基礎上，對系統進行整體設計和規劃，確定系統的整體結構、模塊劃分和交互方式等。

概要設計階段的主要目標是明確系統的整體結構和各個模塊之間的關係，並將系統劃分為若干子系統和模塊，為詳細設計提供參考和指導。

以購物車系統為例：

/**
 * 購物車服務介面
 */
public interface ShoppingCartService {
    /**
     * 添加商品到購物車
     *
     * @param userId    用戶ID
     * @param productId 商品ID
     * @param amount    商品數量
     * @return 是否成功添加
     */
    boolean addItemToCart(String userId, String productId, int amount);

    /**
     * 移除購物車中的商品
     *
     * @param userId    用戶ID
     * @param productId 商品ID
     * @return 是否成功移除
     */
    boolean removeItemFromCart(String userId, String productId);

    /**
     * 修改購物車中的商品數量
     *
     * @param userId    用戶ID
     * @param productId 商品ID
     * @param amount    商品數量
     * @return 是否成功修改
     */
    boolean modifyItemAmountInCart(String userId, String productId, int amount);

    /**
     * 查詢用戶的購物車
     *
     * @param userId 用戶ID
     * @return 購物車列表
     */
    List getCartItemList(String userId);

    /**
     * 清空用戶的購物車
     *
     * @param userId 用戶ID
     * @return 是否成功清空
     */
    boolean clearCart(String userId);
}

/**
 * 商品服務介面
 */
public interface ProductService {
    /**
     * 根據商品ID查詢商品信息
     *
     * @param productId 商品ID
     * @return 商品信息
     */
    Product getProductById(String productId);
}

/**
 * 商品信息
 */
public class Product {
    private String id;
    private String name;
    private BigDecimal price;
    //省略getter和setter方法
}

/**
 * 購物車項
 */
public class CartItem {
    private String userId;
    private Product product;
    private int amount;
    private BigDecimal totalPrice;
    //省略getter和setter方法
}

三、詳細設計

詳細設計是在概要設計的基礎上，對各個模塊進行具體設計，包括數據結構、演算法、介面設計、模塊內部實現等。

詳細設計階段的主要目標是將概要設計中確定的模塊具體化，為編碼和測試提供參考和指導。

以購物車系統為例：

/**
 * 購物車服務實現類
 */
public class ShoppingCartServiceImpl implements ShoppingCartService {
    private Map<String, List> cartMap = new HashMap();

    private ProductService productService;

    public void setProductService(ProductService productService) {
        this.productService = productService;
    }

    @Override
    public boolean addItemToCart(String userId, String productId, int amount) {
        Product product = productService.getProductById(productId);
        if (product == null) {
            return false;
        }
        CartItem newItem = new CartItem();
        newItem.setUserId(userId);
        newItem.setProduct(product);
        newItem.setAmount(amount);
        newItem.setTotalPrice(product.getPrice().multiply(new BigDecimal(amount)));

        List cartItemList = cartMap.get(userId);
        if (cartItemList == null) {
            cartItemList = new ArrayList();
            cartMap.put(userId, cartItemList);
        }
        for (CartItem item : cartItemList) {
            if (item.getProduct().getId().equals(productId)) {
                item.setAmount(item.getAmount() + amount);
                item.setTotalPrice(item.getProduct().getPrice().multiply(new BigDecimal(item.getAmount())));
                return true;
            }
        }
        return cartItemList.add(newItem);
    }

    @Override
    public boolean removeItemFromCart(String userId, String productId) {
        List cartItemList = cartMap.get(userId);
        if (cartItemList == null) {
            return false;
        }
        Iterator iterator = cartItemList.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            CartItem item = iterator.next();
            if (item.getProduct().getId().equals(productId)) {
                iterator.remove();
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    @Override
    public boolean modifyItemAmountInCart(String userId, String productId, int amount) {
        Product product = productService.getProductById(productId);
        if (product == null) {
            return false;
        }
        List cartItemList = cartMap.get(userId);
        if (cartItemList == null) {
            return false;
        }
        for (CartItem item : cartItemList) {
            if (item.getProduct().getId().equals(productId)) {
                item.setAmount(amount);
                item.setTotalPrice(product.getPrice().multiply(new BigDecimal(amount)));
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    @Override
    public List getCartItemList(String userId) {
        List cartItemList = cartMap.get(userId);
        if (cartItemList == null) {
            return new ArrayList();
        }
        return new ArrayList(cartItemList);
    }

    @Override
    public boolean clearCart(String userId) {
        cartMap.remove(userId);
        return true;
    }
}

四、測試與維護

測試與維護是軟體開發過程中的關鍵環節，測試包括單元測試、集成測試、系統測試、驗收測試等，目的是確保軟體在各個環節的正確性和穩定性；維護包括軟體的運行維護、性能優化、問題解決等，目的是確保軟體長期穩定運行。

以購物車系統為例：

public class ShoppingCartServiceTest {
    private ProductService productService = mock(ProductService.class);
    private ShoppingCartService shoppingCartService = new ShoppingCartServiceImpl();

    @Before
    public void init() {
        ((ShoppingCartServiceImpl) shoppingCartService).setProductService(productService);
    }

    @Test
    public void testAddItemToCart() {
        when(productService.getProductById(anyString())).thenReturn(new Product() {{
            setId("1");
            setName("蘋果");
            setPrice(new BigDecimal("5.00"));
        }});

        boolean result = shoppingCartService.addItemToCart("1001", "1", 5);

        assertTrue(result);
    }

    @Test
    public void testRemoveItemFromCart() {
        CartItem item1 = new CartItem() {{
            setUserId("1001");
            setProduct(new Product() {{
                setId("1");
                setName("蘋果");
                setPrice(new BigDecimal("5.00"));
            }});
            setAmount(5);
            setTotalPrice(new BigDecimal("25.00"));
        }};
        CartItem item2 = new CartItem() {{
            setUserId("1001");
            setProduct(new Product() {{
                setId("2");
                setName("香蕉");
                setPrice(new BigDecimal("3.00"));
            }});
            setAmount(4);
            setTotalPrice(new BigDecimal("12.00"));
        }};
        List cartItemList = new ArrayList(Arrays.asList(item1, item2));
        ((ShoppingCartServiceImpl) shoppingCartService).cartMap.put("1001", cartItemList);

        boolean result = shoppingCartService.removeItemFromCart("1001", "1");

        assertTrue(result);
        assertEquals(1, cartItemList.size());
    }

    @Test
    public void testModifyItemAmountInCart() {
        CartItem item1 = new CartItem() {{
            setUserId("1001");
            setProduct(new Product() {{
                setId("1");
                setName("蘋果");
                setPrice(new BigDecimal("5.00"));
            }});
            setAmount(5);
            setTotalPrice(new BigDecimal("25.00"));
        }};
        List cartItemList = new ArrayList(Collections.singletonList(item1));
        ((ShoppingCartServiceImpl) shoppingCartService).cartMap.put("1001", cartItemList);

        boolean result = shoppingCartService.modifyItemAmountInCart("1001", "1", 3);

        assertTrue(result);
        assertEquals(3, cartItemList.get(0).getAmount());
        assertEquals(new BigDecimal("15.00"), cartItemList.get(0).getTotalPrice());
    }

    @Test
    public void testGetCartItemList() {
        CartItem item1 = new CartItem() {{
            setUserId("1001");
            setProduct(new Product() {{
                setId("1");
                setName("蘋果");
                setPrice(new BigDecimal("5.00"));
            }});
            setAmount(5);
            setTotalPrice(new BigDecimal("25.00"));
        }};
        CartItem item2 = new CartItem() {{
            setUserId("1001");
            setProduct(new Product() {{
                setId("2");
                setName("香蕉");
                setPrice(new BigDecimal("3.00"));
            }});
            setAmount(4);
            setTotalPrice(new BigDecimal("12.00"));
        }};
        List cartItemList = new ArrayList(Arrays.asList(item1, item2));
        ((ShoppingCartServiceImpl) shoppingCartService).cartMap.put("1001", cartItemList);

        List result = shoppingCartService.getCartItemList("1001");

        assertEquals(2, result.size());
        assertThat(result, hasItem(item1));
        assertThat(result, hasItem(item2));
    }

    @Test
    public void testClearCart() {
        ((ShoppingCartServiceImpl) shoppingCartService).cartMap.put("1001", new ArrayList());

        boolean result = shoppingCartService.clearCart("1001");

        assertTrue(result);
        assertFalse(((ShoppingCartServiceImpl) shoppingCartService).cartMap.containsKey("1001"));
    }
}