OO第三单元总结

OO第三单元总结

• JML理论基础与工具链梳理

　　JML(Java Modeling Language)是用于对Java程序进行规格化设计的一种表示语言。我们使用 JML 来描述 Java 模块的行为可以忽略其具体实现。

　　JML有类型规格和方法规格，类型规格主要包括类所管理的数据，不变式invariant和变化约束constraint。方法规格包括前置条件，副作用和后置条件，用来描述一个方法的行为（包括正常与异常行为）。

　　JML的工具链包括OpenJML（用于对JML进行语法检查），SMT solver（用于检查代码等价性）和JMLUnit（用于生成测试数据）等。

 

• SMT solver与JMLUnit测试

　　在实际运行中，可能是由于jdk版本的原因，SMT solver和JMLUnit不断报错，因此最终放弃。

　　此后我在网上查找了一些资料，也阅读了其他同学的博客，发现JMLUnit构造的数据不太具有针对性，仅仅是构造边界数值（如int的最大值），或者传入空引用。因此实际构造数据时不能依赖JMLUnit，仍应该主要使用手动的方法进行构造。

    

• 程序架构分析

第一次作业：

　　完全按照课程组提供的规格编写，难度较小，其中isCircle部分使用dfs实现，容器均为ArrayList。

 

第二次作业：

　　第二次作业中出现了性能问题，在有关age的几个方法中我选择在MyGroup类中增加中间变量，但是有关relationSum和valueSum的方法没有增加。同时将容器由ArrayList变为Hashmap，并且使用并查集重构了isCircle方法。

 

第三次作业：

　　第三次作业中增加了几个图论相关的经典问题，包括查询连通块数，查找最短路径，判断点双连通等。其中查询连通块数使用并查集实现非常简单，查找最短路径使用Djistra算法，判断点双连通通过两次bfs实现。

 

• bug分析

第一次作业：

　　没有发现bug。

 

第二次作业：

　　出现了由于没有设置中间变量，而是使用二重循环求RelationSum和ValueSum导致的CTLE。

    

第三次作业：

　　出现了两个bug。

　　第一个是用Djistra求最短路径时的CTLE（超时0.02s-0.2s），经过优化后减少了大约1s的时间。

　　另一个bug是判断点双连通时对于容器的操作错误导致RTE（确实是很低级的错误）。

　　实际上在bug修复完成后还发现了两次bfs会出错的情况，如果使用tarjan算法则没有对应的问题，但是由于没有遇到此类数据，因此在bug修复中也没有体现这一点。

　　本次由于课程组统一提供JML规格，因此选择直接阅读同学代码，其中重点阅读复杂度较高的部分代码，并成功找出了两个会导致CTLE的错误。

• 心得与体会

　　本单元是对于JML这一工具进行了详细的介绍，并通过实践让我们亲身体验。

　　JML所体现的契约式编程方法，形式化设计与验证的思想都十分的巧妙。但由于相关工具链存在各种各样的缺陷，使得对于JML规格的设计和验证不像看上去那么美好，我认为目前JML仍然不够成熟，不足以广泛应用到实际的工程开发中。开发文档和人工构造测试集仍然是不可避免的。但是JML体现的模块化，规范化设计的思想确是很值得我们学习的。

　　此外，对于JML所规定的功能，不能机械地去实现，JML只是为我们提供了基本的规则，我们在具体实现时仍然需要根据实际情况（包括对性能的要求，数据的规模等）进行具体分析以选择最合适的算法。