OO_Unit3_Summary
利用JML规格构造测试数据
首先，这一单元在写程序的时候，肯定是一步一个脚印，对程序作出修改时保证其遵循所给的JML。在对程序进行测试时，首先对照JML的assignable将方法中对容器做出修改的地方进行检查，保证不添不漏。在符合上述条件的前提下，只需对方法的返回值进行检查。在构造数据时，尽量全面地覆盖正常与异常情况下的数据，保证方法中每一种require的情况均有出现，以保证数据的全面性，另外对于测试中出现的不符合我们预期中的情况，我们应进行溯源处理，观察是哪个方法的前置条件得到满足但后置条件没能满足。结合JUnit测试，找到问题是相对容易的。
架构设计
本单元的作业主要是实现一个简单的社交关系网络。
首先有一个管理社交网络的类MyNetWork，其中存储了所有的人、群组和信息，MyMessage， MyPerson， MyGroup则用于管理信息，人，群组的具体内容。除了实现JML规格要求的方法外，为了便于维护和查找相关信息，我们在MyMessage， MyPerson， MyGroup中增加了对于需要查询的信息的计算和维护方法，并增加了相应的get方法以便在请求查找时能直接获取在相应类中进行维护的结果。此外，对于MyNetwork类中要求实现的高复杂度方法，将其从MyNetwork类中分离出去以工具类的静态方法实现，以均衡各个类的行数。
为了实现低复杂度的查找，除了对顺序有要求的Message的存储，本单元作业中的容器几乎全部使用HashMap。在图的构建上，先遍历需要查询的点集（MyPerson的集合），取得每个Person的acquaintance构建图的边（采用Pair的Arraylist储存），例如在queryLeastConnect方法中，现在方法中完成图的构建，再将图传入GetMin类的getmin方法以获得最小生成树的边权和，getMin方法采用朴素的Dijkstra算法，先对图中的边进行排序，再依次判断每一条边是否需要加入生成树中。这样的话，由于建图和查找的复杂度的复杂度均在On至On^2之间，总体复杂度还在可控范围之内。
出现的性能问题和修复情况
三次作业的JML中均有高复杂的方法，若按规格实现复杂度至少为On^2。因此，我们需要选择合适的方法降低其复杂度。
第一次作业
第一次作业出现的高复杂度方法分别为isCircle和queryBlockSum。
对于isCircle，一开始采取暴力维护的方式，创建HashSet存储所有与其有关联的人，每新加人和关系时，重新遍历所有HashSet并更新，这种做法需要使用addAll方法，实际上该方法本身已经有了On的复杂度，导致addRelation方法的复杂度达到了On^2。然而在第一次作业的强测和互测中，由于数据较弱，我全部侥幸通过。这也为后续作业埋下了隐患。在第二次作业的DDL前，我对这一存储方式，做了优化，采用类似并查集的方式，用一个Hashmap维护每个人的祖先，若调用isCIrcle时祖先一样则返回真。
HashMap<Integer, Integer> map; Person -> Ancestor
对于queryBlockSum的需求，我们在MyNetwork中动态维护一个变量block，当有新人加入社交网络，增加block，当addRelation时，判断两人之间isCircle是否为真，若为真则不需要修改block，反之block-1。
第二次作业
第二次作业的高复杂度方法为getValueSum和queryLeastConnection。
getValueSum方法易于实现，在每个Group里动态维护value变量，将查找方法的复杂度分散到别的方法中去，查找时直接获取即可，复杂度为O1。
关于queryLeastConnection的实现，已经在上文中提到了。
第三次作业
第三次作业的高复杂度方法为sendIndirectMessage，这需要我们找到两个人之间的最短路径。思路仍与queryLeastConnection一致，先建图，但不同的是，对图的遍历从边的遍历变成了对点的遍历，这也在无形中增高了复杂度，我用亲身经历证明这种做法会在强测中出现一个CTLE。解决方法是对Dijkstra算法进行堆优化。
对Network进行扩展
假设出现了几种不同的Person
-
Advertiser：持续向外发送产品广告
-
Producer：产品生产商，通过Advertiser来销售产品
-
Customer：消费者，会关注广告并选择和自己偏好匹配的产品来购买 -- 所谓购买，就是直接通过Advertiser给相应Producer发一个购买消息
-
Person：吃瓜群众，不发广告，不买东西，不卖东西
如此Network可以支持市场营销，并能查询某种商品的销售额和销售路径等 请讨论如何对Network扩展，给出相关接口方法，并选择3个核心业务功能的接口方法撰写JML规格（借鉴所总结的JML规格模式）
MyAdvertiser、MyProducer、MyCustomer三个类继承MyPerson类，分别实现sendAdvertisement、makeProduct/makeAdvertisement(区别于sendAdvertisement,该方法是Producer发送到Advertiser的信息，而sendAdvertisement是Advertiser发送给Customer）、buyProduct方法。另外新增MyBuyMessage, MyAdvertisementMessage（内含Product属性）类表示新增的信息类型，MyProduct类实现商品，具有money， productHeat等属性。另外，新增InvalidMessageTypeException表示消息不合法的异常。
核心业务功能的接口方法
sendAdvertisement
/*@ public normal_behavior
@ requires containsMessage(id) && getMessage(id).getType() == 1 &&
@ getMessage(id).getGroup().hasPerson(getMessage(id).getPerson1());
@ assignable people[*].socialValue, messages;
@ ensures !containsMessage(id) && messages.length == \old(messages.length) - 1 &&
@ (\forall int i; 0 <= i && i < \old(messages.length) && \old(messages[i].getId()) != id;
@ (\exists int j; 0 <= j && j < messages.length; messages[j].equals(\old(messages[i]))));
@ ensures (\forall Person p; \old(getMessage(id)).getGroup().hasPerson(p); p.getSocialValue() ==
@ \old(p.getSocialValue()) + \old(getMessage(id)).getSocialValue());
@ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < people.length && !\old(getMessage(id)).getGroup().hasPerson(people[i]);
@ \old(people[i].getSocialValue()) == people[i].getSocialValue());
@ also
@ public exceptional_behavior
@ signals (MessageIdNotFoundException e) !containsMessage(id);
@ signals (PersonIdNotFoundException e) containsMessage(id) && getMessage(id).getType() == 1 &&
@ !(getMessage(id).getGroup().hasPerson(getMessage(id).getPerson1()));
@ signals (RelationNotFoundException e) containsMessage(id) && getMessage(id).getType() == 0;
@*/
public void sendAdvertisement(int id) throws
MessageIdNotFoundException, PersonIdNotFoundException，InvalidMessageTypeException;
makeAdvertisement
/*@ public normal_behavior
@ requires containsMessage(id) && getMessage(id).getType() == 0 &&
@ getMessage(id).getPerson1().isLinked(getMessage(id).getPerson2()) &&
@ getMessage(id).getPerson1() != getMessage(id).getPerson2();
@ assignable messages, getMessage(id).getPerson2().messages;
@ assignable getMessage(id).getPerson1().socialValue, getMessage(id).getPerson1().money;
@ assignable getMessage(id).getPerson2().socialValue, getMessage(id).getPerson2().money;
@ ensures !containsMessage(id) && messages.length == \old(messages.length) - 1 &&
@ (\forall int i; 0 <= i && i < \old(messages.length) && \old(messages[i].getId()) != id;
@ (\exists int j; 0 <= j && j < messages.length; messages[j].equals(\old(messages[i]))));
@ ensures \old(getMessage(id)).getPerson1().getSocialValue() ==
@ \old(getMessage(id).getPerson1().getSocialValue()) + \old(getMessage(id)).getSocialValue() &&
@ \old(getMessage(id)).getPerson2().getSocialValue() ==
@ \old(getMessage(id).getPerson2().getSocialValue()) + \old(getMessage(id)).getSocialValue();
@ ensures (\old(getMessage(id)).getPerson1().getMoney() ==
@ \old(getMessage(id).getPerson1().getMoney()) - ((MakeAdvertisementMessage)\old(getMessage(id))).getMoney() &&
@ \old(getMessage(id)).getPerson2().getMoney() ==
@ \old(getMessage(id).getPerson2().getMoney()) + ((MakeAdvertisementMessage)\old(getMessage(id))).getMoney());
@ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(getMessage(id).getPerson2().getMessages().size());
@ \old(getMessage(id)).getPerson2().getMessages().get(i+1) == \old(getMessage(id).getPerson2().getMessages().get(i)));
@ ensures \old(getMessage(id)).getPerson2().getMessages().get(0).equals(\old(getMessage(id)));
@ ensures \old(getMessage(id)).getPerson2().getMessages().size() == \old(getMessage(id).getPerson2().getMessages().size()) + 1;
@ also
@ public exceptional_behavior
@ signals (MessageIdNotFoundException e) !containsMessage(id);
@ signals (RelationNotFoundException e) containsMessage(id) && getMessage(id).getType() == 0 &&
@ !(getMessage(id).getPerson1().isLinked(getMessage(id).getPerson2()));
@ signals (RelationNotFoundException e) containsMessage(id) && getMessage(id).getType() == 1;
@*/
public void makeAdvertisement(int id) throws
RelationNotFoundException, MessageIdNotFoundException, InvalidMessageTypeException ;
buyProduct
/*@ public normal_behavior
@ requires containsMessage(id) && contains(id1);
@ assignable messages;
@ assignable getMessage(id).getPerson1().socialValue, getMessage(id).getPerson1().money;
@ assignable getMessage(id).getPerson2().socialValue, getMessage(id).getPerson2().money;
@ assignable getMessage(id).getPerson2().products[],
@ ensures !containsMessage(id) && messages.length == \old(messages.length) - 1 &&
@ (\forall int i; 0 <= i && i < \old(messages.length) && \old(messages[i].getId()) != id;
@ (\exists int j; 0 <= j && j < messages.length; messages[j].equals(\old(messages[i]))));
@ ensures \old(getMessage(id)).getPerson1().getSocialValue() ==
@ \old(getMessage(id).getPerson1().getSocialValue()) + \old(getMessage(id)).getSocialValue() &&
@ \old(getMessage(id)).getPerson2().getSocialValue() ==
@ \old(getMessage(id).getPerson2().getSocialValue()) + \old(getMessage(id)).getSocialValue();
@ ensures (\old(getMessage(id)).getPerson1().getMoney() ==
@ \old(getMessage(id).getPerson1().getMoney()) - ((MakeAdvertisementMessage)\old(getMessage(id))).getMoney() &&
@ \old(getMessage(id)).getPerson2().getMoney() ==
@ \old(getMessage(id).getPerson2().getMoney()) + ((MakeAdvertisementMessage)\old(getMessage(id))).getMoney());
@ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(getMessage(id).getPerson2().getproducts().size());
@ \old(getMessage(id)).getPerson2().getproducts().get(i+1) == \old(getMessage(id).getPerson2().getproducts().get(i)));
@ ensures \old(getMessage(id)).getPerson2().getproducts().get(0).equals(\old(getMessage(id).getProduct()));
@ ensures \old(getMessage(id)).getPerson2().getproducts().size() == \old(getMessage(id).getPerson2().getproducts().size()) + 1;
@ also
@ public exceptional_behavior
@ signals (MessageIdNotFoundException e) !contains(mid);
@ signals (PersonIdNotFoundException e) !containsProduct(id1) || !containsProduct(id2);
@*/
public void buyProduct(int id1, int id2, int mid) throws
PersonIdNotFoundException, MessageIdNotFoundException;
本单元学习总结
前两个单元的关键词，架构和协同，这一单元的关键词无疑是规格。尤其是在团队工作时，符合规格的代码是必要的。撰写规格虽然麻烦，但很好地避免了不同的人写的代码无法对接的问题。另外在对安全要求较高的行业中，规格也使代码的安全性有所保证，对开发工作是大有裨益的。
