对于AF、RI、Safety from rep exposure、spec的归纳总结

每次写实验时，在写代码之前都要进行AFRISafety from rep exposure spec的编写，过程十分繁琐，但是也非常有用。根据他们写代码，不仅可以找到切入点，而且思路更加清晰了，避免了许多bug的产生，更加满足客户端的要求。于是在此对他们做出总结归纳。

1.Spec

简介

Spec是程序员在设计ADT时对自己所写方法的规约，它规定了方法应该做什么，不应该做什么。而在接下来的设计中，测试用例的编写就需要依靠Spec的描述，因为程序员所编写的代码必定是符合spec的，否则就是不合格的。同时，有了Spec的存在，客户端在使用代码时就会有所依据，好的Spec可以大大节省客户端使用自己的API时所需要的时间，并且大大降低了客户端对自己所编写的代码的误解。

主要内容

Spec的主要内容分为以下三部分：

1. 前置条件precondition：这是对客户端的约束，是用户在使用方法时必须满足的条件。在Java中一般使用声明@param说明每个参数的前置条件。

2. 后置条件postcondition：这是对开发者的约束，也是方法结束时设计者必须满足的内容。在Java中一般使用如下两种声明，其内容及用途如下：

@return：对后置条件的说明，一般为返回值；
@throws：说明出现异常的时候会发生什么，一般为异常处理方式。

spec强弱

若想要Spec变强，可以采用如下方式：

1. 更宽松的前置条件

2. 更严格的后置条件

有些spec的强弱是无法比较的，没有强弱之分。

注意事项

 程序员不应该让用户知道方法的内部逻辑是怎么样的，以避免恶意用户对代码结构的破坏。

 

2.AF和RI

两个空间：表示空间，抽象空间

1.表示空间里面包含的是值具体的实现实体。一般情况下ADT的表示比较简单，有些时候需要复杂表示。
2.抽象空间里面包含的则是类型设计时支持使用的值。这些值是由表示空间抽象出来的，也是使用者关注的。
3.ADT实现者关注表示空间，而用户关注的是抽象空间。
4.R->A(表示空间->抽象空间)映射特点
(1)每一个抽象值都是由表示值映射而来 ，即满射：每个抽象值被映射到一些rep值
(2)一些抽象值是被多个表示值映射而来的，即未必单射：一些抽象值被映射到多个rep值
(3)不是所有的表示值都能映射到抽象域中，即未必双射：并非所有的rep值都被映射。
我们用一个表示分数的ADT来举例，该ADT的rep为x(分子)，y(分母)：
例(1)抽象空间的所有分数都可以由表示空间的x/y来表示
例(2)对于两组不同的x,y其约分后可能表示为同一个分数
例(3)非法rep，例如y=0，则在抽象空间内没有对应的映射

AF

全称Abstraction function（抽象函数），类似于一个映射

其中R是创建的类，A是抽象值构成的空间

就是构造的程序的 ADT里面的量 到 外部人员想要操作的量 的映射

AF一定是满射，不一定是单射，也就不一定是双射

（也就是R中的类不一定能找到A，但是A中的抽象必须有R中对应的类）

RI

RI全称是：Representation invariant（表示不变量），用来表示“什么样的类满足抽象”

以上图为例，“abbc”就是不满足RI的元素，一个满足这个图的RI就是“不可以有重复的字母”

也可将RI看作：所有表示值的一个子集，包含了所有合法的表示值

也可将RI看作：一个条件，描述了什么是“合法”的表示值
（AF，RI的具体实例参考实验2的代码）

 

注意事项

RI、AF存在如下关系：

相同的R可能存在不同的RI；

即使是同样的R、 RI，也可以根据解释不同，而获得不同的AF；

两个ADT有相同的rep和相同的AF，但其R也不—定相同。

不应该给client看的内容有AF、RI、Rep exposure safety argument、testing strategy、Rep、Implementation和Test cases等等，留给client的只有Spec。

可以通过写checkRep()随时检查RI

 

3.Safety from rep exposure

防止表示泄露的方法

通常有以下几种方法：

1.用private和final关键字对其进行修改:------即将类中所有的属性（变量）定义为private类型，目的是不让用户得到你的内部属性
2.尽量使用immutable数据类型，比如能使用String就不使用StringBuilder，能使用Instance或
LocalDateTime就不使用Data
3.返回值使用防御式拷贝