OO第三次博客作业

理论基础

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，主要有两个用法：（1）开展规格化设计，（2）针对已有的代码实现，书写其对应的规格，从而提高代码的可维护性。

整体上而言，JML是保证了在一定条件的基础下会得到的结果，但并不关心实现的具体方法。

语法

\result 表示一个非void类型的方法执行所获得的结果，即方法执行后的返回值。

\old(expr) 用来表示一个表达式expr在相应方法执行前的取值。

\not_assigned(x,y,...) 用来表示括号中的变量是否在方法执行过程中被赋值。如果没有被赋值，返回为true，否则返回false。实际上，该表达式主要用于后置条件的约束表示上，即限制一个方法的实现不能对列表中的变量进行赋值。

\not_modified(x,y,...) 与上面的\not_assigned表达式类似，该表达式限制括号中的变量在方法执行期间的取值未发生变化。

\nonnullelements(container) 表示container对象中存储的对象不会有null

\forall 全称量词修饰的表达式，表示对于给定范围内的元素，每个元素都满足相应的约束

\exists 存在量词修饰的表达式，表示对于给定范围内的元素，存在某个元素满足相应的约束。

\sum 返回给定范围内的表达式的和。

\product 返回给定范围内的表达式的连乘结果。

\max && \min 返回给定范围内表达式的最大（最小）值。

\num_of 返回指定变量中满足相应条件的取值个数。

requires 方法的前置条件，只有满足前置条件的情况下方法才能被正确执行，因此调用者需要确保前置条件为真。

ensures 方法的后置条件，方法保证执行完毕后的结果满足后置条件的约束。

assignable 副作用范围限定，即方法在执行过程中允许或者可能对某些变量进行修改。

signals 抛出异常。

invariant 在所有可见状态下都必须满足的特性。

constraint 对象的状态在变化时需满足的约束。

JML工具链

1.OpenJML：

　　-check：对JML注释的规范性检查

　　-esc:静态检查

　　-rac:动态检查

2.SMT Solver：对代码与规格的等价性进行检查

3.JMLUnitNG：生成测试用例

JMLUnitNG测试

可以看出自动生成的测试用例基本上都是null或边界数据，感觉并没有想象中那么好用。

架构设计

 

整体上的架构笔者是采用了接口所给的架构，Mynetwork管理整体，Myperson管理个人，MyGroup管理组。同时，为了提高效率，笔者创建并管理了大量新的变量，用以实现缓存机制，同时有部分小的类对象被创建，从而实现更高效的qmp，qsl查询方法，总的来说，作业在时间上要比空间更为重要，因此笔者使用了大量空间换区时间上的减少。

BUG分析

第一次作业：

第一次作业中，笔者没有严格按照规格，而是根据自身想法书写代码，导致isCircle方法中误判了两id相同的情况

第二次作业:

第二次作业中有两个主要bug，其一是笔者是通过每一步的添加person和relation时进行group的更新来实现结果的缓存，从而进行优化，但是却没有完备的测试，导致出现了严重的问题。其二是笔者在遍历hashmap时是通过value进行acquaintance的遍历，导致rt大大增加，改为id遍历后大大提高了速度。

第三次作业：

第三次作业主要问题是笔者的qmp方法使用的是最简单的Dijkstra算法，到时ctle，使用优先队列优化后，得以解决。

心得体会

整体而言，我认为JML是保证程序正确性的利器，一个正确可靠的JML可以大大减低测试的复杂度，因为我们只需要保证每个功能的正确性，程序整体的正确性就可以得以保证，同时JML的条件要求也使得测试用例更容易得以书写，但是，这同时也要求我们对于每个功能都要有一个严谨的测试，否则整个程序都可能有巨大的问题。同时，由于JML只保证了输入与输出，但并没有要求具体的实现细节，但是实际上可能时间空间等也会有很多限制，这些就是我们要额外注意的。而在这点上，笔者深有体会，在第二次作业中，笔者就因为测试样例不完备导致了巨大问题，而第三次则因为具体实现不太好导致ctle。

但是，JML确实是一个十分效率且工程化的工具，有了JML，程序员之间的协作就变得不再那么抽象，每个人只需要保证实现JML的要求，就能保证整体上的协作，同时JML的使用也大大降低了程序员理解要求的难度，不需要个人理解那些抽象的要求，而只需要保证JML的实现，这大大提高了程序的严谨性。