面向对象2022-第三单元作业总结

1|0面向对象2022-第三单元作业总结

1. 1|1分析自测过程中如何利用JML规格来准备测试数据

　　根据JML代码，可以枚举出所有的分支，从异常情况再到普通操作，构造具有针对性的测试数据，再检验输出结果是否与预期结果相同。下方的queryValue是一个相对简单的例子。

/*@ public normal_behavior
      @ requires contains(id1) && contains(id2) && getPerson(id1).isLinked(getPerson(id2));
      @ ensures \result == getPerson(id1).queryValue(getPerson(id2));
      @ also
      @ public exceptional_behavior
      @ signals (PersonIdNotFoundException e) !contains(id1);
      @ signals (PersonIdNotFoundException e) contains(id1) && !contains(id2);
      @ signals (RelationNotFoundException e) contains(id1) && contains(id2) &&
      @         !getPerson(id1).isLinked(getPerson(id2));
      @*/
    public /*@ pure @*/ int queryValue(int id1, int id2) throws
            PersonIdNotFoundException, RelationNotFoundException;

　　这个函数存在4条分支，首先是不包含id1，其次是不包含id2，然后是id1和id2两者并不相连，最后才是输出正确结果。针对这四种可能，可以构造一个包含3个人的例子，1和2相互连接，1和3不连接。前两种情况就可以对应queryValue(0, 1)以及queryValue(1, 0)，后两种情况是queryValue(1, 3)以及queryValue(1, 2)。如此一来，这个函数中所有的情况都被列出，通过测试后则可以保证本函数自身功能无误。当然，也要保证函数不能有多余的副作用。

　　再复杂一些的函数，同样也是根据JML来遍历可能性构造测试数据，只是有时读起来要费神一些。

 

2. 1|2梳理本单元的架构设计，分析自己的图模型构建和维护策略

　　得益于社交网络在现实生活中的形象性，本单元的架构也简单易懂。在代码运行后会根据MyNetWork生成一个社交网络图，第一个单元只在这个图中添加了MyPerson和MyGroup，你可以想象MyGroup就是网络中的俱乐部，MyPerson则是里面的成员。当然，MyPerson可以不是任意一个俱乐部的成员，也可以在多所俱乐部中做客。二三单元则是让这个社交网络更加热闹起来，彼此之间可以发送邮件，而邮件的形式也变得多样。

　　总体的架构已经很清楚了，不过针对要求指令，代码中还实现了信息维护。如query_value，要求返回一个俱乐部中所有成员的相互价值(若两个成员是熟人，则存在一定价值)之和。JML代码中对此给出了一个n2复杂度的代码，实现功能完全没有问题。但是，由于query_value指令没有被限制使用次数，多次调用该指令将使得评测超时。其余的一些量，比如俱乐部成员的平均年龄，由一个人展开生成的最小生成树，也需要进行维护。

　　不过维护并没有听起来那么简单，一是需要考虑维护成本和实用性，二是维护的正确性。维护的成本是指每次条件修改时都需要修改有关变量，而这种修改其实是不属于JML说明的副作用，使得单条指令的性能下降了。维护的实用性则是这样的维护是否有价值，比如由英国科学家林柯卡特提出的LCT算法，可以实现对最小生成树的维护。但如果评测指令中请求输出最小生成树的次数很小，比如10000条指令中最多只有100次输出，那么这种维护可能并不值得。

　　还有一点就是维护的正确性，要求考虑到条件改变的所有情况。比如你作为club的管理员，那么就不仅要在成员入会的时候修改信息，在成员离开的时候也要进行修改。

 

3. 1|3按照作业分析代码实现出现的性能问题和修复情况

　　多亏了和舍友的讨论以及往年学长的博客，对于可能出现的性能问题都有效规避了。此处谈一下看到的别人中弹的情况吧。第一次代码中有些同学只看到了较为复杂的isCircle函数，忽略了不限次数的看似简单无害的query_value，没有在有限时间内完成。不过在经过这一次的经验学习后，也转换为使用维护策略，后期通过了测试。

 

4. 1|4Network进行扩展，并给出相应的JML规格

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）

　　“天下熙熙，皆为利来；天下攘攘，皆为利往。“ ——司马迁 《货殖列传》

　　此处我们假设4种Person均是通过原有的addPerson加入到网络中，在解析时进行分类到不同的容器中。此处或许还要额外设计商品Product类，并且也要存在NetWork中，类似于表情包的存在。Advertiser，Producer，Customer也会有涉及到Product的属性。不过也有可能被简化，只是作为记录。

 

　　核心业务功能1号：int querySales(int id)，实现销售额查询

/*@ public instance model non_null int[] productIdList;
  @ public instance model non_null int[] productSalesList;
  @*/
​
/*@ public normal_behavior
  @ requires (\exists int i; 0 <= i && i < productIdList.length; productIdList[i] == id);
  @ ensures (\exists int i; 0 <= i && i < productIdList.length; productIdList[i] == id &&
  @          \result == productSalesList[i]);
  @ also
  @ public exceptional_behavior
  @ requires !(\exists int i; 0 <= i && i < productIdList.length; productIdList[i] ==       @id);
  @ signals_only ProductIdNotFoundException;
  @*/
public /*@ pure @*/ int querySales(int id) throws ProductIdNotFoundException;

　　核心业务功能2号：void buyProduct(int customerId, int advertiserId, int ProducerId, int productId)，购买产品，客户向广告商发送请求购买产品，然后广告商从生产者处转移商品。其实这个函数有点依赖于架构，因为如果只是各方的金钱数目变化，则本质上和产品没有关系。而且是否需要考虑货存的数目，生产者可以生产什么种类的产品也需要考虑。鉴于此，我们简化的认为生产者一定可以给出相应产品，并不把产品这个概念真正的纳入代码中，而仅是从逻辑变化上来理解这一过程。(甚至不考虑消费者钱够不够)

/*@ public normal_behavior
  @ requires customerContains(customerId) && advertiserContains(advertiserId) &&
  @ ProducerContains(ProducerId) && ProductContains(productId);
  @ ensures getCustomer(customerId).getMoney() ==
  @ \old(getCustomer(customerId).getMoney()) - getProduct(ProducerId).getPrice();
  @ ensures getAdvertiser(advertiserId).getMoney() ==
  @ \old(getAdvertiser(advertiserId).getMoney()) + 0.3*getProduct(ProducerId).getPrice();
  @ ensures getProducer(advertiserId).getMoney() ==
  @ \old(getProducer(advertiserId).getMoney()) + 0.7 * getProduct(ProducerId).getPrice();
  @ ensures (\exists int i; 0 <= i && i < productIdList.length && productIdList[i] == 
  @ productId; productSalesList[i] == \old(productSalesList[i]) + 1);
  @ also
  @ public exceptional_behavior
  @ signals (PersonIdNotFoundException e) !customerContains(customerId);
  @ signals (PersonIdNotFoundException e) customerContains(customerId) && 
  @ !advertiserContains(advertiserId);
  @ signals (PersonIdNotFoundException e) customerContains(customerId) &&   
  @ advertiserContains(advertiserId) && !ProducerContains(ProducerId);
  @ signals (ProductIdNotFoundException e) customerContains(customerId) &&  
  @ advertiserContains(advertiserId) && ProducerContains(ProducerId) && 
  @ !ProductContains(productId);
  @*/
public void buyProduct(int personId, int advertiserId, int ProducerId, int productId)
        throws PersonIdNotFoundException, ProductIdNotFoundException;

　　核心业务功能3号：int storeProduct(int id)，上市新产品。

/*@ public normal_behavior
  @ requires !(\exists int i; 0 <= i && i < productIdList.length; productIdList[i] ==    
  @ id);
  @ assignable productIdList, productSalesList;
  @ ensures (\exists int i; 0 <= i && i < productIdList.length; productIdList[i] == id && 
  @ productSalesList[i] == 0);
  @ ensures productIdList.length == \old(productIdList.length) + 1 &&
  @          productSalesList.length == \old(productSalesList.length) + 1;
  @ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(productIdList.length);
  @          (\exists int j; 0 <= j && j < productIdList.length; productIdList[j] == 
  @     \old(productIdList[i]) && productSalesList[j] == \old(productSalesList[i])));
  @ also
  @ public exceptional_behavior
  @ signals (EqualProductIdException e)(\exists int i;0 <= i && i < productIdList.length;
  @                                     productIdList[i] == id);
  @*/
public void storeEmojiId(int id) throws EqualproductIdException;

 

5. 1|5本单元学习体会

　　本单元是最容易对拍的一个单元，和小伙伴们一起对拍，最棒！

　　JML的确很好，将规则描述的很清楚。不过读起来并不是特别容易，为了实现准确性而失去了一些简洁性，或许还可以进行改进。但是借助于JML方法进行单元化测试时，的确可以很好地覆盖所有可能性。

　　维护或许没有看起来的那么容易，还是要进行综合的考量。

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本文作者：早点明安
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