OO第三单元总结-JML
作者:互联网
OO第三单元总结-JML
JML理论基础
1.定义:
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。JML是一种行为接口规格语言(Behavior Interface Specification Language,BISL),基于Larch方法构建。JML可以用于开展规格化设计和提升代码可维护性。
2.常见用法:
- JML表达式:
- 原子表达式:
\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,需要注意类似v.size(),\old(v).size()以及\old(v.size())之间的区别。
\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。如果没有被赋值则返回true,否则返回false。
\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。
\type(type):返回类型type对象的类型(class)。
\typeof(expr):该表达式返回expr对应的准确类型。 - 量化表达式:
\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的结果。
\max:返回给定范围内的表达式的最大值。
\min:返回给定范围内的表达式的最小值。
\num_of:返回指定变量中满足相应条件的取值个数。
- 原子表达式:
- 方法规格:
- 前置条件:通过requires子句来表示:requires P。其中requires是JML的关键字,表达的意思是“要求调用者确保P为真”(在这一单元的作业中,有些方法的规格并不完整,并没有给出所有的调用情况,当有不满足条件的调用时,应该直接return)。
- 后置条件:通过ensures子句来表示:ensures P;其中ensures是JML关键字,表达的意思是“方法实现者确保方法执行返回结果一定满足谓词P的要求,即确保P为真”。
- 副作用范围限定:使用assignable或者modifiable。指方法在执行过程中会修改对象的属性数据或者类的静态成员数据,从而给后续方法的执行带来影响。
- 异常行为:用signal或者signal_only子句:signals子句强调在对象状态满足某个条件时会抛出符合相应类型的异常;而signals_only则不强调对象状态条件,强调满足前置条件时抛出相应的异常。
- 类型规格:
- 不变式invariant:要求在所有可见状态下都必须满足的特性。
- 状态变化约束constraint:对前序可见状态和当前可见状态的关系进行约束。
- 举例说明:
/*@ public normal_behavior //表示正常行为
@ requires !(\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(person)); //前置条件,在people容器中不存在person时。
@ assignable people, money; //people和money两个变量可以被修改
@ ensures people.length == \old(people.length) + 1; //people容器大小加1
@ ensures money.length == people.length; //money大小等于people大小
@ ensures (\forall int i; 0 <= i && i < \old(people.length);
@ (\exists int j; 0 <= j && j < people.length;
@ people[j] == \old(people[i]) && money[j] == \old(money[i])));
//后置条件,对任意的一个在原来people容器中的person,都在新的people容器中存在一个对应,且money也对应。
@ ensures (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i] == person && money[i] == 0); //后置条件,表示在新的容器中存在person,且其对应的money为0
@ also
@ public exceptional_behavior //表示异常行为
@ signals (EqualPersonIdException e) (\exists int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].equals(person)); //signal子句,表示在people已经存在person时抛出异常。
@*/
3.JML应用工具链:
OpenJML:使用OpenJML可以对JML代码实现静态语法检查和运行时检查。
JMLUnitNG:根据JML语言自动生成TestNG测试文件检查代码正确性。
JMLUnit:根据JML语言构造测试方法和测试用例,检查相应JML规格和代码实现的正确性。
-
OpenJML的使用:
在检查Person类的时候没有出现错误,但是在检查Group类的时候可能因为没有检测到Person,所以失败了。
-
JMLUnitNG测试部署:
java -jar jmlunitng.jar MyGroup.java javac -cp jmlunitng.jar *.java java -cp jmlunitng.jar MyGroup_JML_Test
使用上述代码生成测试样例。
测试结果如下:
[TestNG] Running: Command line suite Failed: racEnabled() Passed: constructor MyGroup(-2147483648) Passed: constructor MyGroup(0) Passed: constructor MyGroup(2147483647) Failed: <<MyGroup@6842775d>>.addPerson(null) Failed: <<MyGroup@574caa3f>>.addPerson(null) Failed: <<MyGroup@1761e840>>.addPerson(null) Passed: <<MyGroup@6c629d6e>>.addRelation(-2147483648, -2147483648) Passed: <<MyGroup@5ecddf8f>>.addRelation(-2147483648, -2147483648) Passed: <<MyGroup@3f102e87>>.addRelation(-2147483648, -2147483648) Passed: <<MyGroup@27abe2cd>>.addRelation(0, -2147483648) Passed: <<MyGroup@5f5a92bb>>.addRelation(0, -2147483648) Passed: <<MyGroup@6fdb1f78>>.addRelation(0, -2147483648) Passed: <<MyGroup@51016012>>.addRelation(2147483647, -2147483648) Passed: <<MyGroup@29444d75>>.addRelation(2147483647, -2147483648) Passed: <<MyGroup@2280cdac>>.addRelation(2147483647, -2147483648) Passed: <<MyGroup@1517365b>>.addRelation(-2147483648, 0) Passed: <<MyGroup@4fccd51b>>.addRelation(-2147483648, 0) Passed: <<MyGroup@44e81672>>.addRelation(-2147483648, 0) Passed: <<MyGroup@60215eee>>.addRelation(0, 0) Passed: <<MyGroup@4ca8195f>>.addRelation(0, 0) Passed: <<MyGroup@61baa894>>.addRelation(0, 0) Passed: <<MyGroup@768debd>>.addRelation(2147483647, 0) Passed: <<MyGroup@490d6c15>>.addRelation(2147483647, 0) Passed: <<MyGroup@7d4793a8>>.addRelation(2147483647, 0) Passed: <<MyGroup@449b2d27>>.addRelation(-2147483648, 2147483647) Passed: <<MyGroup@5479e3f>>.addRelation(-2147483648, 2147483647) Passed: <<MyGroup@27082746>>.addRelation(-2147483648, 2147483647) Passed: <<MyGroup@66133adc>>.addRelation(0, 2147483647) Passed: <<MyGroup@7bfcd12c>>.addRelation(0, 2147483647) Passed: <<MyGroup@42f30e0a>>.addRelation(0, 2147483647) Passed: <<MyGroup@24273305>>.addRelation(2147483647, 2147483647) Passed: <<MyGroup@5b1d2887>>.addRelation(2147483647, 2147483647) Passed: <<MyGroup@46f5f779>>.addRelation(2147483647, 2147483647) Failed: <<MyGroup@1c2c22f3>>.delPerson(null) Failed: <<MyGroup@18e8568>>.delPerson(null) Failed: <<MyGroup@33e5ccce>>.delPerson(null) Passed: <<MyGroup@5a42bbf4>>.equals(null) Passed: <<MyGroup@270421f5>>.equals(null) Passed: <<MyGroup@4f4a7090>>.equals(null) Passed: <<MyGroup@18ef96>>.equals(java.lang.Object@6956de9) Passed: <<MyGroup@769c9116>>.equals(java.lang.Object@6aceb1a5) Passed: <<MyGroup@2d6d8735>>.equals(java.lang.Object@ba4d54) Passed: <<MyGroup@12bc6874>>.getAgeMean() Passed: <<MyGroup@de0a01f>>.getAgeMean() Passed: <<MyGroup@4c75cab9>>.getAgeMean() Passed: <<MyGroup@1ef7fe8e>>.getAgeVar() Passed: <<MyGroup@6f79caec>>.getAgeVar() Passed: <<MyGroup@67117f44>>.getAgeVar() Passed: <<MyGroup@5d3411d>>.getConflictSum() Passed: <<MyGroup@2471cca7>>.getConflictSum() Passed: <<MyGroup@5fe5c6f>>.getConflictSum() Passed: <<MyGroup@6979e8cb>>.getId() Passed: <<MyGroup@763d9750>>.getId() Passed: <<MyGroup@5c0369c4>>.getId() Passed: <<MyGroup@2be94b0f>>.getPeopleSize() Passed: <<MyGroup@d70c109>>.getPeopleSize() Passed: <<MyGroup@17ed40e0>>.getPeopleSize() Passed: <<MyGroup@50675690>>.getRelationSum() Passed: <<MyGroup@31b7dea0>>.getRelationSum() Passed: <<MyGroup@3ac42916>>.getRelationSum() Passed: <<MyGroup@47d384ee>>.getValueSum() Passed: <<MyGroup@2d6a9952>>.getValueSum() Passed: <<MyGroup@22a71081>>.getValueSum() Passed: <<MyGroup@3930015a>>.hasPerson(null) Passed: <<MyGroup@629f0666>>.hasPerson(null) Passed: <<MyGroup@1bc6a36e>>.hasPerson(null) =============================================== Command line suite Total tests run: 67, Failures: 7, Skips: 0 ===============================================
从上面的测试样例可以看出,这个测试只是对边界情况进行了一些考虑,感觉这种方法还不如Junit以及对拍香,我更愿意选择对拍以及自动化测试进行验证,这个工具对极端情况还是能够做一个较好的分析。但是总体来说真的不知道这个有什么用处,极端情况的测试也并不完全。以上代码fail的都是因为不存在的情况。
作业分析
第一次作业:
本次作业没有什么难点,主要是熟悉JML语言,根据JML语言的语义进行实现就行,本次较为复杂的一个方法时iscircle,我采用了并查集的算法,时间复杂度较好。没有对架构采取什么改变,就是在原有的接口上实现自己的算法即可。
第二次作业:
在第一次作业的基础上加上了一个Group类,Group类的难点主要是在getRelationsum,getValue,getAgeMean,getAgeVar,这几个方法上,以getRelationsum和getAgeMean为例。(需要仔细阅读JML规格,搞清楚for循环到底是对那些进行遍历)
对于getRelationsum,这个值的改变只会在人加入group和加关系的时候,所以只用通过这两种情况进行考虑即可实现。
对于getAgeMean,可以用一个agesum来缓存当前group中所有人的age和,这样的话就可以实现O(1)询问。
第三次作业:
本次作业的难点主要是要知道两个新的算法,tarjan实现点双连通分量以及dij堆优化算法,主要的难点在于stronglink需要寻找点双连通分量,以及minpath找两个点的最小距离,还有qbs寻找当前连通块的个数(直接通过并查集O(n)实现)。
本次作业新加了一些类,主要是对图的数据进行管理,为了让代码更好看以及符合面向对象的要求。下附第三次作业的架构图:
BUG分析
在这个单元的三次作业中,在第二作业中出现了一个小的BUG,即对规格中没有出现的情况的处理,本以为测试数据不会出现不满足requires的情况,并且以为测试的时候也不会超出requires的情况,但是在本单元的作业中,没有出现=直接return,导致出现了一个BUG。
本单元的hack,都是通过阅读代码进行hack,这也许就是JML的一个好处,因为都是实现同一个接口,所以大家的方法都大同小异,并且可读性较强,本单元仅在第二次作业的时候hack成功,主要错误是iscircle采用了暴力DFS算法,导致了TLE,还有就是对于getAgeMean的规格化描述理解的偏差,以及除0的错误。
心得体会
这个单元主要是学习了一种规格化的方法,JML语言主要就是对方法进行规格化描述,不仅仅方便了使用者也方便了实现者,并且通过此次的互测,我更加深刻的理解到了JML语言的好处,就是可以方便debug,可以清楚的知道架构,就可以更好的定位错误。
在这个单元的学习中,总感觉有点不那么OO,主要是因为第一二单元的体验极好,体会到了设计模式的重要性,以及线程安全的重要性,并且都是自己从头进行编程,可以训练架构以及对于OO各种原则的训练,对类的构建以及类的解耦等都有着很大的提升,感觉第三单元只是对JML语言的了解以及算法的了解,但是总体来说对于规格化的思想有了一定的了解,也是一种不一样的体验。
最后希望OO课程可以办的越来越好,希望能够更加OO。
标签:OO,JML,2147483647,addRelation,Passed,2147483648,null,单元 来源: https://www.cnblogs.com/zhy123/p/12939419.html