面向对象第三单元总结

Posted 2021-12-02 cc1090348107

一、JML语言理论基础

1.1 JML语言理论基础

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。JML是一种行为接口规格语言，基于Larch方法构建。BISL提供了对方法和类型的规格定义手段。所谓接口即一个方法或类型外部可见的内容。JML主要由Leavens教授在Larch上的工作，并融入了Betrand Meyer， John Guttag等人关于Design by Contract的研究成果。近年来，JML持续受到关注，为严格的程序设计提供了一套行之有效的方法。通过JML及其支持工具，不仅可以基于规格自动构造测试用例，并整合了SMT Solver等工具以静态方式来检查代码实现对规格的满足情况。

1.2 JML工具链

OpenJML：检查JML规格的正确性，主要调用SMT Solver进行检查。

下载方法：在eclipse的help栏中选择install New Software ，输入网址http://jmlspecs.sourceforge.net/openjml-updatesite进行OpenJML插件的下载。

JMLUuitNG：可根据规格自动化生成测试样例，进行单元测试。

官网链接：http://insttech.secretninjaformalmethods.org/software/jmlunitng/

jar 包链接：http://insttech.secretninjaformalmethods.org/software/jmlunitng/assets/jmlunitng.jar

二、部署JMLUnitNG,自动生成测试样例

JMLUnitNG的配置过程是参考讨论区的教程https://course.buaaoo.top/assignment/71/discussion/199  ，在Linux完成配置。

我的测试样例如下，写了一个简单的add函数：

 

package test;

public class Test {
    /*@ ensures \\result == (num1 + num2);
      @ */
    public static int add(int num1, int num2) {
        return num1 + num2;
       }
       public static void main(String[] args) {
        add(123, 456);
    }
}

 

运行结果如下：

[TestNG] Running:
  Command line suite
 
Failed: racEnabled()
Passed: constructor Test()
Passed: static add(-2147483648, -2147483648)
Passed: static add(0, -2147483648)
Passed: static add(2147483648, -2147483648)
Passed: static add(-2147483648, 0)
Passed: static add(0, 0)
Passed: static add(2147483648, 0)
Passed: static add(-2147483648, 2147483648)
Passed: static add(0, 2147483648)
Passed: static add(2147483648, 2147483648)
Passed: static main(null)
Passed: static main({})

===============================================
Command line suite
Total tests run: 13, Failures: 1, Skips: 0

可以看出测试很不充分。对于int型的数据，只考虑了一些边界情况，0，-2147483648，2147483647。而对Object的子类，只用null进行测试。

三、 架构设计

（一）第一次规格作业

类图：

 

第一次作业比较简单，在MyPath类中，我定义了两种数据，private int[] nodes;和private final ArrayList<Integer> list，ArrayList<Integer> list，list数组仅在iterator中使。在MyPathContainer类中，定义了两个arraylist数组：private ArrayList<Path> plist 和 private ArrayList<Integer> pidList;通过这两个数组对路径经行管理。

 

（二）第二次规格作业

类图：

 

 

第二次作业中，MyPath类和第一次作业一样，而MyGraph 类则直接继承MyPathContainer，并自己实现几个方法。

实现getShortestPathLength()方法时，我采用Dijsktra算法，定义 HashSet spath保存已经经过的节点，定义HashSet s1表示目前时刻与fromNodeId拥有相同最短路径的节点。定义ArrayList<Integer> s2 表示下一时刻与fromNodeId拥有相同最短路径的节点。不断迭代下去，最后就能找到两个节点的最短距离。

（三）第三次规格作业

类图：

 

 

第三次作业中，MyPath大部分和第二次作业一样，只多了一个方法public int getUnpleasantValue，计算出两个相邻节点间的不满意度。MyRailwaySystem类直接继承MyGraph 类，并自己实现几个方法。另外，定义spend类，保存节点，节点来源节点，和节点开销，用于求最小开销和最小不满意度。

实现getLeastTransferCount()方法和实现第二次作业的getShortestPathLength()方法相似，也是利用Dijsktra算法，HashSet spath保存已经经过的节点，定义HashSet s1表示目前时刻与fromNodeId拥有相同换乘数节点。定义ArrayList<Integer> s2 表示下一时刻与fromNodeId拥有相同换乘数的节点。不断迭代下去，最后就能找到两个节点的最短换乘数。

实现getConnectedBlockCount()方法时，首先任选一个没有被选取的节点A，不断循环遍历所有Path，将与A相连的path都移除。然后再任选一个没有被选取的节点B，不断循环遍历所有Path，将与B相连的path都移除，依次类推就能找出相连块的个数；

实现getLeastUnpleasantValue方法和实现 getLeastTicketPrice方法相似，都是用Dijsktra算法。定义HashSet tpath 保存已经经过的节点，定义int node表示当前迭代节点，定义ArrayList<Spend> s1表示node可达节点。定义HashSet s2  表示node的来源路径。每次从S1中选取不满意度最少的节点继续往下迭代。不断迭代下去，最后就能找到两个节点的最小不满意度。

 getLeastTicketPrice()方法的实现和getLeastUnpleasantValue()方法类似。

三、Bug与修复：

第一次作业：出错在MyPath类，在将path中的数据赋给arraylist时，将复制的循环写在了iterator里面，导致每次调用iterator，arraylist都会多复制一遍，打印输出path时就会多次输出同一个path，从而出错了。

第二次作业：出错在 MyGraph类，在方法getShortestPathLength和isConnected中，我先判断fromNodeId 和toNodeId是否相等，相等则直接输出0。但是我却没有意识到，当fromNodeId == toNodeId时，如果fromNodeId不在图中，则应该抛出异常，而不是输出距离为0；

第三次作业：使用动态Dijsktra算法，导致运行时间过长，出现了超时现象

四、对规格的心得体会：

因为自己也参与写过一些比较复杂规格比较大的程序，能深刻理解到规格的重要性。规格能让合作伙伴知道你写代码的功能，规格能让自己在很久之后也能明白自己写的程序的功能，规格还能让客户更好的理解自己写的程序的功能。特别是函数具体代码没开源的一些程序，有一个好的规格，才能让客户明白这个函数的作用。

在这次作业中，也让我深刻理解了仔细读规格的重要性，第一次和第二次作业的bug都是因为没有好好的读规格，写程序都按照自己想当然的想法，没有深挖规格体现的意思，才导致了bug的产生。