OO Unit3 JML总结

OO第三单元——JML总结

一、JML语法总结

Java建模语言（JML）是一种行为接口规范语言，可用于指定Java模块的行为 。它结合了Eiffel的契约方法设计和 Larch 系列接口规范语言的基于模型的规范方法 ，以及细化演算的一些元素 。

契约设计和JML（由Gary T. Leavens和Yoonsik Cheon撰写） 的草案 解释了JML作为Java合同设计（DBC）语言的最基本用法。

下面是一些基本的语法梳理

①注释结构块
1 /@ annotation
2 @ annotation
3 @ annotation
4 @/
②原子表达式

• \result表达式：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 )表达式：用来表示一个表达式expr 在相应方法执行前的取值。【任何情况下，都应该使用\old把关心的表达式取值整体括起来。\old(v.size()) 和\old( v ). size() 有相同的结果但是会倾向使用前者】

• \not_assigned(x,y,...)表达式：用来表示括号中的变量是否在方法执行过程中被赋值

• \not_modified(x,y,...)表达式：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 )表达式：表示container 对象中存储的对象不会有null

• \type(type)表达式：返回类型type对应的类型(Class)，如type( boolean )为Boolean.TYPE。

• \typeof(expr)表达式：该表达式返回expr对应的准确类型。如\typeof( false )为Boolean.TYPE

③量化表达式

• \forall表达式：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表达式：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表达式：返回给定范围内的表达式的和。

• \product表达式：返回给定范围内的表达式的连乘结果。

• \max表达式：返回给定范围内的表达式的最大值。

• \min表达式：返回给定范围内的表达式的最小值。

④集合表达式

⑤操作符

• 子类型关系操作符： E1<:E2 ，如果类型E1是类型E2的子类型(sub type)，则该表达式的结果为真，否则为假。如果E1和E2是相同的类型，该表达式的结果也为真，如Integer.TYPE<:Integer.TYPE 为真；但Integer.TYPE<:ArrayList.TYPE 为假。需要指出的是，任意一个类X，都必然满足X.TYPE<:Object.TYPE 。

• 等价关系操作符： b_expr1<>b_expr2 或者b_expr1<=!=>b_expr2 ，其中b_expr1和b_expr2都是布尔表达式，这两个表达式的意思是b_expr1b_expr2 或者b_expr1!=b_expr2 。可以看出，这两个操作符和Java中的和!= 具有相同的效果，按照JML语言定义， <> 比== 的优先级要低，同样<=!=> 比!= 的优先级低。

• 推理操作符： b_expr1>b_expr2 或者b_expr2<b_expr1 。对于表达式b_expr1>b_expr2 而言，当b_expr1false ，或者b_expr1true 且b_expr2true 时，整个表达式的值为true 。【这一种和代码的if是相对应的】

• 变量引用操作符：除了可以直接引用Java代码或者JML规格中定义的变量外，JML还提供了几个概括性的关键词来引用相关的变量。\nothing指示一个空集；\everything指示一个全集，即包括当前作用域下能够访问到的所有变量。

⑥方法规格

• 前置条件通过requires子句来表示： requires P;

• 后置条件通过ensures子句来表示： ensures P;

• 副作用约束子句，使用关键词assignable 或者modifiable

⑦类型规格

• 不变式（invariant）是要求在所有可见状态下都必须满足的特性，语法上定义invariant P ，

• 状态变化约束（invariant）只针对可见状态(即当下可见状态)的取值进行约束，而是用constraint来对前序可见状态和当前可见状态的关系进行约束。

二、工具链情况

【官方】断言检查编译器（jmlc），单元测试工具（jmlunit），以及了解JML规范的javadoc（jmldoc）增强版本。

【推荐】OpenJML(静态检查)、自动check JML规格文档并生成报告、JMLunitNG(自动化测试）

【普适】Junit自动化测试，编写测试用例，覆盖度测试。

具体的内容不在此具体阐述，可以参考讨论区大佬的分享

三、三次作业总结

设计方面

数据管理方面，由于数据量方面的差别，我使用Hashmap容器存储person类，用ArrayList存储Group。三次作业都没有进行较大的结构变化。

自我反省

本单元在写的时候缺少了对层次和图管理方面的考虑。

第一次作业

由于只是机械的按照JML来完成的代码，对自行添加的代码没有添加JML规格并进行测试，在强测中出现了重大bug，导致程序出现了死循环。强测点全部挂掉了。

第二次作业

在本次作业中我吸取了上一次作业的教训，进行了较充分的自动化测试，因此本次作业完成情况较好。

第三次作业

在本次作业中，在算法方面耗了很多时间，对其他的方法测试不够充分，导致在dfg方法中出现了除零的现象。此外，对规格的理解出现了问题，在互测被hack出了问题。
此外，为了较为方便的实现dijkstra算法，另外增加了实现算法的类，单独进行数据处理。
在qbs方面，我维护了一个Hashmap：root存储键值对，并在添加关系时更新root，这样一方面qbs只需要计算root中存储的非重根节点id个数，第二，qsl和qmp可以很方便的获得同一连通图内的节点。