1. 前言
本文章的内容:
(1)方法的规约,理解其前置/后置条件与开发者和使用者的关系。
(2)前置/后置条件的意义。
(3)欠定规约,非确定规约
(4)陈述式,操作式规约
(5)规约的强度与比较
2. 规约Specification
(1) 规约的作用:
-精确的规约,有助于区分责任
-客户端无需阅读调用函数的代码,只需理解spec即可
-规约可以隔离“变化”,无需通知客户端
-规约也可以提高代码效率
(2) 行为等价性:
是站在客户端视角看行为等价性的。
可以根据规约判定是否行为等价,而与其具体实现无关。
如:
他们虽然在找不到val时,返回值不同,但均符合以下规约:
因此在此规约下,其行为等价。
3. 规约的结构:前置条件和后置条件
(1)前置条件:对客户端的约束,在使用方法时必须满足的条件
后置条件:对开发者的约束,方法结束时必须满足的条件
契约:如果前置条件满足了,后置条件必须满足
前置条件不满足,则方法可做任何事情。
(2)Java中的规约:
静态类型声明是一种规约,限制前置条件和后置条件,可据此进行静态类型检查
static checking。
方法前的注释也是一种规约,但需人工判定其是否满足。
前置条件:@param
后置条件:@return 和@throws
如:
(3)mutator方法:
注意事项:
-除非在后置条件里声明过,否则方法内部不应该改变输入参数
-应尽量遵循此规则,尽量不设计 mutating的spec,否则就容易引发bugs。
-程序员之间应达成的默契:除非spec必须如此,否则不 应修改输入参数
-尽量避免使用mutable的对象 :
因为程序中可能有很多变量指向同一个可变对象(别名) ,
而又无法强迫类的实现体和客户端不保存可变变量 的“别名”
可变数据类型导致程序修改变得异常困难
4. 设计规约:
(1)主要有三个方面:
规约的确定性,规约的陈述性,规约的强度
(2) 规约的强度:
如何比较两个规约,以判断是否可以用一个规约替换另一个?
规约的强度S2>=S1,表现在:
S2的前置条件更弱,而后置条件更强,
这样S2就可以替代S1。
因此,要使spec变强,就要使用更放松的前置条件+更严格的后置条件。
例如:
越强的规约,意味着implementor的自由度和责任越重,而client的责任越轻。
(3)规约的确定性:
确定的规约:给定一个满足precondition的输入,其输出是唯一的、明确的
欠定的规约:同一个输入可以有多个输出
非确定的规约:同一个输入, 多次执行时得到的输出可能不同
欠定的规约通常有确定的实现
(4)规约的陈述性:
操作式规约,例 如:伪代码
声明式规约:没有内部实现的描述,只有 “初-终”状态
声明式规约更有价值 :内部实现的细节不在规约里呈现,放在
代码实现体内部注释里呈现。
5. 规约图(Diagramming specifications):
图中每个点代表一种可能的实现方法。
某个具体的实现,若满足规约,则落在其范围内;否则,在其之外
在规约图中:更强的规约,表达为更小的区域 :
因为:更强的后置条件意味着实现的自由度更低了,更弱的前置条件意味着实现时要处理更多的可能输入,实现的自由度也低了,因此面积更小。
6. 规约的质量指标
(1)内聚性。Spec描述的功能应单一、简单、易理解
(2)信息丰富性。不能让客户端产生理解的歧义
(3)强度足够强。见前文
(4)强度又要足够弱。太强的spec,在很多特殊情况下难以达到。
(5)在规约里使用抽象类型,可 以给方法的实现体与客户端更大的自由度
注意:客户端不喜欢太强的 precondition,不满足precondition的输入会导致失败。
惯用做法是: 不限定太强的precondition,而是在postcondition中抛出异常:输入不合法
是否使用前置条件取决于(1)check的代价;(2)方法的使用范围
-如果只在类的内部使用该方法(private),那么可以不使用前置条件,在使用该方法的各个位置进行check——责任交给内部client;
-如果在其他地方使用该方法(public),那么必须要使用前置条件,若client端不满足则方法抛出异常。