OO第三单元总结

梳理JML语言的理论基础、应用工具链情况

理论基础

JML是用来对JAVA程序进行规格化描述的表示语言。

规格变量声明：如//@public static model non_null int []elements。可区分静态或实例，non_null表明对象引用不能为null
前置条件：由requires子句定义。
副作用：assignable限定能够修改的类成员属性。/*@ pure @ */表示纯粹的查询方法。
后置条件：由ensures子句定义。
不变式：可以由invariant子句定义，是可见状态下都需要满足的特性。constraint用来定义状态变化约束，本质上也是不变式，特别地，是对前序可见状态和当前可见状态的约束。
原子表达式若干：\result关键字表示返回结果；\old(expr)表示方法执行前expr的取值等
量化表达式若干：\forall、\exists、\sum、\max等

应用工具链

OpenJML: 基本功能是对JML注释进行完整性检查，-check参数可以指定类型检查。而要对内容进行检查则要使用-esc参数，使用-rac进行运行时检查。
JMLUnitNG: 自动生成测试样例进行测试。

部署JMLUnitNG/JMLUnit，针对Group接口的实现自动生成测试用例，并结合规格对生成的测试用例和数据进行简要分析

JMLUnit

使用java -jar openjml\openjml.jar -exec openjml\Solvers-windows\z3-4.7.1.exe -esc -dir src

后听说这个可能是三目运算符的原因，改为

    /*@ public normal_behavior
      @ requires people.length == 0;
      @ assignable \nothing;
      @ ensures \result == 0;
      @ also
      @ public normal_behavior
      @ requires people.length != 0;
      @ assignable \nothing;
      @ ensures \result == ((\sum int i; 0 <= i && i < people.length; people[i].getAge()) / people.length);
      @*/

该错误消失。但是出现了大量如NOT IMPLEMENTED: Not yet supported feature in converting BasicPrograms to SMTLIB: JML Quantified expression using \sum的警告。似乎是因为SMT尚不支持\sum等关键字。

JMLUnitNG

这个过程是比较痛苦的很容易出现各种问题，看了一些其他同学/学长学姐的博客才达到目前这个踉踉跄跄的结果。

下载JMLUnitNG后，将其放置于之前的openjml文件夹。

JML放在接口处似乎是不能被测试的，所以把规格粘贴到MyGroup里，然后为了一会能编译把所有代码提出来放入一个package（我这里是Src），并在所有代码中添加package Src;在import com.前加上Src.。

生成测试文件java -jar jmlunitng.jar Src

改正为0 <= i && i < groups.length消失，但出现了一些新问题。

警告: C:\Program Files\Java\jre1.8.0_241\lib\rt.jar(java/io/FilterOutputStream.class): 主版本 52 比 51 新, 此编译器支持 最新的主版本。
  建议升级此编译器。
C:\Users\Zars19\Downloads\openjml\src\MyGroup.java:24: 错误: 类型变量数目错误; 需要2
        peopleMap = new HashMap<>();
C:\Users\Zars19\Downloads\openjml\src\MyGroup.java:89: 错误: 需要数组, 但找到ArrayList<Person>
      @           people[i].isLinked(people[j]); people[i].queryValue(people[j])));
                                           ^
C:\Users\Zars19\Downloads\openjml\src\MyGroup.java:89: 错误: An identifier with private visibility may not be used in a ensures clause with public visibility
      @           people[i].isLinked(people[j]); people[i].queryValue(people[j])));

可以通过1. 把容器类型写全 2. 把和JML规格变量同名的变量改名去除。

编译javac -cp jmlunitng.jar Src/*.java

java -jar openjml.jar -rac Src/MyGroup.java

测试java -cp jmlunitng.jar Src.MyGroup_JML_Test

C:\Users\Zars19\Downloads\openjml>java -cp jmlunitng.jar Src.MyGroup_JML_Test
[TestNG] Running:
  Command line suite

Failed: racEnabled()
Passed: constructor MyGroup(-2147483648)
Passed: constructor MyGroup(0)
Passed: constructor MyGroup(2147483647)
Failed: <<Src.MyGroup@64cee07>>.addPerson(null)
Failed: <<Src.MyGroup@1761e840>>.(null)
Failed: <<Src.MyGroup@5ecddf8f>>.addPerson(null)
Failed: <<Src.MyGroup@3f102e87>>.delPerson(null)
Failed: <<Src.MyGroup@27abe2cd>>.delPerson(null)
Failed: <<Src.MyGroup@5f5a92bb>>.delPerson(null)
Passed: <<Src.MyGroup@6fdb1f78>>.equals(null)
Passed: <<Src.MyGroup@51016012>>.equals(null)
Passed: <<Src.MyGroup@29444d75>>.equals(null)
Passed: <<Src.MyGroup@2280cdac>>.equals(java.lang.Object@1517365b)
Passed: <<Src.MyGroup@4fccd51b>>.equals(java.lang.Object@44e81672)
Passed: <<Src.MyGroup@60215eee>>.equals(java.lang.Object@4ca8195f)
Passed: <<Src.MyGroup@65e579dc>>.getAgeMean()
Passed: <<Src.MyGroup@61baa894>>.getAgeMean()
Passed: <<Src.MyGroup@768debd>>.getAgeMean()
Passed: <<Src.MyGroup@490d6c15>>.getAgeVar()
Passed: <<Src.MyGroup@7d4793a8>>.getAgeVar()
Passed: <<Src.MyGroup@449b2d27>>.getAgeVar()
Passed: <<Src.MyGroup@5479e3f>>.getConflictSum()
Passed: <<Src.MyGroup@27082746>>.getConflictSum()
Passed: <<Src.MyGroup@66133adc>>.getConflictSum()
Passed: <<Src.MyGroup@7bfcd12c>>.getId()
Passed: <<Src.MyGroup@42f30e0a>>.getId()
Passed: <<Src.MyGroup@24273305>>.getId()
Passed: <<Src.MyGroup@46f5f779>>.getPeopleSum()
Passed: <<Src.MyGroup@1c2c22f3>>.getPeopleSum()
Passed: <<Src.MyGroup@18e8568>>.getPeopleSum()
Passed: <<Src.MyGroup@33e5ccce>>.getRelationSum()
Passed: <<Src.MyGroup@5a42bbf4>>.getRelationSum()
Passed: <<Src.MyGroup@270421f5>>.getRelationSum()
Passed: <<Src.MyGroup@52d455b8>>.getValueSum()
Passed: <<Src.MyGroup@4f4a7090>>.getValueSum()
Passed: <<Src.MyGroup@18ef96>>.getValueSum()
Failed: <<Src.MyGroup@6956de9>>.hasPerson(null)
Failed: <<Src.MyGroup@769c9116>>.hasPerson(null)
Failed: <<Src.MyGroup@6aceb1a5>>.hasPerson(null)
Passed: <<Src.MyGroup@2d6d8735>>.setRelationSum(-2147483648)
Passed: <<Src.MyGroup@ba4d54>>.setRelationSum(-2147483648)
Passed: <<Src.MyGroup@12bc6874>>.setRelationSum(-2147483648)
Passed: <<Src.MyGroup@de0a01f>>.setRelationSum(0)
Passed: <<Src.MyGroup@4c75cab9>>.setRelationSum(0)
Passed: <<Src.MyGroup@1ef7fe8e>>.setRelationSum(0)
Passed: <<Src.MyGroup@6f79caec>>.setRelationSum(2147483647)
Passed: <<Src.MyGroup@67117f44>>.setRelationSum(2147483647)
Passed: <<Src.MyGroup@5d3411d>>.setRelationSum(2147483647)
Passed: <<Src.MyGroup@2471cca7>>.setValueSum(-2147483648)
Passed: <<Src.MyGroup@5fe5c6f>>.setValueSum(-2147483648)
Passed: <<Src.MyGroup@6979e8cb>>.setValueSum(-2147483648)
Passed: <<Src.MyGroup@763d9750>>.setValueSum(0)
Passed: <<Src.MyGroup@5c0369c4>>.setValueSum(0)
Passed: <<Src.MyGroup@2be94b0f>>.setValueSum(0)
Passed: <<Src.MyGroup@d70c109>>.setValueSum(2147483647)
Passed: <<Src.MyGroup@17ed40e0>>.setValueSum(2147483647)
Passed: <<Src.MyGroup@50675690>>.setValueSum(2147483647)

===============================================
Command line suite
Total tests run: 58, Failures: 10, Skips: 0
===============================================

可以看到JMLUnitNG会着重测试一些边界情况（包括null），这里的Failures是规格中没有做出限制的addPerson和delPerson的null情况（但null应该其实不会影响实际测试），其他全部通过。

按照作业梳理自己的架构设计，特别分析自己的模型构建策略

架构设计大体上就是接口中给定的样子，贴UML可能大家都一样。

第九次作业

好像没什么可说的基本是在照JML模拟，连数组都僵硬到用了静态。isCircle的时候是用并查集。

第十次作业

这次欢快地将ArrayList和HashMap配合使用，判断contains或者查找会比较快，add也更方便。

Group里的一些查询是在addToGroup的时候处理的，比如异或和什么的，这样比较快。

第十一次作业

蛮狠的，这次出现了判断是否点双联通和求最短路的需求。

点双联通判断使用tarjan，然后特殊处理两点之间只有距离为1的一条路径的情况（是点双但这里是false因为规格中点不重复的两条路径一条至少点数为3）。

最短路用Dijkstra+堆优化（但是好像仍然可能看脸TLE）。

Group这次可以删除，不过还是可以向上次添加一样在删除时更新那些之后可能查询的值。还有一些小技巧什么的大家应该都知道了比如\(A\oplus B \oplus B=A\)，并查集的时候更新联通块数云云。

按照作业分析代码实现的bug和修复情况

我错了，本单元作业在摸鱼。三次作业代码都写得很快~~，然后有bug~~。

既第九次作业强测没出问题也没有被hack之后，后两次作业每次出一个可在两行之内一次性修复的bug，全是读规格的问题。第十次我认为输入是必会满足其中一种requires后的条件的，没有管1111什么的（虽然迄今我也隐约觉得不满足JMLrequires的输入应该不保证运行结果）。第十一次作业addRelation直接复制signals后面的条件忽视了requires后面的id1 != id2在添加自环的时候输出了er

  @ requires !contains(id1) || !contains(id2) || 
  @          (getPerson(id1).isLinked(getPerson(id2)) && id1 != id2);
  @ signals (PersonIdNotFoundException e) !contains(id1) || !contains(id2);
  @ signals (EqualRelationException e) contains(id1) && contains(id2) && 
  @         getPerson(id1).isLinked(getPerson(id2));
  @*/

虽然不知道是不是特意的但感谢OO课程组把这一档设在60分。

第十次作业~~在度五一假期~~没有hack。

第十一次作业随便生成了一点qsl和qmp的数据，hack成功6次，截至目前可以得分5.25（怀疑是不是其实有人不修bug）。其中有qsl和qmp的WrongAnswer bug，还有TLE的房友。（感觉房友们好像是算法上的问题多一点）

阐述对规格撰写和理解上的心得体会

是的写JML的感觉有点离散，填JML实验的那次对JML的语法其实还不太熟悉，感觉有一些比较白痴的地方有写错（还把空看少了）。不过写过几次作业后这个感觉好了很多（只不过还是会读错条件）。JML让人体会到一种新的思想，离程序设计艺术更进一步。

posted @ 2020-05-23 11:20 Zars19 阅读(271) 评论(0) 编辑收藏举报

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