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。
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