一、理论基础
1.什么是JML
JML，即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（Behavior Interface Specification Language，BISL），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。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。
2.注释结构
JML的注释主要有行注释和块注释两种，用于不同情景
行注释的表示方式为： //@annotation
块注释的方式为： /*@annotation@*/
3.常用表达式
\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。
\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。
\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。
\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。
\num_of表达式：返回指定变量中满足相应条件的取值个数。
4.方法规格
方法规格的核心内容包括三个方面，前置条件、后置条件和副作用约定。
前置条件是对方法输入参数的限制，如果不满足前置条件，方法执行结果不可预测，或者说不保证方法执行结果的正确性。前置条件通过requires子句来表示： requires P;。
后置条件是对方法执行结果的限制，如果执行结果满足后置条件，则表示方法执行正确，否则执行错误。后置条件通过ensures子句来表示： ensures P;。
副作用指方法在执行过程中对输入对象或this对象进行了修改（对其成员变量进行了赋值，或者调用其修改方法）。JML提供了副作用约束子句，使用关键词 assignable 或者 modifiable 。
5.数据规格
JML针对类型规格定义了多种限制规则，目前主要涉及两类，不变式限制(invariant)和 约束限制(constraints)。无论哪一种，类型规格都是针对类型中定义的数据成员所定义的限制规则，一旦违反限制规则，就称相应的状态有错。
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 ，其中 invariant 为关键词， P 为谓词。
对象的状态在变化时往往也许满足一些约束，这种约束本质上也是一种不变式。JML为了简化使用规 则，规定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、SMT solver与JMLUnit测试
可能是由于版本的原因，这个我一直没能成功，命令行调用openJML时会得到如下报错：
在把jmlunitng.jar复制到src文件夹后，执行如下四条命令
java -jar jmlunitng.jar test/MyGroup.java
javac -cp jmlunitng.jar test/*.java
java -jar openjml.jar -rac test/MyPerson.java test/MyGroup.java
java -cp jmlunitng.jar test.MyGroup_JML_Test
然而在执行到第二步的时候发生了如下报错:
三、作业架构设计
1.第一次作业
类图
emm由于直接没进互测，找不到当时的代码了，生成不了类图，不过我还是可以简单的复述一下自己的架构的，毕竟第一次作业非常简单（简单到没进互测...）。当时我本来给这次作业预留了和前六次作业差不多的时间完成，没想到一上手，呦，这么简单的吗，这不就照着规格写嘛。于是我沉浸在这意外的喜悦中，也没有认真的思考应该采用什么容器，通通使用了Arraylist，这使得我后一次作业一开始的性能极差，同时，我也没有特别仔细的看官方包的规格，直接导致了我这一次没进互测。
2.第二次作业
类图
第二次作业增加了一个group类，同时还有时间限制，这一次我吸取了上次没进互测的惨痛教训，写每一个方法前都认真的读一遍规格，过了中测之后，我长呼一口气，认为这次应该没有什么问题了。诶，对了，这次好像还有时间限制，我自己生成了一组比较极端的数据，跑了一遍，然后我的IDEA直接卡炸了...必须开任务管理器清那种，于是又开始修复性能...最终，我的Network里的Person用Arraylist和Hashmap两个容器各存一遍，遍历用Arraylist，查找用Hashmap，IsCircle方法也使用了查并集，而Group里的方法我是通过设置有效位来避免重复计算，addperson之后5个有效位都变false，addrelation之后前两个有效位变false，最终终于过了强测，却还是被组里的大佬hack出了tle...这点到后面的bug修复再讨论。
3.第三次作业
类图
第三次的作业增加了组内删人的操作，同时在Network里增加了几个方法，也就是这几个方法成为了第三单元最大的难点（个人认为），关于新增的Money系统，相关的方法不多，除了新写的借钱和查钱，只需要在Network里加一个Hashmap来存储每个人的钱，同时在addperson的时候记得初始化出来就好。至于blocksum，和第二次作业中group里面的五个属性类似，选择动态维护。最关键的qmp和qsl两个函数，qsl我借鉴讨论区的大佬，采用了bsf+分别删去路径上每一个结点检查是否联通的方法，而qmp我自己想了一个方法，那就是每次addrelation的时候就更新每个点到每个点的最短路径，这样一来每次调用这个方法就只用查表就好了，简直完美！但是这个方法在性能上也有大问题，最终导致了我又一次没进互测...这个悲伤的故事也留到bug修复那里再谈。
四、BUG及修复
1.第一次作业
第一次作业的bug是在addrelation方法，我在查看规格的时候漏掉了一行，没有看到id1==id2要当无事发生，我直接当异常了，于是一个悲伤的故事就发生了...
2.第二次作业
第二次作业没有在强测中测出bug，但是同屋的大佬测出了我的性能还是不过关，尤其是group类里的五个统计量，虽然我每次设置了有效位，但是当有效位无效时，我还是要从头开始一个一个算，这就导致了前面的人的属性被重复的计算了，造成了性能上的浪费，最终我再一次改进，改成每次在addtogroup的时候就更新几个统计值，包括年龄和、年龄的平方的和等，再由这些数比较方便的求出想要求出的数值，如方差，性能得到了进一步的提升。
3.第三次作业
第三次作业仍然没有进互测...主要有三个bug，第一个是关于blocksum的，主要原因是把更新是的判断条件islcircle写成了islinked，我也不知道当时为啥要这么写，大概脑子短路了吧...然后就是再qsl中我有一个辅助debug的print没注释掉，似乎中测也没测到这个方法，然后强测就悲剧了；还有就是之前说过的qmp，我选择在addrelation的时候更新每个人到每个人的最短距离，看似qmp的时候很美好，一下就出来了，但是在addrelation的时候太慢了啊，而且addrelation执行得到频率可比qmp要多，以强测中的一条数据为例，3000条指令只有addperson和addrelation，我居然跑了七十多秒。。。最后还是老老实实改了个堆优化的Dijkstra。
五、心得体会
短短三次作业，我两次没进互测，内心是崩溃的......
崩溃完了，还得找找原因，照着JML规格写代码一定要仔细，认真理解其全部含义。规格最基本的一个特点就是准确，无二义，那么在阅读这样精确的语言时，一个疏忽就可能酿成大错，造成严重后果，比如没进互测...另外就是，在写那些考验性能的算法时，如果想采用什么奇技淫巧，一定要先算好复杂度，看看是不是真的很简单，就算采用了一些经典的算法，也可以自己试着写一写复杂度，也可以加深对代码的理解，总之不会有坏处。
这个单元主要学习了JML语言规格，做作业的时候感觉也和前两次不大一样，前两次其实没有怎么考验性能（性能分占比不高），以正确性优先。而这个单元里，尤其时前两次作业，做到正确并不难，但是性能却成为了影响分数的重要因素。这也提醒了我们，规格只是规格，和实现没有关系，在具体实现上不能一点脑子不动，若是看规格给了个数组，那就也声明一个数组，正确性固然是问题不大了，但是和别人真正动了脑子想架构的相比，性能就差了十万八千里了。
马上进入OO最后一个单元了，这个学期也马上进入尾声了，希望自己在接下来的时间要更加努力，也给自己交一个满意的答卷。
来源：oschina
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