软件构造学习笔记-第五周

本周讲了AF、RI、Safety from rep exposure、spec等概念。这些是辅助程序设计的重要部分，需要在代码中以注释的形式体现，可以显著提高代码可读性，明确设计的目的。必须要养成写的习惯！！！

设计规约

1.规约的强弱
前置条件更弱，或后置条件更强的规约，是较强的规约。如果一个规约强于另一个规约，则可以用较强的代替较弱的。

2.规约越强，开发者的责任越重，使用者的责任越轻。如Lab1的GenerateMagicSquare，如果规约要求必须输入奇数（较强前置条件），则需要用户进行操作。如果不要求必须输入奇数（较弱前置条件），开发者就需要在程序中添加对输入奇数的操作。
3.某个具体实现，如果满足规约，则落在其范围内；否则在其之外。越强的规约，对应的面积越小。

抽象数据型（ADT）

1.ADT的特性：表示泄露、抽象函数AF、表示不变量RI。AF、RI用户不可见。
2.ADT是由操作定义的，和内部实现无关。

ADT类型和方法的分类

1.ADT可以分为可变和不可变数据类型。可变类型的对象提供了可改变其内部数据的值的操作（如StringBuilder）；不可变数据类型的操作不改变内部值，而是构造新的对象（如String）。
2.抽象类型的方法分类：构造器、生产器、观察器、变值器。
生产器，例如String.concat()，以两个String对象为参数，返回一个新的String对象。
观察器，例如List.size()，返回int。
变值器，例如List.add()，改变对象属性。！！！只在可变类型中出现

3.构造器可以实现为构造方法或者静态方法。实现为静态方法称为工厂方法，工厂方法属于类，而不属于某个具体对象。
4.返回void一定是变值器，如果返回void则必然改变了对象的某些内部状态。变值器不一定返回void。

表示独立性

用户使用ADT时无需考虑其内部实现，ADT内部表示的变化不影响spec和客户端。
违反表示独立性的例子：严格限制了people的类型

遵循表示独立性的例子：同时把people改为private

测试ADT

测试构造器、生产器、变值器：调用观察器查看结果是否满足规约
测试观察器：调用构造器、生产器、变值器产生或改变对象，查看结果是否正确

ADT不变量

1.不变量在任何时候都是true。
2.由ADT负责不变量，不变量和客户端的任何行为无关。
3.总是要假设用户有“恶意”破坏ADT的不变量（防御式编程）。
4.除非迫不得已，不要把希望寄托于客户端上，ADT有责任保证自身的不变量，并且避免“表示泄露”。最好的办法就是使用不可变的类型，彻底避免表示泄露。
5.如果一个类不是不可变的，改变属性的方式：
-通过属性中的操作
-表示暴露，方法返回属性的引用

RI和AF

1.抽象值构成的空间是客户端看到和使用的值（真实的数据）。ADT开发者关注表示空间R，客户端关注抽象空间A。

2.R空间到A空间满足的性质：
-满射，用户使用的数据必须在表示空间出现。
-未必单射，抽象空间的值可能对应表示空间的多个值
-未必双射，表示空间的值可能无法对应抽象空间的值
3.AF：R->A（抽象函数）给出R空间的数据，如何映射到A空间的解释。
RI：R->boolean（表示不变性）某个具体的表示是否是合法的。也可以将RI看成所有表示值的一个子集，包含了所有合法的表示值。同时可以将RI看作描述什么是合法表示值的条件。

4.选择某种特定的表示方式R，进而指定某个子集是合法的（RI），并为该自己中的每个值做出解释（AF），即如何映射到抽象空间的值。在设计ADT时，先确定AF再确定RI。
5.在所有可能改变rep的方法内都要检查RI是否满足。

有益可变性

1.对不可变ADT来说，它在A空间的抽象值是不变的。但R空间的表示值是可以变化的。
2.不可变类型的属性不一定不能改变。只要不影响A空间数据的变化，属性改变是可以的。

表示泄露的安全声明

给出理由证明代码并未对外泄露其内部表示。

总结

1.ADT规约里只能使用客户端可见内容来撰写，包括参数、返回值、异常等。如果规约里需要提及“值”，只能使用A空间的值。
2.ADT规约里不应该谈及任何内部表示的细节，以及R空间的任何值。
3.ADT的内部表示（private属性）对外部严格不可见。
4.在注释而不是Javadoc中写AF和RI，防止被外部看到而破坏表示独立性和信息隐藏。
5.表示泄露的风险：一旦泄露，ADT的内部表示可能在程序的任何位置发生改变，而不是限制在ADT内部，从而无法保证ADT不变量是否始终为true。
6.检测ADT保持不变量的三个标准：
-创建对象的时候满足不变量为true——对应creators、producers
-属性改变时满足不变量为true——对应mutators、observers
-没有发生表示泄露