BUAA_2025_OO_Unit3单元总结

程嘉烨-23373532 2025-05-19 18:00:36

一、测试过程分析与测试策略

1. 测试体系分层实践
在本单元的作业中，我们构建了多层次测试体系：
• 单元测试：针对每个JML规格方法编写独立测试用例，同时包装addPerson、addRelation等原子操作

• 功能测试：只需考虑需要方法的功能，不需要考虑内部结构及代码。

  @Test
//验证pure
  public void testPureProperty() throws Exception {
      Network network = createSampleNetwork();
      // 记录初始状态
      PersonInterface[] before = network.getPersons();
      // 调用方法
      network.queryCoupleSum();
      // 验证状态未改变
      PersonInterface[] after = network.getPersons();
      assertArrayEquals("Data modified after pure method call", before, after);
  }

• 集成测试：验证模块间协作。在本单元中，我们有时需要对一些值进行维护，以加快查找速度，以queryTagValueSum方法为例，构建跨标签的关系网络，测试添加/删除人员时多个标签的数值同步更新逻辑

• 压力测试：通过自动化脚本生成超大规模数据测试程序的性能和正确性，包括可能的tle以及wa

• 回归测试：每次迭代后运行历史测试集，我在测试时候并未采用该方法

2. 数据构造策略

白箱+黑箱（AI）策略提升测试覆盖率：

白箱

基础场景
构造基础特征数据组合，如：

// 五种图结构
EMPTY_GRAPH, SINGLE_NODE, TWO_NODES, TRIANGLE, COMPLEX_GRAPH

边界值构造
重点关注空图、完全图、最大节点数等边界场景：

// 测试网络容量边界
for (int i=0; i<MAX_PERSON; i++) {
    network.addPerson(new Person(i, "Test", 20));
}

黑箱
随机化测试
开发自动化数据生成工具，数据构造器来随机生成数据

二、大模型辅助开发实践

JML规格解析
本单元大模型在写代码过程中最大的作用是读取jml信息并以自然语言描述出来辅助我们的理解，加快jml阅读速度

[用户输入]  
解释JML中的ensures子句：  
@ ensures \result == (\sum int i; 0<=i<people.length; people[i].getAge());

[模型输出]
该规格要求方法返回值等于people数组中所有人员年龄的总和

但是往往直接将jml以及作业要求喂给AI，其写出来的方法很容易出现tle或者wrong answer
同样的，在ai给出的代码基础上自己进行修改工作量大，对于条件容易遗漏

三、图模型构建与优化

在本单元中，社交网络可以抽象为一个无向图，其中人员表示为图中的节点，人员之间的关系表示为图中的边，边的权重表示关系的数值。具体实现时，使用 Network 类中的 persons 列表来存储所有的人员节点，每个 Person 类实例中使用 acquaintance 数组和 value 数组来存储其相邻节点和对应的边权重。

图模型维护

添加人员：当调用 Network 类的 addPerson 方法时，会检查人员 ID 的唯一性
添加关系：当调用 Network 类的 addRelation 方法时，会检查两个人员是否存在以及关系是否已经存在。如果人员存在且关系不存在，则在两个人员的 acquaintance 数组和 value 数组中添加相应的信息。
修改关系：当调用 Network 类的 modifyRelation 方法时，会检查两个人员是否存在、关系是否存在以及修改后的权重是否大于 0。如果满足条件，则更新关系的权重；如果权重小于等于 0，则删除该关系，并从相关标签中移除对应的人员。

存储person时我采用的是

private final ArrayList<Person> persons = new ArrayList<>();

但是性能不佳可以采用邻接表+哈希索引：

private Map<Integer, Person> personMap = new HashMap<>();
private Map<Integer, List<Edge>> adjacencyList = new HashMap<>();

四、性能问题与修复

第十一次未出现问题，第九次和第十次作业问题如下：

五、JUnit测试实践

1. 基于规格的测试设计

// 验证后置条件
@Test
public void testAddRelation_EnsureSum() {
    int initialSum = network.queryValueSum(tagId);
    network.addRelation(1, 2, 100);
    assertEquals(initialSum + 200, network.queryValueSum(tagId));
}

// 异常场景测试
@Test(expected = RelationNotFoundException.class)
public void testhttps://i-blog.csdnimg.cn/communtity/862a345317964cafabda7109a6496346.png "#left")
ModifyRelation_RemoveNonExist() {
    network.modifyRelation(1, 2, -150); 
}

2. 覆盖率控制

六、JML与JUnit协同测试

一、测试逻辑

JML的三种核心结构（ensures、invariant、signals）与JUnit的断言机制形成对应：

后置条件验证：ensures 子句直接转化为 assertEquals：

// JML: ensures \result == size;
assertEquals(size, collection.size());

不变式检查：类的不变式（如社交值与金额的关系）在每次操作后进行验证，确保对象状态的一致性
异常处理：signals 子句通过 try-catch 结构验证异常的类型和内容

二、测试策略

基于JML的测试具有以下策略优势：

黑盒测试：测试者只需关注规格描述，无需了解具体实现细节，有效分离了设计与验证。
边界条件：JML中\forall、\exists引导测试用例覆盖各种边界情况和特殊值。
状态维护：通过检查，确保类的内部状态在任何操作后都保持合法

七、学习收获与疑惑

1. 规格规范开发：记得上OOpre时感叹助教代码写的怎么如此规范，现在能向其一步步靠拢了
2. JML本质上是契约式设计的实践，明确前置条件、后置条件和不变式
3. JML是一个优秀的规格化语言，可以帮助我们避免一些通用语言表达上的二义性问题
4. 在小规模开发上为什么要编写jml？编写jml的功夫不是已经把代码写完了吗？私以为有点过于消耗时间，且jml的正确性又由谁来保证呢？

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