软件构造月总结2

续接上文：https://blog.csdn.net/qq_42991073/article/details/105221557

1.数据类型和类型检查

基本数据类型：int，long，byte，short，char，float，double，boolean
只有值，没有ID；Immutable；在栈中分配内存；代价低

对象数据类型：Class，interface，arrays，enums，annotations
既有ID也有值；有的是Immutable，有的是mutable；在堆中分配内存；代价高

静态类型检查：没有运行代码（在编译阶段），然后系统对代码的检查
动态类型检查：运行代码时进行的代码检查
静态类型检查>动态类型检查>无检查

静态类型语言：在编译阶段进行类型检查
动态类型语言：在运行阶段进行类型检查

静态类型检查（关于类型的检查）：语法错误；类名、函数名错误；参数数目错误；返回值类型错误
动态类型检查（关于值的检查）：非法的参数值；非法的返回值；越界；空指针

Mutable（创建后，值是可以被改变的）
Immutable（一旦被创建，值是不能改变的）

老师给的例子：

String t = s;
t = t + 'c';
StringBuilder tb = sb;
tb.append("c");

我们由这个snapshot图就能很清楚的看到，String是一个Immutable的类型，而StringBuilder是一个mutable的类型（这两个类型在多个引用同时指向的时候回有很大差别）
Immutable的安全，但是mutable的性能好

2.snapshot

基本类型的值

对象类型的值

不可变对象：用双线的椭圆

不可变得引用（final）：

3.Complex data types

Array：这个跟C语言等其它语言的应用方式差不多（直接举出老师给的例子）

int[] a = new int[100];
int i = 0; 
int n = 3; 
while (n != 1) { 
	a[i] = n; 
	i++; 
	if (n % 2 == 0) { 
		n = n / 2; 
	} 
	else { 
		n = 3 * n + 1; 
	} 
} 
a[i] = n; 
i++;

List：这个就是一个可变长度的数组（是一个接口）
有add，set，size，get等方法

 list.get(2);
 list.set(2, 0);	
 list.size();

Set：集合类（是一个接口）

s1.contains(e) //test if the set contains an element
s1.containsAll(s2)//test whether s1 ⊇ s2
s1.removeAll(s2) //remove s2 from s1

Map：储存键值对的一个数组（是一个接口）

map.put(key, val) //add the mapping key → val
map.get(key) //get the value for a key
map.containsKey(key) //test whether the map has a key
map.remove(key) //delete a mapping

Iterator：迭代器（删除某元素的时候非常有用）其实跟循环没啥差别

Iterator iter = lst.iterator();
while(iter.hasNext()){
	String str = iter.next();
	System.out.println(str);
}

4.抽象数据类型（ADT）

抽象数据类型就是指，我们使用一些数据，但是我们不能直接使用这些值，我们只能调用一些的方法来间接地使用这些数据

可变类型的对象：提供了可改变其内部数据的值的操作
不变数据类型：其操作不改变内部值，而是构建新的对象

Creator（构造器）：t*->T
Producer（生产器）：T+,t->T
Observer（观察器）：T+,t*->t
Mutator（改变器）：T+,t*->void/t/T

老师在课件中举出过几个例子：

Integer.valueOf() 		//Creator
BigInteger.mod()		//Producer
List.addAll()			//Mutator
String.toUpperCase()		//Producer
Set.contains()			//Observer
Map.keySet()			//Observer
Collections.unmodifiableList()	//Producer
BufferedReader.readLine()	//Mutator

设计ADT的时候：
设计好的ADT，靠“经验法则”，提供一组操作，设计其行为规约 spec
设计简洁、一致的操作
要足以支持client对数据所做的所有操作需要，且用操作满足client需要的难度要低

表示独立性：client使用ADT时无需考虑其内部如何实现，ADT内部表示的变化不应影响外部spec和客户端。除非ADT的操作指明了具体的pre- 和post-condition，否则不能改变ADT的内部表示——spec规定了client和implementer之间的契约。

测试ADT：
测试creators, producers, and mutators：调用observers来观察这些operations的结果是否满足spec； 
测试observers：调用creators, producers, and mutators等方法产生或改变对象，来看结果是否正确。

不变量（在任何时候总是true，不应该改变，由ADT来负责其不变量，与client端的任何行为无关）

5.AF和RI（Rep Invariant and Abstraction Function）

ADT开发者关注表示空间R，client关注抽象空间A
抽象函数：R和A之间映射关系的函数，即如何去解释R中的每一个值为A中的每一个值。
AF : R → A 满射、非单射、未必双射
RI : R → boolean

即使是同样的R、同样的RI，也可能有不同的AF，即“解释不同”。

设计ADT：(1) 选择R和A；(2) RI — 合法的表示值；(3) 如何解释合法的表示值 —映射AF
做出具体的解释：每个rep value如何映射到abstract value

！！！随时检查RI是否满足：
在所有可能改变rep的方法内都要检查，Observer方法可以不用，但建议也要检查，以防止你的“万一”

6.Beneficent mutation

对immutable的ADT来说，它在A空间的abstract value应是不变的。
但其内部表示的R空间中的取值则可以是变化的。
这种mutation只是改变了R值，并未改变A值，对client来说是immutable的 “AF并非单射”，从一个R值变成了另一个R值 ，但这并不代表在immutable的类中就可以随意出现mutator！

7.Documenting the AF, RI, and Safety from Rep Exposure

在代码中用注释形式记录AF和RI
要精确的记录RI：rep中的所有fields何为有效
要精确记录AF：如何解释每一个R值
表示泄漏的安全声明给出理由，证明代码并未对外泄露其内部表示——自证清白
ADT的规约里只能使用client可见的内容来撰写，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空间中的“值”。
ADT的规约里也不应谈及任何内部表示的细节，以及R空间中的任何值
ADT的内部表示(私有属性)对外部都应严格不可见
故在代码中以注释的形式写出AF和RI而不能在Javadoc文档中，防止被外部看到而破坏表示独立性/信息隐藏
在对象的初始状态不变量为true，在对象发生变化时，不变量也要为true
构造器和生产器在创建对象时要确保不变量为true
变值器和观察器在执行时必须保持不变性。
在每个方法return之前，用checkRep()检查不变量是否得以保持。
表示泄漏的风险：一旦泄露，ADT内部表示可能会在程序的任何位置发生改变（而不是限制在ADT内部），从而无法确保ADT的不变量是否能够始终保持为true。

用这三个标准来检查你的ADT是否保持不变量？
established by creators and producers;
preserved by mutators, and observers;
no representation exposure occurs,