2021哈工大软件构造期末考点复习笔记

第一节 多维视图和质量目标

软件构造多维度视图

红色标注为重点（考试会考选择题）

Moment 特定时刻的软件形态 Period 软件形态随时间的变化

AST (Abstract Syntax Tree) 抽象语法树

SCI (Software Configuration Item) 配置项

concurrent multithreads 并发多线程

下面绿色的部分表示是由用户输入等引起的，是可预测的，在程序运行时处理

不需要实例化Error，也不需要捕获（捕获了也处理不了）

异常分为：运行时异常（RuntimeException）和其他异常

运行时异常是程序员代码里处理不当造成，其他异常由外部原因造成

Checked and unchecked exceptions

Unchecked exceptions = Error + RuntimeExceptions

两者区分：编译器是否能检查出（编译器不会检查Unchecked exception）

checked exception 必须捕获并指定错误处理器handler，否则编译无法通过

五个处理异常时使用的关键字：try，catch，finally，throws，throw

Unchecked异常也能用try/catch来进行捕获，但大多数时时不需要的，也不应该这样做——掩耳盗铃，对发现的编程错误充耳不闻！

尽量用unchecked exception来处理编程错误——使代码更易读

错误可预料，不可预防，但有手段从中恢复，用checked exception

1. 工作区，即平时存放代码的地方。
2. 暂存区，虚拟区域，无真实空间，用于临时存放改动。
3. 本地仓库，安全存放数据的位置，这里有提交到所有版本的数据
4. 远程仓库，托管代码的服务器，如Github

需要掌握根据Git文件的状态来判断处于哪一目录/区域中。

Object Graph

边 A -> B表示在版本B的基础上作变化形成了版本A（指向的对象是父对象）

• 除了最初的commit，每个commit都有一个指向父亲的指针
• 多个commit指向同一个父亲——分支
• 一个commit指向两个父亲——合并

Git中一个子对象只能有0，1，2个父对象，而一个父对象可以有多个子对象。

Git和传统版本控制工具的区别：Git存储的是变化后的文件，传统VCS存储版本之间的变化（行），很难创建分支。

Git一个文件可以存在在不同的版本中。

Git命令和版本图

git commit -a ：把所有的change先add然后再commit

git fetch ：从远程获取最新版本到本地，不会自动merge

git checkout -b：创建并切换分支

git remote add origin … ：与远程仓库关联

注：git会强制在push之前fetch（如果远程端做了更改），然后再merge和push

第四节 数据类型和类型检验

基本数据类型/对象数据类型

第六节 抽象数据类型（ADT）

ADT 的特性：表示泄漏、抽象函数 AF 、表示不变量 RI

基于数学的形式对 ADT 的这些核心特征进行描述并应用于设计中

（本节常考大题，包括是否出现表示暴露，AF和RI等）

ADT是由操作定义的，与其内部实现无关

ADT四种操作类型

• 构造器（Creator）：创建一个该类型的新对象（可能实现为构造函数或静态函数）
• 生产器（Producer）：从一个类型的旧对象创建一个新对象（如String中concat方法）
• 观察器（Observer）：返回一个不同类型的对象（如List中的size方法）
• 变值器（Mutator）：改变对象属性的方法（如List中的add方法）

上述实例就违反了表示独立性，因为public限定了这是一个instance variable，但是后面的final又限定了客户端不能够实际改变这个类的immutability属性

*不变性（Invariants）

由ADT来负责其不变量，与client端的任何行为无关

（考试必考表示泄露）

表示泄露出现情况：

1. public 类型的数据 -> private final
2. mutable 类型共享引用
3. 不应该包含mutate方法

当复制代价很高时，可在规约中强加条件（但是不推荐！）

*Rep Invariant and Abstraction Function(RI and AF)

R : 表示空间 A：抽象空间（ADT开发者关注表示空间R，client关注抽象空间A）

可用ADT的不变量来代替前置条件（相当于将复杂的precondition封装到了ADT内部）

第七节 面向对象的编程（OOP）

静态/实例方法

在类中使用static修饰的静态方法会随着类的定义而被分配和装载入内存中；而非静态方法属于对象的具体实例，只有在类的对象创建时在对象的内存中才有这个方法的代码段

编译器只为整个类创建了一个静态变量的副本，也就是只分配一个内存空间，虽然可能有多个实例，但这些实例共享该内存

接口（Interface）

接口之间可以继承与扩展，一个类可以实现多个接口，一个接口可以有多种实现类

接口：确定ADT规约； 类：实现ADT

Java的接口中不能含有constructors，但是从Java 8开始接口中可以含有static工厂方法，可用其替代constructors

default

通过default方法，可以在接口中统一实现某些功能，无需在各个类中重复实现它。好处是以增量式为接口增加额外的功能而不破坏已经实现的类

参数多态和泛型（Generic）

泛型擦除：运行时泛型类型消除（如：运行时是不知道String的），所以，不能使用泛型数组（如： Pair [] foo = new Pair [42]; 是错误的！不能被编译！）

如下是一个错误的实例：

通配符（Wildcards），只在使用泛型的时候出现，不能在定义中出现。 如：List

xtends T 和 uper T 分别表示T和它的所有子/父类

子类型多态、继承

1. 重写时，子类的规约要强于父类的规约（更弱的前置条件，更强的后置条件）
2. 子类的可见性要强于父类（即父类如果是public，子类不能为private）
3. 子类不能比父类抛出更多的异常

（详情见LSP原则）

注：Java无法检测1，但是可以检测出2、3

子类型多态：不同类型的对象可以统一的处理而无需区分。

instanceof

判断对象运行时的类型

注：其父类也会判为true，如 始终为true

获取当前类型

• 不是的父类
• 是的父类
• 是 的父类

注：重写方法时，需要注意参数类型，必须也是类型

第八节 ADT和OOP中的相等性

相等关系

相等关系是一种等价关系，即满足自反、对称、传递

可以用”是否为等价关系”来检验equals()是否正确

Immutable类型的相等

判相等要从A空间来看（用户角度） AF映射到相同结果，则等价

站在外部观察者角度：对两个对象调用任何相同的操作，都会得到相同的结果，则认为这两个对象是等价的。

== vs. equals()

• 表示的是引用等价性（一般用于基本数据类型的相等判定）
• 表示的是对象等价性 （用于对象类型相等判定）

在自定义ADT时，需要重写Object 的 equals() 方法

equals()方法的实现

在Objects中实现的缺省equals()是在判断引用相等性（相当于==）

用操作可以判断对象是否是一种特殊的类型（用instanceof是一种动态类型检查，而不是静态类型检查）

注意：不能在父类中用instanceof判断子类类型

• 等价的对象必须拥有相同的hashCode；不相等的对象也可以映射为同样的hashCode，但是性能会变差
• 重写equals方法必须要重写hashCode方法（除非能保证你的ADT不会被放入到Hash类型的集合中）

mutable类型的相等

观察等价性：在不改变状态的情况下，两个mutable对象是否看起来一致

行为等价性：调用对象的任何方法都展示出一致的结果

对于mutable类型来说，往往倾向于实现严格的观察等价性（但是在有些时候，观察等价性可能导致bug，甚至破坏RI）

注意：如果某个mutable的对象包含在Set集合类中，当其发生改变后，集合类的行为不确定！

Collections 使用的是观察等价性，但是其他的mutable类（如StringBuilder）使用的是行为等价性

flase

（Numbers between -128 and 127 are true.）

第九节 面向复用的软件构造技术

（重点：LSP和组合与委托）（考试大部分为小题，LSP会出大题）

复用的类型

软件复用：最主要的是代码复用，但也有其他方面。

Source code level：methods, statements, etc Module level：class and interface Library level：API Architecture level：framework

白盒复用：源代码可见、可修改和扩展（对应继承）

黑盒复用：源代码不可见，不能修改，只能通过API接口使用（对应委托）

代码复用

即直接复制代码（不推荐）

类的复用

inheritance 继承 delegation 委托

继承能做的事委托也能做，继承要求严格父子关系

框架（framework）

框架：一组具体类、抽象类、及其之间的连接关系

开发者根据framework的规约，填充自己的代码进去，形成完整系统

API和框架的区别：主控端在用户/框架

*LSP（重点）

子类型多态：客户端可以用统一的方式处理不同类型的对象。

LSP原则

能被Java静态类型检测检测出的：

• 子类型可以增加方法，但不可以删除方法
• 子类型需要实现抽象类型中的所有未实现的方法
• 子类型中重写的方法必须返回相同的类型或者子类型（满足协变）
• 子类型中重写的方法必须使用同样类型的参数（或符合逆变的参数）
• 子类型中重写的方法不能抛出额外的异常（协变）

不能被静态类型检测出的：

• 更强的不变量
• 更弱的前置条件
• 更强的后置条件（与上条综合即规约更强）

协变：父类型->子类型：越来越具体

反协变（逆变）：越来越抽象

注意：Java不支持反协变！Java识别其为重载（而非重写）

数组满足协变。

泛型中的LSP

泛型不满足协变 不是的子类型

Object是所有泛型的父类，是的父类

另一种方法：让ADT实现Comparable接口，然后override compareTo() 方法

与使用Comparator的区别：不需要构建新的Comparator类，比较代码放在ADT内部

耦合和内聚之间的权衡：