Jass: Java的契约式设计扩展支持断言与子类型检查

Jass: 一种支持契约式设计的Java工具 契约式设计（Design by Contract, DBC）是一种编程范式，由Eiffel的创始人Bertrand Meyer提出，旨在增强软件开发的可维护性和可靠性。它通过在代码中嵌入关于程序预期行为的契约，确保程序在执行过程中遵循既定规则。Jass是Java语言的一个扩展，特别引入了断言（Assertions）的概念，使得开发者能够以注释形式表达这些规范。 Jass工具是一个预编译器，它接收带有契约注释的Java源代码，将其转换为标准的Java程序，并在编译阶段动态地检测这些契约是否被正确遵守。这包括传统的程序验证特性，如前置条件（Preconditions），后置条件（Postconditions），以及不变量（Invariants），这些用于保证函数调用前后数据的一致性。除此之外，Jass的独特之处在于它引入了新的概念——子类型检查（RENMENT）和跟踪断言（Tracking Assertions）。 子类型检查允许程序员指定对象的子类应该满足父类的哪些行为规范，从而提高继承层次结构的可靠性和可预测性。跟踪断言则用于实时监控对象的动态行为，帮助开发者发现潜在的问题，尤其是在复杂的多线程或并发环境中，这种实时监控能力具有重要意义。 Jass在解决大型软件系统的正确性问题上展现出了优势，因为它能够在不增加过多计算负担的情况下，对程序进行严格的契约验证。然而，与模型检测方法相比，它可能在处理大规模状态空间时遇到挑战，因为这可能会导致性能瓶颈。尽管如此，对于那些需要高效、精确契约验证的应用场景，Jass无疑提供了一种有效且实用的解决方案。 Jass的工作在一定程度上得益于德国研究委员会（DFG）的资金支持，这表明该工具的研发得到了学术界和工业界的关注。该论文的作者包括Detlef Bartetzko、Clemens Fischer、Michael Moller和Heike Weehrheim，他们分别来自Atanion GmbH、BTC商业技术咨询股份公司以及奥尔登堡大学的信息技术学院。 本文的研究成果在2001年被Elsevier Science B以开放访问的形式发布，基于Creative Commons Attribution-NoDerivatives (CC BY-NC-ND)许可，这意味着读者可以自由查看和分享，但禁止对内容进行任何形式的修改和再利用。