Question

假设我们有一个具有以下构造函数的类Student：

/** Initializes a student instance.
 * @param matrNr    matriculation number (allowed range: 10000 to 99999)
 * @param firstName first name (at least 3 characters, no whitespace) 
 */
public Student(int matrNr, String firstName) {
    if (matrNr < 10000 || matrNr > 99999 || !firstName.matches("[^\\s]{3,}"))
        throw new IllegalArgumentException("Pre-conditions not fulfilled");
    // we're safe at this point.
}

如果我错了，请纠正我，但我认为在这个例子中，我通过简单地指定可能的输入值的（相当静态的）约束并提出一个通用的，未经检查的异常（如果那些不是）来遵循契约范式的设计满足。

现在，有一个后端课程管理学生列表，按其入学编号索引。它包含一个Map<Integer, Student>来保存此映射，并通过addStudent方法提供对它的访问：

public void addStudent(Student student) {
    students.put(student.getMatrNr(), student);
}

现在让我们假设这个方法有一个限制，例如“数据库中必须存在具有相同入学编号的学生”。

我看到了两种可以实现这一目标的方法：

选项A

如果学生具有相同的母校，则定义UniquenessException提升的自定义addStudent课程。号码已经存在。调用代码将看起来像这样：

try {
    campus.addStudent(new Student(...));
catch (UniquenessError) {
    printError("student already existing.");
}

选项B

将要求说明为先决条件，如果不成立则只提出IAE。此外，提供方法canAddStudent(Student stud)，提前检查addStudent是否会失败。调用代码看起来像这样：

Student stud = new Student(...);
if (campus.canAddStudent(stud))
    campus.addStudent(stud);
else
    printError("student already existing.");

从软件工程的角度来看，我认为选项A更清晰，至少出于以下原因：

无需修改调用代码即可轻松实现线程安全（感谢Voo指向TOCTTOU，这似乎描述了确切的问题）

因此我想知道：

还有第三种选择更好吗？
选项B是否具有我没想到的优势？
从合同的角度来看，设计是否允许使用选项B并将唯一性定义为addStudent方法的前提条件？
在定义前置条件时，是否有经验法则，只需提升IAE以及何时使用“正确”例外？我认为“使它成为一个先决条件，除非它取决于系统的当前状态”可能是这样的规则。还有更好的吗？

UPDATE：似乎还有另一个不错的选择，即提供一个public boolean tryAddStudent(...)方法，该方法不会抛出异常，而是使用返回值来表示错误/失败。

Answer 1

（这对评论来说太长了）

在你的选项B中，我不会使用 Map＆lt; Integer，Student＆gt; 然后执行：

if (campus.hasStudent(12000)) 
    printError("student already existing.");
else
    campus.addStudent(new Student(...));

Map 抽象对你的用例来说不够实用（你提到并发问题），而是使用 ConcurrentMap＆lt; Integer，Student＆gt; 并做这样的事情：

final Student candidate = new Student(...);
final Student res = putIfAbsent(student.getMatrNr(), candidate)
if ( res != null ) {
    throw new IllegalStateException("Class contract violation: \"student already exists!\", please read the doc");
}

Answer 2

我不相信后端类管理学生列表的方式与合同相关 - 也就是说，它持有Map<Integer, Student>不会成为合同的一部分。因此，在hasStudent(int matrNr)中将预科编号纳入合同中似乎也有点恶意。

我建议校园可能应该有一个方法Boolean hasStudent(Student student)，它会根据条件检查校园是否有学生。如果合同要求具有唯一性，并且确实非常特殊，那么您将使用合同检查：

   Student student= new Student(int matrNbr, String name);
   if (campus.hasStudent(student) {
      throw new UniquenessException();
   }
   else {
      campus.add(student);
   }

抛出的异常应该与参数和参数以及返回值

合同设计中哪些前提条件是合理的？

选项A

选项B

2 个答案: