claude.txt

❯ 我有 https://github.com/scmlab/gcl-all/wiki/Server-Edit
我想驗證性質 NextDidChange
claude 先前幫我寫了一版 NextDidChange.csp
幫我仔細檢查寫的正確性, 是否真的有表達到 wiki 中的意思.

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  ⎿  Received 222.4KB (200 OK)

⏺ Wiki 的 NextDidChange 已取得，現在仔細對照 CSP 檔案的每個設計決策。

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  檢查結果

  屬性陳述 ✓

  Wiki 說：「送出的 workspace/applyEdit 如果成功，則 server 收到的下一個 didChange 必屬此 edit」

  CSP 的 SPEC_IDLE [T= SYSTEM_OBS 用 trace refinement 驗證，等價於：「所有可能的執行序列都不違反 SPEC」。方向正確。

  ---
  SPEC 狀態機的正確性

  SPEC_IDLE    →(apply_sent)→   SPEC_WINDOW
  SPEC_WINDOW  →(SrvEdit)→      SPEC_IDLE       ✓ 成功：NextDidChange 成立
  SPEC_WINDOW  →(UsrEdit)→      SPEC_AFTER_REJECT
  SPEC_AFTER_REJECT →(apply_sent)→ SPEC_WINDOW  ✓ 新的 edit 開新窗口
  SPEC_AFTER_REJECT 沒有 SrvEdit                ✓ 舊的 apply 被 reject 後不應有 ghost SrvEdit

  一個值得注意的地方：Wiki 的性質是「如果成功」，CSP 的 SPEC_AFTER_REJECT 是在驗證一個更強的附帶性質——「如果 applyEdit 被 reject（UsrEdit
  先到），之後不會出現 ghost SrvEdit」。這在邏輯上是正確且必要的，但它超出了 wiki 原文性質的字面範圍。這沒有問題，只是要知道它在驗證兩件事：

  1. 成功時 SrvEdit 排在第一 (NextDidChange)
  2. 失敗時不會出現 phantom SrvEdit (系統一致性)

  ---
  三個機制的建模

  ┌─────────────────┬──────────────────────────────────────────────────┬─────────────────────────────────────────────────────┬──────────┐
  │      機制       │                    wiki 描述                     │                      CSP 建模                       │ 是否正確 │
  ├─────────────────┼──────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────────────────────┼──────────┤
  │ Version locking │ applyEdit 帶版本號，版本不符則 reject            │ apply_recv?v' -> if v' == v then ... else CLIENT(v) │ ✓        │
  ├─────────────────┼──────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────────────────────┼──────────┤
  │ Atomic client   │ VS Code 單執行緒，check+apply+didChange 不可分割 │ CLIENT 的 apply_recv 處理是一個原子步驟             │ ✓        │
  ├─────────────────┼──────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────────────────────┼──────────┤
  │ FIFO ordering   │ 單 TCP 連線，順序保證                            │ BUFFER_EMPTY / BUFFER_FULL 容量為 1 的 FIFO         │ ✓        │
  └─────────────────┴──────────────────────────────────────────────────┴─────────────────────────────────────────────────────┴──────────┘

  ---
  SERVER 建模

  SERVER_IDLE(v) =
      apply_sent!v -> SERVER_PENDING(v)
      []
      change.UsrEdit -> SERVER_IDLE(nxt(v))

  SERVER_PENDING(v) =
      change.SrvEdit -> SERVER_IDLE(nxt(v))
      []
      change.UsrEdit -> SERVER_IDLE(nxt(v))

  AtMostOnePendingEdit：SERVER_PENDING 不能再送 apply_sent，這正確反映了 wiki 的「pre-send check: reject if pending edit exists」。✓

  版本追蹤：每收到一個 change（不論 SrvEdit 或 UsrEdit），版本都前進一步。這和客戶端每次 didChange 都 bump version 的行為一致。✓

  ---
  一個潛在的細節問題

  在 SERVER_PENDING(v) 收到 change.UsrEdit → SERVER_IDLE(nxt(v)) 後，BUFFER 裡面的 apply_recv!v 還沒被 CLIENT 處理（可能還在 buffer 中）。這時 SERVER
  已轉成 IDLE，而 CLIENT 後來收到 apply_recv!v 時，若 CLIENT 已是版本 nxt(v)，就會 reject（0 ≠ 1），不送 SrvEdit。這條路徑正確。✓

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  執行工具確認

  .csp + assert ... [T= ... 和 assert ... :[deadlock free [F]] 語法 → 這是標準 FDR4 語法，正確。

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  結論

  CSP 檔案正確地表達了 wiki 中的 NextDidChange 性質，且在以下幾點上還做了更嚴謹的建模：

  - 用非同步 BUFFER 讓 reject 路徑可被真正測試到
  - 額外驗證 reject 後不會出現 phantom SrvEdit
  - AtMostOnePendingEdit 作為隱含約束嵌入模型中



⏺ 可以，而且已經跑完了。結果：

  SPEC_IDLE [T= SYSTEM_OBS:    Passed
  SYSTEM_OBS :[deadlock free [F]]:    Passed

  兩個 assertion 都通過：

  1. NextDidChange 性質：SPEC_IDLE [T= SYSTEM_OBS — Passed。系統所有可能的執行序列都滿足 NextDidChange。
  2. 無 deadlock：SYSTEM_OBS :[deadlock free [F]] — Passed。

  FDR4 搜尋了 39 個狀態、58 個 transition，在幾毫秒內完成。

  用法就是：
  /Applications/FDR4.app/Contents/MacOS/refines NextDidChange.csp

gemini.txt

✦ 經過仔細檢查 NextDidChange.csp 以及對照 Wiki 中的 Server Edit 說明 (https://github.com/scmlab/gcl-all/wiki/Server-Edit)，這份 CSP
  模型非常精確地捕捉了協議的核心機制。

  驗證結論
  根據我執行的 FDR4 驗證結果，該模型完全符合預期：
   1. SPEC_IDLE [T= SYSTEM_OBS 透過 (Passed)：所有可觀察到的行為路徑都符合 NextDidChange 性質。
   2. deadlock free 透過 (Passed)：系統在任何狀態下都不會卡死，這證明了 Client 與 Server 之間的版本鎖定（Version Locking）邏輯是一致的（否則會出現
      Client 想發送 SrvEdit 但 Server 已因收到 UsrEdit 而拒收的死鎖情況）。

  ---

  詳細檢查與 Wiki 內容對照

  1. NextDidChange 性質的表達
  Wiki 提到：「成功的 workspace/applyEdit 確保伺服器的下一個 didChange 通知源自該特定編輯。」
   * 模型實作：在 SPEC_WINDOW 狀態（Server 已發出 apply_sent），它只接受 change.SrvEdit（成功）或 change.UsrEdit（遭插隊）。
   * 關鍵邏輯：如果發生了 change.UsrEdit（User 插隊），模型會進入 SPEC_AFTER_REJECT 狀態。在此狀態下，嚴禁出現
     change.SrvEdit。這完美表達了「一旦被插隊，原本的編輯就必須失敗且不可再被應用」的邏輯。

  2. 版本鎖定機制 (Version Locking)
  Wiki 提到：「版本鎖定防止使用者輸入『插隊』。」
   * 模型實作：CLIENT(v) 在收到 apply_recv(v') 時，會檢查 if v' == v。
   * 運作機制：如果使用者先輸入了 (user_type)，Client 的版本會跳號。當舊的 apply_recv 到達時，版本不匹配，Client 會保持沉默（不發送 SrvEdit）。這確保了
     Server 端收到的下一個訊息一定是 UsrEdit。

  3. 佇列與順序 (FIFO & Atomicity)
  Wiki 與 CSP 註釋提到 LSP 訊息在單一 TCP 連線中，且 VS Code 是單線程處理。
   * 模型實作：雖然 apply_sent 到 apply_recv 之間有異步 Buffer，但 change 通道被建模為同步（或緊隨 apply_recv 發生），這模擬了 Client
     處理微任務（Microtask）時的原子性：在處理 applyEdit 的瞬間，使用者輸入無法穿插其中。

  4. 單一待處理編輯 (AtMostOnePendingEdit)
  Wiki 提到：「系統限制為單一活動編輯請求。」
   * 模型實作：SERVER_IDLE 狀態允許 apply_sent，但一旦進入 SERVER_PENDING，Server 就無法再發送下一個編輯，直到收到任何 change（無論是 SrvEdit 還是
     UsrEdit）為止。這完全符合 AtMostOnePendingEdit 規則。

  總結
  這份 CSP
  寫得非常專業且嚴謹。它不僅驗證了「成功時必須是下一個」，還更進一步驗證了「如果不是下一個（被插隊），則該次編輯絕對不會再成功」，這才是維持分散式狀態
  一致性的關鍵。

  目前版本是正確的，可以直接作為 NextDidChange 性質的正式證明模型。

NextDidChange.csp

-- NextDidChange.csp
-- FDR4 model to verify the NextDidChange property of the GCL Server-Edit protocol.
--
-- Reference: https://github.com/scmlab/gcl-all/wiki/Server-Edit
--
-- Property (NextDidChange):
--   If workspace/applyEdit succeeds (client applied the edit),
--   then the next textDocument/didChange the server receives
--   belongs to that edit.
--
-- Assumption (taken as given):
--   VS Code sends all edits from a single applyEdit in one didChange notification.
--
-- Three mechanisms jointly make this property hold:
--   (1) Version locking  – applyEdit carries the expected document version;
--                          the client rejects if its version no longer matches.
--   (2) Atomic client    – VS Code is single-threaded: version check, edit
--                          application, and sending didChange are one microtask.
--   (3) FIFO ordering    – LSP messages travel over a single TCP connection;
--                          a UsrEdit queued before SrvEdit always arrives first.
--
-- Previous version used a synchronous apply channel, which forced server and
-- client versions to always stay in sync — making rejection impossible and
-- leaving the SPEC_AFTER_REJECT branch untested.
--
-- This version models apply delivery as an asynchronous capacity-1 FIFO buffer
-- so that user edits can interleave with in-flight apply messages, properly
-- exercising the version-locking rejection path and SPEC_AFTER_REJECT.


-- ===========================================================================
-- Types
-- ===========================================================================

-- SrvEdit : didChange caused by the server's applyEdit being accepted
-- UsrEdit : didChange caused by direct user input (or a rejected applyEdit)
datatype Tag = SrvEdit | UsrEdit

-- Document version space.  N = 3 gives a non-trivial cycle while keeping
-- the state space tractable.
N = 3


-- ===========================================================================
-- Channels
-- ===========================================================================

-- Server → network buffer : workspace/applyEdit with a version lock
channel apply_sent : {0..N-1}

-- Network buffer → Client : workspace/applyEdit delivered to client
channel apply_recv : {0..N-1}

-- Client → Server : textDocument/didChange
channel change : Tag

-- Internal : user keystroke (synchronises CLIENT and USER)
channel user_type


-- ===========================================================================
-- Helper
-- ===========================================================================

nxt(v) = (v + 1) % N


-- ===========================================================================
-- BUFFER
-- Models a capacity-1 FIFO network between server and client.
-- The server (modelled by SERVER_PENDING) will not emit a second apply_sent
-- before receiving the didChange that resolves the first, so capacity 1
-- suffices.
-- ===========================================================================

BUFFER_EMPTY   = apply_sent?v -> BUFFER_FULL(v)
BUFFER_FULL(v) = apply_recv!v -> BUFFER_EMPTY


-- ===========================================================================
-- CLIENT(v)
-- VS Code, currently at document version v.
--
-- The client is single-threaded (JS microtask queue).  Once it starts
-- handling an applyEdit it atomically:
--   • checks whether v' (the locked version in the request) equals v
--   • if yes : applies the edit, bumps the version, sends didChange(SrvEdit)
--   • if no  : silently rejects — no extra didChange is produced
-- ===========================================================================

CLIENT(v) =
    -- User keypress: send UsrEdit immediately, bump version
    user_type -> change!UsrEdit -> CLIENT(nxt(v))
    []
    -- Receive workspace/applyEdit from buffer
    apply_recv?v' ->
        (if v' == v
         then change!SrvEdit -> CLIENT(nxt(v))   -- version match: apply & confirm
         else CLIENT(v))                           -- version mismatch: silent reject


-- ===========================================================================
-- USER
-- The user can type at any moment, without bound.
-- ===========================================================================

USER = user_type -> USER


-- ===========================================================================
-- CLIENT_WITH_USER(v)
-- Client and user, synchronising on user_type.
-- ===========================================================================

CLIENT_WITH_USER(v) = CLIENT(v) [| {|user_type|} |] USER


-- ===========================================================================
-- SERVER_IDLE(v)  /  SERVER_PENDING(v)
-- ===========================================================================

SERVER_IDLE(v) =
    apply_sent!v -> SERVER_PENDING(v)
    []
    change.UsrEdit -> SERVER_IDLE(nxt(v))

SERVER_PENDING(v) =
    change.SrvEdit -> SERVER_IDLE(nxt(v))
    []
    change.UsrEdit -> SERVER_IDLE(nxt(v))


-- ===========================================================================
-- SYSTEM
--
-- Three-party composition:
--   CLIENT_WITH_USER <-(apply_recv)-> BUFFER <-(apply_sent)-> SERVER
--   CLIENT_WITH_USER <-(change)------------------------------> SERVER
--
-- Step 1: CLIENT_WITH_USER and BUFFER synchronise on apply_recv.
-- Step 2: that sub-system and SERVER synchronise on apply_sent and change.
-- ===========================================================================

CLIENT_BUF = CLIENT_WITH_USER(0) [| {|apply_recv|} |] BUFFER_EMPTY

SYSTEM = CLIENT_BUF [| {|apply_sent, change|} |] SERVER_IDLE(0)

-- Hide internal events so the observable alphabet is
-- {apply_sent.0..N-1, change.SrvEdit, change.UsrEdit}.
SYSTEM_OBS = SYSTEM \ {|user_type, apply_recv|}


-- ===========================================================================
-- Specification: NextDidChange
--
-- We track three abstract server states:
--
--   SPEC_IDLE          no pending edit
--   SPEC_WINDOW        apply_sent was observed; awaiting the first didChange
--   SPEC_AFTER_REJECT  the first post-apply didChange was UsrEdit (rejected);
--                      no SrvEdit for the old pending edit may appear any more
--
-- A trace violates NextDidChange iff it reaches SPEC_AFTER_REJECT and then
-- produces change.SrvEdit without an intervening apply_sent.
-- That event is intentionally absent from SPEC_AFTER_REJECT.
-- ===========================================================================

SPEC_IDLE =
    apply_sent?_ -> SPEC_WINDOW
    []
    change.UsrEdit -> SPEC_IDLE

SPEC_WINDOW =
    change.SrvEdit -> SPEC_IDLE          -- success: NextDidChange satisfied
    []
    change.UsrEdit -> SPEC_AFTER_REJECT  -- rejection: monitor for stale SrvEdit

SPEC_AFTER_REJECT =
    apply_sent?_ -> SPEC_WINDOW          -- fresh applyEdit opens a new window
    []
    change.UsrEdit -> SPEC_AFTER_REJECT  -- further user edits are fine
    -- change.SrvEdit absent: stale SrvEdit here is a NextDidChange violation


-- ===========================================================================
-- Assertions
-- ===========================================================================

-- Primary: every observable behaviour of the system satisfies NextDidChange.
assert SPEC_IDLE [T= SYSTEM_OBS

-- Sanity: the composed system has no deadlocks.
assert SYSTEM_OBS :[deadlock free [F]]