黑马程序员—银行调度系统解析

来源：互联网发布：美工发展方向编辑：程序博客网时间：2024/06/03 14:51

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模拟实现银行业务调度系统逻辑，具体需求如下：

Ø 银行内有6个业务窗口，1 - 4号窗口为普通窗口，5号窗口为快速窗口，6号窗口为VIP窗口。

Ø 有三种对应类型的客户：VIP客户，普通客户，快速客户（办理如交水电费、电话费之类业务的客户）。

Ø 异步随机生成各种类型的客户，生成各类型用户的概率比例为：

VIP客户：普通客户：快速客户 = 1 ：6 ：3。

Ø 客户办理业务所需时间有最大值和最小值，在该范围内随机设定每个VIP客户以及普通客户办理业务所需的时间，快速客户办理业务所需时间为最小值（提示：办理业务的过程可通过线程Sleep的方式模拟）。

Ø 各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务。

Ø 当VIP（6号）窗口和快速业务（5号）窗口没有客户等待办理业务的时候，这两个窗口可以处理普通客户的业务，而一旦有对应的客户等待办理业务的时候，则优先处理对应客户的业务。

Ø 随机生成客户时间间隔以及业务办理时间最大值和最小值自定，可以设置。

Ø 不要求实现GUI，只考虑系统逻辑实现，可通过Log方式展现程序运行结果。

以下是我自己的理解（非张老师的正解，有错误）：

* 1，return commonList.remove(0);提示这里出现越界异常
* 2，打印中出现缺少对某个号客户的处理情况，其中一次缺少 7号xx用户
* 3，打印结果中出现了客户编号的重复：[1号普通客户][1号快速客户]

import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.Random;public class Test {public static void main(String[] args) {// 定时生成三种不同类型的客户comeClient(Client.COMMON_CLIENT, 1);comeClient(Client.RAPID_CLIENT, 2);comeClient(Client.VIP_CLIENT, 6);try {Thread.sleep(5000);} catch (Exception e) {}// 先让程序休息5秒，聚集一些客户// 以下建立7个银行窗口，进行死循环，并让每个窗口都不停的叫号Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (true)new BankWindows().getNum();}});Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (true)new BankWindows("common", 5).getNum();}});Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (true)new BankWindows("common", 2).getNum();}});Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (true)new BankWindows("rapid", 6).getNum();}});Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (true)new BankWindows("common", 3).getNum();}});Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (true)new BankWindows("common", 4).getNum();}});Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (true)new BankWindows("vip", 7).getNum();}});}public static void comeClient(final Client client, int intervalTime) {Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubnew SortNum().start(client);}}, 0, intervalTime, TimeUnit.SECONDS);}}

// 这个类定义了三种不同客户原型enum Client {COMMON_CLIENT, RAPID_CLIENT, VIP_CLIENT;@Overridepublic String toString() {// TODO Auto-generated method stubswitch (this) {case COMMON_CLIENT:return "普通客户";case RAPID_CLIENT:return "快速客户";case VIP_CLIENT:return "VIP客户";}return super.toString();}}

//实现客户排号能class SortNum {// 三个list用于记录三种客户private static List commonList = new ArrayList();private static List rapidList = new ArrayList();private static List vipList = new ArrayList();// 对应三种客户的取出队列最前的客户的方法，用了synchronized修饰，但还会出现// 线程安全问题，这三个函数偶尔出现越界异常public synchronized String getCommonListNum() {if (commonList.size() > 0 && commonList != null)return commonList.remove(0);elsereturn "没有客户";}public synchronized String getRapidListNum() {if (rapidList.size() > 0 && rapidList != null)return rapidList.remove(0);elsereturn "没有客户";}public synchronized String getVipListNum() {if (vipList.size() > 0 && vipList != null)return vipList.remove(0);elsereturn "没有客户";}static int count = 0;// 定义计数器public synchronized void start(Client client) {int n = ++count;switch (client) {case COMMON_CLIENT:commonList.add("第" + n + "号普通客户");System.out.println(commonList.toString());break;case RAPID_CLIENT:rapidList.add("第" + n + "号快速客户");System.out.println(rapidList.toString());break;case VIP_CLIENT:vipList.add("第" + n + "号VIP客户");System.out.println(vipList.toString());break;}}}

//建立银行窗口类class BankWindows {private String str = "common";private int count = 1;public BankWindows() {// TODO Auto-generated constructor stub}public BankWindows(String flag, int count) {this.str = flag;this.count = count;}public void getNum() {SortNum sortNum = new SortNum();if (str.equals("common")) {String client = sortNum.getCommonListNum();while (client.equals("没有客户")) {System.out.println(count + "号普通窗口休息中...");try {Thread.sleep(1000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}client = sortNum.getCommonListNum();}System.out.println(client + "正在" + count + "号普通窗口办理业务");int m = (new Random().nextInt(9) + 1) * 1000;try {Thread.sleep(m);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println(client + "业务办理完毕，用时" + (m / 1000) + "s");}if (str.equals("rapid")) {// 此处出现问题，导致丢元素String client = sortNum.getRapidListNum();String client2 = sortNum.getCommonListNum();while (client.equals("没有客户")) {if (client2.equals("没有客户")) {System.out.println(count + "号快速窗口休息中...");try {Thread.sleep(1000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}// continue;} else {System.out.println(client2 + "正在" + count + "号快速窗口办理业务");int m = (new Random().nextInt(9) + 1) * 1000;try {Thread.sleep(m);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println(client2 + "业务办理完毕，用时" + (m / 1000) + "s");}client = sortNum.getRapidListNum();}System.out.println(client + "正在" + count + "号快速窗口办理业务");try {Thread.sleep(1000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println(client + "业务办理完毕，用时1s");}if (str.equals("vip")) {String client = sortNum.getVipListNum();String client2 = sortNum.getCommonListNum();while (client.equals("没有客户")) {if (client2.equals("没有客户")) {System.out.println(count + "号VIP窗口休息中...");try {Thread.sleep(1000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}// continue;} else {System.out.println(client2 + "正在" + count + "号VIP窗口办理业务");int m = (new Random().nextInt(9) + 1) * 1000;try {Thread.sleep(m);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println(client2 + "业务办理完毕，用时" + (m / 1000) + "s");}client = sortNum.getVipListNum();}System.out.println(client + "正在" + count + "号VIP窗口办理业务");int m = (new Random().nextInt(9) + 1) * 1000;try {Thread.sleep(m);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println(client + "业务办理完毕，用时" + (m / 1000) + "s");}}}

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张老师的讲解：

首先：面向对象的分析与设计

l 有三种对应类型的客户：VIP客户，普通客户，快速客户，异步随机生成各种类型的客户，各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务。

Ø 首先，经常在银行办理业务的人更有利于理解本系统，例如，我经常陪老婆跑银行，对银行的这个业务算是比较熟悉了，我知道每一个客户其实就是由银行的一个取号机器产生号码的方式来表示的。所以，我想到要有一个号码管理器对象，让这个对象不断地产生号码，就等于随机生成了客户。

Ø 由于有三类客户，每类客户的号码编排都是完全独立的，所以，我想到本系统一共要产生三个号码管理器对象，各自管理一类用户的排队号码。这三个号码管理器对象统一由一个号码机器进行管理，这个号码机器在整个系统中始终只能有一个，所以，它要被设计成单例。

l 各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务，准确地说，应该是窗口依次叫号。

Ø 各个窗口怎么知道该叫哪一个号了呢？它一定是问的相应的号码管理器，即服务窗口每次找号码管理器获取当前要被服务的号码。

如果我不是多次亲身经历银行的这种业务，再加之积累了大量面向对象的应用开发经验，我也不知道能否轻松进行这种设计，能否发掘出其中隐含的对象信息，我真说不出具体的经验是什么，就是日积月累出来的一种感觉。难道这就是传说中的：“只可意会，不可言传？”

类图表示：

² NumberManager类

Ø 定义一个用于存储上一个客户号码的成员变量和用于存储所有等待服务的客户号码的队列集合。

Ø 定义一个产生新号码的方法和获取马上要为之服务的号码的方法，这两个方法被不同的线程操作了相同的数据，所以，要进行同步。

代码示例：

package cn.itcast.bankqueue;import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class NumberManager {private int lastNumber = 0;private List queueNumbers = new ArrayList();public synchronized Integer generateNewNumber(){    queueNumbers.add(++lastNumber);    return lastNumber;}public synchronized Integer fetchNumber(){    if(queueNumbers.size()>0){        return (Integer)queueNumbers.remove(0);    }else{        return null;    } }}

² NumberMachine类

Ø 定义三个成员变量分别指向三个NumberManager对象，分别表示普通、快速和VIP客户的号码管理器，定义三个对应的方法来返回这三个NumberManager对象。将NumberMachine类设计成单例。

代码示例：

package cn.itcast.bankqueue; public class NumberMachine { private NumberMachine(){}private static NumberMachine instance = new NumberMachine();public static NumberMachine getInstance(){    return instance;} private NumberManager commonManager = new NumberManager();private NumberManager expressManager = new NumberManager();private NumberManager vipManager = new NumberManager();public NumberManager getCommonManager() {    return commonManager;}public NumberManager getExpressManager() {    return expressManager;}public NumberManager getVipManager() {    return vipManager; }}

² CustomerType枚举类

Ø 系统中有三种类型的客户，所以用定义一个枚举类，其中定义三个成员分别表示三种类型的客户。

Ø 重写toString方法，返回类型的中文名称。这是在后面编码时重构出来的，刚开始不用考虑。

代码示例：

package cn.itcast.bankqueue;public enum CustomerType {COMMON,EXPRESS,VIP;public String toString(){    String name = null;    switch(this){    case COMMON:        name = "普通";        break;    case EXPRESS:        name = "快速";        break;    case VIP:        name = name();        break;    }    return name; }}

² ServiceWindow类

Ø 定义一个start方法，内部启动一个线程，根据服务窗口的类别分别循环调用三个不同的方法。

Ø 定义三个方法分别对三种客户进行服务，为了观察运行效果，应详细打印出其中的细节信息。

代码示例：

package cn.itcast.bankqueue;import java.util.Random;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.logging.Logger;public class ServiceWindow {  private static Logger logger = Logger.getLogger("cn.itcast.bankqueue");  private CustomerType type = CustomerType.COMMON;  private int number = 1;  public CustomerType getType() {      return type;  }  public void setType(CustomerType type) {      this.type = type;  }  public void setNumber(int number){      this.number = number;  }  public void start(){      Executors.newSingleThreadExecutor().execute(              new Runnable(){                  public void run(){                      //下面这种写法的运行效率低，最好是把while放在case下面                      while(true){                          switch(type){                              case COMMON:                                  commonService();                                  break;                              case EXPRESS:                                  expressService();                                  break;                              case VIP:                                  vipService();                                  break;                          }                      }                  }              }      );  }  private void commonService(){      String windowName = "第" + number + "号" + type + "窗口";            System.out.println(windowName + "开始获取普通任务!");      Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchNumber();          if(serviceNumber != null ){          System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号普通客户服务");              int maxRandom = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;          int serviceTime = new Random().nextInt(maxRandom)+1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;          try {              Thread.sleep(serviceTime);          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }            System.out.println(windowName + "完成为第" + serviceNumber + "号普通客户服务，总共耗时" + serviceTime/1000 + "秒");            }else{          System.out.println(windowName + "没有取到普通任务，正在空闲一秒");               try {              Thread.sleep(1000);          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }                    }  }  private void expressService(){      Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().fetchNumber();      String windowName = "第" + number + "号" + type + "窗口";        System.out.println(windowName + "开始获取快速任务!");            if(serviceNumber !=null){          System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号快速客户服务");                int serviceTime = Constants.MIN_SERVICE_TIME;          try {              Thread.sleep(serviceTime);          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }                System.out.println(windowName + "完成为第" + serviceNumber + "号快速客户服务，总共耗时" + serviceTime/1000 + "秒");            }else{          System.out.println(windowName + "没有取到快速任务！");                       commonService();      }  }  private void vipService(){      Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager().fetchNumber();      String windowName = "第" + number + "号" + type + "窗口";        System.out.println(windowName + "开始获取VIP任务!");                if(serviceNumber !=null){          System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号VIP客户服务");                int maxRandom = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;          int serviceTime = new Random().nextInt(maxRandom)+1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;          try {              Thread.sleep(serviceTime);          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }                System.out.println(windowName + "完成为第" + serviceNumber + "号VIP客户服务，总共耗时" + serviceTime/1000 + "秒");          }else{          System.out.println(windowName + "没有取到VIP任务！");                       commonService();      }    }}

² MainClass类

Ø 用for循环创建出4个普通窗口，再创建出1个快速窗口和一个VIP窗口。

Ø 接着再创建三个定时器，分别定时去创建新的普通客户号码、新的快速客户号码、新的VIP客户号码。

代码示例：

package cn.itcast.bankqueue; import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.logging.Logger; public class MainClass {  private static Logger logger = Logger.getLogger("cn.itcast.bankqueue");  public static void main(String[] args) {      //产生4个普通窗口      for(int i=1;i<5;i++){          ServiceWindow window =  new ServiceWindow();          window.setNumber(i);          window.start();      }      //产生1个快速窗口      ServiceWindow expressWindow =  new ServiceWindow();      expressWindow.setType(CustomerType.EXPRESS);      expressWindow.start();      //产生1个VIP窗口           ServiceWindow vipWindow =  new ServiceWindow();      vipWindow.setType(CustomerType.VIP);      vipWindow.start();           //普通客户拿号      Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(              new Runnable(){                  public void run(){                      Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().generateNewNumber();                      //logger.info("第" + serviceNumber + "号普通客户正在等待服务！");                      System.out.println("第" + serviceNumber + "号普通客户正在等待服务！");                                     }              },              0,              Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME,              TimeUnit.SECONDS);      //快速客户拿号      Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(              new Runnable(){                  public void run(){                      Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().generateNewNumber();                      System.out.println("第" + serviceNumber + "号快速客户正在等待服务！");                  }              },              0,              Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 2,              TimeUnit.SECONDS);      //VIP客户拿号      Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(              new Runnable(){                  public void run(){                      Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager().generateNewNumber();                      System.out.println("第" + serviceNumber + "号VIP客户正在等待服务！");                  }              },              0,              Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 6,              TimeUnit.SECONDS);  }}

Constants类

Ø 定义三个常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME

代码示例：

package cn.itcast.bankqueue;public class Constants {public static int MAX_SERVICE_TIME = 10000; //10秒！public static int MIN_SERVICE_TIME = 1000; //1秒！public static int COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME = 1;   }

通过学习找出解决办法:

问题1：使用单例设计模式解决，防止创建多个SortNum类的对象出现的安全问题

问题2：BankWindows类中 String client2 = sortNum.getCommonListNum();语句应该放在while(client.equals("没有客户"))循环内，解决元素的丢失。

问题3: 经过以上更改后，问题3没有再出现。