黑马程序员:银行业务调度系统

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银行业务调度系统

项目需求:

       1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.

       2有三种客户类型: VIP客户, 普通客户,快速客户(办理如交水电费,电话费等业务的客户).

       3异步随机生成各种类型的客户, 生成个类型用户的概率比例为:VIP:普通:快速 =1:6:3.

       4客户办理业务所需时间有最大值和最小值,在该范围内随即设定每个VIP客户以及普通客户办理业务所需的时间,快速办理业务所需时间为最小值(提示:办理业务过程可以通过线程sleep的方式模拟).

       5各类型客户在其对应的窗口按顺序依次办理业务.

       6当VIP(6号)窗口和快速业务(5号)窗口没有客户办理业务的时候,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,优先粗粒对应客户的业务.

       7随即生成客户时间间隔以及业务处理时间的最大值和最小值自定,可以设置.

       8不要求实现GUI,只考虑系统逻辑实现,可以通过Log方式展现程序运行结果.

对象分析

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。

 

注:   普通窗口服务只普通客户, VIP窗口执行的服务和普通窗口的服务一样,只是VIP窗口优先给VIP客户服务,没客户就服务普通客户,快速窗口的服务不一样,且只服务对应的快速客户.

对象模型:

l      NumberManager类

职责: 存储客户代码集合, 创建和管理客户号码.

Ø      定义一个用于存储上一个客户号码的成员变量 ------------------成员变量int lastNumber

Ø      用于存储所有等待服务的客户号码的队列集合--------------------成员变量List<Integer> queueNumber

Ø      定义一个产生新号码的方法-------------------------------------------成员方法int generateNewMananger()

Ø      获取马上要为之服务的号码的方法----------------------------------成员方法int fetchServiceNumber()

Ø      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(两方法加synchronized关键字)。

 

l      NumberMachine类

职责: 创建和管理NumberManager类实例对象.  (只需一个,可用单例生成此类)

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

                                                                                       -----------成员变量:  3个XXXnumberManager

Ø      定义三个对应的方法来返回这三个NumberManager对象--------成员方法: getXXXManager();

Ø      将NumberMachine类设计成单例。

 

l       CustomerType枚举类

职责:表示客户类型, 三种类型客户用三个元素表示

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。

 

l      ServiceWindow类

职责:启动一个线程,提供模拟业务(处理客户号码)服务

           ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();

           service.execute(new Runnable() {……});//执行给定的命令

Ø      不停向对应的取号机取号,没有取到号的话等待一秒继续.

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(枚举类型可用于Switch循环判定)分别循环调用三个不同的方法。) ------------------------------------------------------成员方法:void start();

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。

Ø      应该有个Id来标示6个窗口--------------------------------------------成员变量: int windowId;

Ø      应该有个变量来表示窗口类型(VIP,普通,快速)----------------------成员变量:CustomerType WindowType;

l       MainClass类

职责: 创建类,启动线程,不停产生号码

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。

 

l       Constants类

职责:提供定义不同服务时间的类常量,相当于配置文件

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

原始代码:(见此段文档尾)

代码优化重写: (见此段文档尾)

 

1.主要重写窗口(ServiceWindow)中的服务代码------------方法三合一

       原始代码中三种普通,快速,vip窗口需要三种对应的普通(commonService()), 快速(ExpressService()), vip(VIPService())的方法,而这些方法有很多相同和重复的地方,

完全可以将这三个方法合为一个方法(WindowService()),

       WindowService(CustomerType customerType)

      注意接收的参数是服务类型而不是窗口类型, 因为VIP窗口可以有两个服务类型VIP和common,  根据服务类型产生相应服务

       在这个方法中, 原本三个有区别的地方进行判断来有区别的选择执行相关代码.VIP窗口执行WindowService()的时候如果没有拿到VIP客户代码,就会调用WindowService(CustomerType.COMMON),

       但是调用前还判定这个窗口当前执行的是不是VIP服务,如果当前执行的是COMMON服务,再调用此方法就会死循环.

       在计算服务时间的时候,判定如果当前服务类型是express,那么就用最小服务时间.

      

       最后,还可以使用模板方法. 定义一个抽象类表示窗口服务,各种不同的服务方法实现这个方法类,各种服务方法的相同的地方封装到抽象类普通方法中, 不同的地方抽成抽象方法定义在抽象类中,让子类去继承实现.

//创建一个使用单个 worker 线程的 Executor，以无界队列方式来运行该线程。

 

 

 

 

 

重写的代码优化(省略导入包):

常量类

public class Constants {

    public static int MAX_SERVICE_TIME=10000;

    public static int MIN_SERVICE_TIME=1000;

}

客户(或服务)类型

public enum CustomerType {

    COMMON,EXPRESS,VIP;

    public String toString(){

       switch (this) {

       case COMMON:

           return"普通";

       case VIP:

           return"VIP";

       case EXPRESS:

           return"快速";

       }

       return null;

    }

}

 

取号机

public class NumberManager {

    private    int lastNumber;

    private List<Integer>numbers=new LinkedList<Integer>();

    public synchronized void gengerateNumber(){

       numbers.add(lastNumber++);

    }

    public synchronized int fetchNumber(){

       if(numbers.size()==0)

           return 0;

       returnnumbers.remove(0);

    }

}

 

取号机的管理器

public class NumberMachine {

    private static NumberMachine numberMachine =new NumberMachine();

    private NumberManagercommonNumberManager =new NumberManager();

    private NumberManagerexpressNumberManager =new NumberManager();

    private NumberManagerVIPNumberManager =new NumberManager();

   

    public  NumberManagergetCommonNumberManager(){  returncommonNumberManager; }

    public  NumberManagergetExpressNumberManager(){ returnexpressNumberManager; }

    public  NumberManagergetVIPNumberManager(){ returnVIPNumberManager; }

    private NumberMachine(){ }

    public static NumberMachine getInstance(){    return numberMachine;}

}

窗口

public class ServiceWindow {

    private CustomerTypewindowType;

    private int id;

 

    public ServiceWindow(final CustomerType windowType,int id) {

       this.windowType = windowType;

       this.id = id;

       ExecutorService timer = Executors.newSingleThreadExecutor();

       timer.execute(new Runnable() {

           public void run() {

              while(true)

                  try {

                     windowService(windowType);

                  } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}

           }

       });

    }

    //windowService的参数是指什么样的服务类型  ,便于观看抛出异常

    public void windowService(CustomerType customerType) throwsInterruptedException {

       int number =0;

       //取和服务类型对应的那种号码

       switch (customerType) {

       case COMMON:

           number = NumberMachine.getInstance().getCommonNumberManager().fetchNumber();

           break;

       case EXPRESS:

           number = NumberMachine.getInstance().getExpressNumberManager().fetchNumber();

           break;

       case VIP:

           number = NumberMachine.getInstance().getVIPNumberManager().fetchNumber();

       }

       if (number != 0) {

           System.out.println(id+"号"+windowType+"窗口取得 "+number+"号"+customerType+"号码"+"正在进行任务");

           long beginTime = System.currentTimeMillis();

        //如果是Express类型,睡眠最小服务时间

           if(customerType==CustomerType.EXPRESS)

              Thread.sleep(Constants.MIN_SERVICE_TIME);

           else{//否则,睡眠用最小时间+随即服务时间

              long ServiceTime =new Random().nextInt(Constants.MAX_SERVICE_TIME-Constants.MIN_SERVICE_TIME)+1+Constants.MIN_SERVICE_TIME;

              Thread.sleep(ServiceTime);

           }

           long costTime = System.currentTimeMillis()-beginTime;

           System.out.println(id+"号"+windowType+"窗口为"+number+"号"+customerType+"号码服务完毕,用时: "+costTime+"豪秒");

       }

      else {//如果是VIP窗口并且当前是VIP服务的话还要执行common服务,如果不判定当前服务为VIP就执行common的话,会死循环

           if(windowType==CustomerType.VIP&&customerType==CustomerType.VIP)

              windowService(customerType.COMMON);

           else{//没取到号码,休息

              System.out.println("没有取得任务.休息一秒钟呀");

                  Thread.sleep(1000);     

           }

       }

    }

}

主函数类

public class MainClass {

    public static void main(String[] args) {

       NumberMachine numberMachine = NumberMachine.getInstance();

       for(int i =1;i<5;i++){

           new ServiceWindow(CustomerType.COMMON,i);

       }

       new ServiceWindow(CustomerType.EXPRESS,1);

       new ServiceWindow(CustomerType.VIP,1);

      

       ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);

       timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){

           public void run(){//common

              NumberMachine.getInstance().getCommonNumberManager().gengerateNumber();

           }

       }, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);

      

       timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){

           public void run(){//express

              NumberMachine.getInstance().getExpressNumberManager().gengerateNumber();

           }

       }, 0, 3, TimeUnit.SECONDS);

      

       timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){

           public void run(){//VIP

              NumberMachine.getInstance().getVIPNumberManager().gengerateNumber();

           }

       }, 0, 6, TimeUnit.SECONDS);

      

    }

 

}

 

原始代码:

 

常量类

public class Constants {

       public static intMAX_SERVICE_TIME = 10000; //10秒！

       public static intMIN_SERVICE_TIME = 1000; //1秒！

      

       /*每个普通窗口服务一个客户的平均时间为5秒，一共有4个这样的窗口，也就是说银行的所有普通窗口合起来

        * 平均1.25秒内可以服务完一个普通客户，再加上快速窗口和VIP窗口也可以服务普通客户，所以，

        * 1秒钟产生一个普通客户比较合理，*/   

       public static intCOMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME = 1;   

}

 

 

public enum CustomerType {

       COMMON,EXPRESS,VIP;

       public StringtoString(){

              Stringname = null;

              switch(this){

              caseCOMMON:

                     name= "普通";

                     break;

              caseEXPRESS:

                     name= "快速";

                     break;

              case VIP:

                     name= name();

                     break;

              }

              returnname;

       }

}

 

主函数类

public class MainClass {

      

       private staticLogger logger = Logger.getLogger("cn.itcast.bankqueue");

      

 

       public staticvoid main(String[] args) {

              //产生4个普通窗口

              for(inti=1;i<5;i++){

                     ServiceWindowwindow =  new ServiceWindow();

                     window.setNumber(i);

                     window.start();

              }

      

              //产生1个快速窗口

              ServiceWindowexpressWindow =  new ServiceWindow();

              expressWindow.setType(CustomerType.EXPRESS);

              expressWindow.start();

             

              //产生1个VIP窗口          

              ServiceWindowvipWindow =  new ServiceWindow();

              vipWindow.setType(CustomerType.VIP);

              vipWindow.start();            

             

              //普通客户拿号

              Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(

                            newRunnable(){

                                   publicvoid run(){

                                          IntegerserviceNumber =NumberMachine.getInstance().getCommonManager().generateNewNumber();

                                          /**

                                           * 采用logger方式，无法看到直观的运行效果，因为logger.log方法内部并不是直接把内容打印出出来，

                                           * 而是交给内部的一个线程去处理，所以，打印出来的结果在时间顺序上看起来很混乱。

                                           */

                                          //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(

                            newRunnable(){

                                   publicvoid run(){

                                          IntegerserviceNumber =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(

                            newRunnable(){

                                   publicvoid run(){

                                          IntegerserviceNumber = 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);

       }

 

}

 

 

取号机的管理器

public class NumberMachine {

      

       privateNumberMachine(){}

       private staticNumberMachine instance = new NumberMachine();

       public staticNumberMachine getInstance(){

              returninstance;

       }

      

       privateNumberManager commonManager = new NumberManager();

       privateNumberManager expressManager = new NumberManager();

       privateNumberManager vipManager = new NumberManager();

       publicNumberManager getCommonManager() {

              returncommonManager;

       }

       publicNumberManager getExpressManager() {

              returnexpressManager;

       }

       publicNumberManager getVipManager() {

              returnvipManager;

       }

      

}

取号机

public class NumberManager {

       private intlastNumber = 0;

       private ListqueueNumbers = new ArrayList();

      

       publicsynchronized Integer generateNewNumber(){

              queueNumbers.add(++lastNumber);

              returnlastNumber;

       }

      

       publicsynchronized Integer fetchNumber(){

              if(queueNumbers.size()>0){

                     return(Integer)queueNumbers.remove(0);

              }else{

                     returnnull;

              }

       }

}

 

/**

 * 没有把VIP窗口和快速窗口做成子类，是因为实际业务中的普通窗口可以随时被设置为VIP窗口和快速窗口。

 * */

窗口

public class ServiceWindow {

       private staticLogger logger = Logger.getLogger("cn.itcast.bankqueue");

       privateCustomerType type = CustomerType.COMMON;

       private intnumber = 1;

 

       publicCustomerType getType() {

              returntype;

       }

 

       public voidsetType(CustomerType type) {

              this.type= type;

       }

      

       public voidsetNumber(int number){

              this.number= number;

       }

      

       public voidstart(){

              Executors.newSingleThreadExecutor().execute(

                            newRunnable(){

                                   publicvoid 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){

                                                        caseCOMMON:

                                                               commonService();

                                                               break;

                                                        caseEXPRESS:

                                                               expressService();

                                                               break;

                                                        caseVIP:

                                                               vipService();

                                                               break;

                                                 }

                                          }

                                   }

                            }

              );

       }

      

       private voidcommonService(){

              StringwindowName = "第"+ number + "号"+ type + "窗口";       

              System.out.println(windowName+ "开始获取普通任务!");

              IntegerserviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchNumber();          

              if(serviceNumber!= null ){

                     System.out.println(windowName+ "开始为第"+ serviceNumber + "号普通客户服务");          

                     intmaxRandom = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;

                     intserviceTime = 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 voidexpressService(){

              IntegerserviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().fetchNumber();

              StringwindowName = "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");                 

                     intserviceTime = 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 voidvipService(){

 

              IntegerserviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager().fetchNumber();

              StringwindowName = "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");                 

                     intmaxRandom = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;

                     intserviceTime = 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();

              }     

       }

}