黑马程序员--银行调度系统面试题

一、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）。

3. 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。

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的方式来模拟）。

5. 各类型客户在其对应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。

7. 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。

二、 面向对象的分析和设计

       1、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。可以用一个号码管理器对象，让它不断地产生号码，相当于随机生成了来银行办理业务的客户。

       2、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，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。

三、 类的编码实现

NumberManager 类

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。

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。

package com.itheima.bank;import java.util.ArrayList;import java.util.List;// 号码管理器 public class NumberManager {private int lastNumber = 0;private List queueNumbers = new ArrayList();// 生成号码public synchronized Integer generateNewNumber() {queueNumbers.add(++lastNumber);return lastNumber;}// 取号public synchronized Integer fetchNumber() {if (queueNumbers.size() > 0) {return (Integer) queueNumbers.remove(0);} else {return null;}}}

NumberMachine 类

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。

package com.itheima.bank;//号码生成器public class NumberMachine {//单例模式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();// 得到普通管理器public NumberManager getCommonManager() {return commonManager;}// 得到快速管理器public NumberManager getExpressManager() {return expressManager;}// 得到VIP管理器public NumberManager getVipManager() {return vipManager;}}

CustomerType 枚举类

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。

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。

package com.itheima.bank;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;}}

ServiceWindow 类

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。

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。

package com.itheima.bank;import java.util.Random;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.logging.Logger;/** * 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。   * */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() {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();// 如果没有取到VIP任务就去取普通任务}}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();// 如果没有取到VIP任务就去取普通任务}}}

Constants 类

定义三个常量： MAX_SERVICE_TIME 、 MIN_SERVICE_TIME 、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME

package com.itheima.bank;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; }

MainClass 类

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。

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。

package com.itheima.bank;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);}}