黑马程序员-JAVA-银行业务调度系统

来源：互联网发布：login.php 编辑：程序博客网时间：2024/05/26 12:05

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引

传智播客中有一个面试题目项目就是这个银行业务调度系统，今天也来实现一把。

需求分析

这家银行有6个业务窗口，其中4个是普通窗口，1个快速窗口，1个VIP窗口，银行的客户比例为普通：快速：VIP=6：3：1，各个类型用户安排到对应窗口，快速和VIP窗口在空闲时也可以服务普通用户，用户业务办理时间是随机的，有最小值，但快速用户永远是最小值。模拟无需GUI，通过log显示结果
假定最小业务办理时间为30秒，最大600秒
快速和VIP窗口仅在普通窗口全忙时才接收普通用户
用户通过取号器来排队,窗口就绪后由号码排队系统分配客户

第一轮设计

通过一个模拟执行程序执行，执行程序生成一个银行（6个窗口），一个用户模拟（取号），为了方便，采用100倍速模拟。
业务窗口有3种类型，行为上并无不同，仅仅标记的用户偏向不同，采用一个enum业务类型来标识。
用户有明确的业务目的，也就视为：有特定的业务办理时间（假定银行窗口业务员素质相同），有特定的业务类型（普通/快速/VIP），进入银行就有自己的排队号码（未进入设定为-1）。
业务类型有最小和最大办理时间，普通和VIP为（30，600），快速为（30，30）
银行取号系统负责给用户分配排队号码，并给空闲的窗口分配客户。

第二轮设计

窗口应该知道当前服务的客户，窗口应该属于银行，窗口应该有准备就绪开始，计划停止（服务完当前客户）的方法，以通知取号系统。
取号系统应该在没有排队用户时阻塞，取号系统应该为每个窗口尽快分配用户，按：用户采用3个阻塞队列，快速/VIP窗口轮询特有队列和普通队列。普通窗口直接阻塞取普通队列

实现

代码如下：
业务类型

/** * 银行业务分类 * @author lz * */public enum BusinessType {    /**     * 普通业务 耗时30秒到10分钟     */    Normal(30,600),    /**     * 快速业务 耗时30秒     */    Quick(30,30),    /**     * VIP业务 耗时30秒到10分钟      */    VIP(30,600);    /**     * 最小和最大耗时     */    public int minTime,maxTime;    private BusinessType(int minTime, int maxTime) {        this.minTime = minTime;        this.maxTime = maxTime;    }}

客户

/** * 银行客户 * @author lz * */public class BankUser {    /**     * 来办业务的类型     */    public final BusinessType biz;    /**     * 业务耗时     */    public final int bizTime;    /**     * 排队号码     */    public String queueNum;    @Override    public String toString() {        return "BankUser [biz=" + biz + ", bizTime=" + bizTime + ", queueNum="                + queueNum + "]";    }    public String shortInfo() {        return queueNum+"("+bizTime+")";    }    public BankUser(BusinessType biz, int bizTime) {        super();        this.biz = biz;        this.bizTime = bizTime;    }    /**     * 进入银行排队     * @param bank 银行     */    public void enQueue(Bank bank){        this.queueNum=bank.offerNum(this);        Logger.getLogger("BankQueue").info("新客户："+this);    }}

银行，包括窗口和调度系统

import java.time.Instant;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.concurrent.BlockingQueue;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.logging.Logger;import static cc.sisel.util.Quic.*;/** * 银行抽象，包括窗口和业务调度系统 默认构造包含6个窗口 其中一个VIP一个快速，其他普通 *  * @author lz * */public class Bank implements Runnable {    final BankUserHandler banksys;    List<BusinessWindow> servWindows;    public Bank(BankUserHandler banksys, List<BusinessWindow> servWindows) {        super();        this.banksys = banksys;        this.servWindows = servWindows;    }    public Bank() {        super();        this.banksys = new BankUserHandler();        this.servWindows = new ArrayList<Bank.BusinessWindow>(6);        this.servWindows.add(new BusinessWindow(BusinessType.VIP));        this.servWindows.add(new BusinessWindow(BusinessType.Quick));        this.servWindows.add(new BusinessWindow(BusinessType.Normal));        this.servWindows.add(new BusinessWindow(BusinessType.Normal));        this.servWindows.add(new BusinessWindow(BusinessType.Normal));        this.servWindows.add(new BusinessWindow(BusinessType.Normal));    }    @Override    public void run() {        ExecutorService exes = Executors.newFixedThreadPool(servWindows.size());        for (BusinessWindow businessWindow : servWindows) {            exes.execute(businessWindow);            businessWindow.readyToService();        }        // 演示用，控制台输出客户状态        Executors.newSingleThreadScheduledExecutor().scheduleAtFixedRate(                (() -> sp("等待客户：" + this.banksys.watingSum() + " 今日客户总数："                        + this.banksys.cameUserSum())), 1, 5, TimeUnit.SECONDS);    }    /**     * 取号     *      * @param bankUser     *            取号的用户     * @return 号码条     */    public String offerNum(BankUser bankUser) {        return this.banksys.accept(bankUser);    }    /**     * 业务调度系统 负责分派客户到窗口 并监视银行中等待客户的队列 记录今日来访的客户计数 生成号码条     *      * @author lz     *     */    /**     * @author lz     *     */    public class BankUserHandler {        BlockingQueue<BankUser> normalQueue = new LinkedBlockingQueue<BankUser>(),                quickQueue = new LinkedBlockingQueue<BankUser>(),                vipQueue = new LinkedBlockingQueue<BankUser>();        private int vipn = 0, quickn = 0, normaln = 0;        public int watingSum() {            return this.normalQueue.size() + this.quickQueue.size()                    + this.vipQueue.size();        }        public int cameUserSum() {            return this.normaln + this.quickn + this.vipn;        }        /**         * 生成号码条         *          * @param bankUser         *            用户         * @return 号码条         */        private String accept(BankUser bankUser) {            switch (bankUser.biz) {            case VIP:                this.vipQueue.offer(bankUser);                return "V" + vipn++;            case Quick:                this.quickQueue.offer(bankUser);                return "Q" + quickn++;            case Normal:                this.normalQueue.offer(bankUser);                return "N" + normaln++;            }            return null;        }        /**         * 为窗口分派用户，若当前没有则等待1秒         *          * @param businessWindow         *            待分配的窗口         * @return 客户         */        public BankUser offerUser(BusinessWindow businessWindow) {            BankUser offer = null;            while (offer == null) {                switch (businessWindow.offerType) {                case VIP:                    return this.offerVIP();                case Quick:                    return this.offerQuick();                case Normal:                    return this.offerNormal();                }                ts(10);            }            return offer;        }        /**         * 为快速窗口查找匹配的客户         *          * @return 合适的客户         */        private BankUser offerQuick() {            if (!this.quickQueue.isEmpty()) {                try {                    return this.quickQueue.take();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                return null;            } else if (!this.normalQueue.isEmpty()) {                try {                    return this.normalQueue.take();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                return null;            }             return null;        }        /**         * 为VIP窗口查找匹配的客户         *          * @return 合适的客户         */        private BankUser offerVIP() {            if (!this.vipQueue.isEmpty()) {                try {                    return this.vipQueue.take();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                return null;            } else if (!this.normalQueue.isEmpty()) {                try {                    return this.normalQueue.take();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                return null;            }             return null;        }        /**         * 为普通窗口查找匹配的客户         * 这个方法是阻塞的         * @return 合适的客户         */        private BankUser offerNormal() {            try {                return this.normalQueue.take();            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }            return null;        }    }    /**     * 服务窗口     * @author lz     *     */    public class BusinessWindow implements Runnable {        /**         * 窗口序号         */        public final int serial;        /**         * 是否接续服务         */        private boolean keepWorking;        /**         * 当前服务客户         */        private BankUser currentServing;        /**         * 窗口服务类型         */        public final BusinessType offerType;        public BusinessWindow(BusinessType offerType) {            super();            this.offerType = offerType;            this.serial = Bank.this.servWindows.size();        }        @Override        public String toString() {            return "Window[" + offerType.toString().charAt(0) + serial + "]";        }        public String shortInfo() {            return "W[" + offerType.toString().charAt(0) + serial + "]";        }        /**         * 就绪，可以服务         */        public void readyToService() {            this.keepWorking = true;        }        /**         * 停止，服务完成当前用户就停止         */        public void scheduleStop() {            this.keepWorking = false;        }        /**         * @return 是否正在服务         */        public boolean isBusy() {            return currentServing != null;        }        /**         * 服务过程         * 服务完成会使当前客户离开         */        private void handle() {            if (currentServing != null) {                // Logger.getLogger("BankQueue").info(this.shortInfo() +                // " 开始服务：" + currentServing.shortInfo() + " @" +Instant.now());                // sp(this + " 开始服务：" + currentServing + " @" +Instant.now());                ts(currentServing.bizTime * 10);                 Logger.getLogger("BankQueue").info(this.shortInfo() +                 " 服务完毕：" + currentServing.shortInfo() + " @" +Instant.now());                sp(this + " 服务完毕：" + currentServing + " @" + Instant.now());                this.currentServing = null;            }        }        /**         * 取一个用户         */        private void next() {            this.currentServing = Bank.this.banksys.offerUser(this);        }        @Override        public void run() {            while (true) {                if (this.keepWorking) {                    if(this.currentServing == null){                        this.next();                    }                    this.handle();                } else {                    ts(1000);                }            }        }    }}

模拟器，包括用户生成器

/** * 模拟器 * @author lz * */public class Simulator {    public static void main(String[] args) {        Logger.getLogger("BankQueue").setLevel(Level.ALL);        Bank bank = new Bank();        new Thread(bank).start();        BankUserGenerator gen=new BankUserGenerator();        Executors.newSingleThreadScheduledExecutor().scheduleAtFixedRate(                (() -> gen.randomGen().enQueue(bank)),                 100,                 300,                 TimeUnit.MILLISECONDS);    }}/** * 模拟银行用户生成器 * @author lz * */class BankUserGenerator{    Random r=new Random();    BankUser randomGen(){        BusinessType biz;        int rnum=r.nextInt(10);        if(rnum>8){            biz=BusinessType.VIP;        }else if(rnum>5){            biz=BusinessType.Quick;        }else{            biz=BusinessType.Normal;        }        return new BankUser(biz, biz.minTime+r.nextInt(biz.maxTime-biz.minTime+1));    }}

分析

这里的快速队列和VIP队列采用了轮询的方式，效率偏低，如果可以，用标记多头阻塞队列是理想的，但是这个容器难度颇大，就没有实现。
而且客户的取号系统基本没有在分配中用上，实际应该维持一个映射，系统应该只对号码操作。
窗口的开关功能虽然实现了，但是没有模拟。

扩展讨论

一个用户在办理业务的时候可能多次往返窗口，这样重新拿号势必麻烦，而银行业务人员有时又需要传递用户，序列操作，最后，这个系统中可以加入用户等待时间统计，预估一个等待时间，提高客户体验，银行的窗口分配策略也可以动态修改就更好了。
这些需求，初步分析，可以通过内部号码生成与插队，动态代理调度系统并传递数据的方式完成，而统计就比较简单了，实现的方式很多。

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