黑马程序员学习笔记之十（银行业务调度系统学习）

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一、面向对象的分析

1、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 。

a、首先，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，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。
b、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。
2、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。
a、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。

二、系统设计

1、NumberManager类

NumberManager类中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。
并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。

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

NumberMachine 类里面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，并定义三个对应的方法来返回这三个NumberManager对象。

从实际开发的角度来分析，整个系统中应该只有一个NumberMachine对象，否则会出现混乱，所以需要将NumberMachine类设计成单例。

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;
}

}

单例设计模式很重要，在交通灯管理系统中也用到了单例设计模式，需要仔细揣摩其应用环境。

3、CustomerType

由上面的分析知道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：VIP客户、普通客户、快速客户。
由于系统使用人员可能不认识英文，所以需要重写toString方法，返回每种客户类型的中文名称。

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;
}
}

这里又使用到了枚举，在交通灯管理系统中，Lamp类也是枚举类型，当一个类的示例对象不是很多时，可以考虑使用枚举来实现。

4、Constants

Constants 类中定义三个常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME 。

public class Constants {
public static int MAX_SERVICE_TIME = 10000; //10秒！
public static int MIN_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 int COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME = 1;
}

当系统中多次使用到某一个变量，而且其值一直保持不变时，可以将将其定义为全局常量，方便使用。

5、ServiceWindow

在ServiceWindow 类中没有把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。而是定义setType和getType方法，分别用来设置和获取窗口的类型，这样可以随时设置窗口的服务类型，更符合实际需求。定义了一个变量 number 用来标识服务窗口的编号。commonService、expressService、vipService方法分别代表为普通客户服务程序、为快速客户服务程序、为VIP客户服务程序。类中来定义了一个start方法，该方法会启动一个线程，并根据服务窗口的类别分别循环调用三个不同的方法。，用来模拟窗口为客户服务。另外需要注意的一点是：当VIP窗口没有取到VIP服务时，此时不能空闲，而是继续去获取
普通服务。

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();
}
}

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();
}
}
}

6、MainClass

在MainClass 类中，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，来模拟银行窗口服务。
然后，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。

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();
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);
}

}

这里又使用到了定时器，在JDK1.6 中的java.util.concurrent包中提供了Executors类，它里面有很多静态方法。其中newScheduledThreadPool

newScheduledThreadPool

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。
然后调用它的scheduleAtFixedRate方法，设置一个定时器，如下：

scheduleAtFixedRate

ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
long initialDelay,
long period,
TimeUnit unit)

创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，后续操作具有给定的周期；也就是将在 initialDelay 后开始执行，然后在initialDelay+period 后执行，接着在initialDelay + 2 * period 后执行，依此类推。

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