银行调度系统 | 易学教程

一、需求：

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。

二、面向对象的分析与设计

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

1、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。

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，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。

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

各个服务窗口通过问询相应的号码管理器，获取当前要被服务的号码。

调度系统类图

三、代码编写

3.1、NumberManager和NumberMachine类

NumberManager类

1、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。

2、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。

代码说明：

在定义变量的时候，尽量使用父级或接口，这样具有扩展性。

在定义取号方法时，注意返回类型是Integer而不定义为int，因为：如果集合是空，remove（）返回null，但null转换成int时会出现NullPointerException

要对集合的大小进行判断，当有号码才取，当集合为空，取第一个元素0号，会出现角标越界异常

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

//两个不同的线程访问共享数据，所以要使用同步
public class NumberManager {
	private int lastNumber = 0;//上一次返回的号码
	private List queueNumbers = new ArrayList();//使用动态数组有序存取，尽量使用父级或接口，更灵活
	
	public synchronized Integer generateNewNumber(){
		queueNumbers.add(++lastNumber);
		return lastNumber;
	}
	
	//如果集合是空，remove返回null，null转换成int时会出现空指针异常，所以使用Integer	
	//public synchronized int fetchServiceNumber(){	
	public synchronized Integer fetchNumber(){
		if(queueNumbers.size()>0){		//防止取了0号，角标越界
			return (Integer)queueNumbers.remove(0);		//移除并返回该号码
		}else{
			return null;
		}
	}
}

NumberMachine类

1、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。

2、将NumberMachine类设计成单例。

代码说明：

对于单例模式，我们可以先按照普通类编写，之后转换成单例

package cn.itcast.bankqueue;

/*取号机就一个，所以设置成单例模式
 * 有3种客户，所以要有3种号码管理器 
 * 
 * 单例：先按照普通类编写，之后转化为单例
 * */

//返回3个号码管理器
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;
	}
	
}

3.2、ServiceWindow与CustomerType枚举类

CustomerType枚举类

1、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。

2、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 cn.itcast.bankqueue;

//因为只有3种固定的客户，所以定义一个客户类型的枚举
public enum CustomerType {
	COMMON,EXPRESS,VIP;
	public String toString(){
		String name = null;
		switch(this){		//switch比if-else的效率高
		case COMMON:
			name = "普通";
			break;
		case EXPRESS:
			name = "快速";
			break;
		case VIP:
			name = name();	//返回自己的名字
			break;
		}
		return name;
	}
}

ServiceWindow类

1、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。

2、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。

代码说明：

在定义commonService方法时，在打印获取任务时，要将类型定义为type，因为可能是VIP或者快速窗口获取普通服务。

而打印为某客户服务的语句时，要将客户类型明确指定为“普通”，因为全都是为普通客户服务

package cn.itcast.bankqueue;

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。
 * 抽取方法，把快速窗口和VIP窗口作为普通窗口的子类，实现代码的重用
 * */
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;
	}
	//定义一个开始的方法，启动一个线程，不停地叫号码
	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(){
		//使用type代替已知的”普通“，移植性更强，窗口不能变，因为可能是VIP或快速窗口取普通服务	
		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();		
		
		//如果有客户，随机生成服务时间
		if(serviceNumber != null ){
			System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号普通客户服务");//这里不能使用type，因为都是为普通客户服务		
			//随机参数数为9，但随机范围是0--8
			int maxRandom = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;
			//最终服务时间范围（0--8）+1+1 秒
			int serviceTime = new Random().nextInt(maxRandom)+1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;
	
			try {
				Thread.sleep(serviceTime);			//开始为该客户服务
			} 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();	//没有取到快速服务，要为普通客户服务
		}
	}
	
	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();	//没有取到VIP服务，要为普通客户服务
		}	
	}
}

3.3、MainClass类与Constants类

MainClass类

1、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。

2、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。

代码说明：

将打印语句放在同步方法后面，可以防止打印时的阻塞效果，但是由于CPU的切换，打印语句的先后是无序的

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();		
	
//模拟客户取号
		
		//普通客户拿号
		Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(	//调度（定时）线程池
				new Runnable(){
					public void run(){
						Integer serviceNumber = 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！");
						
						//将打印语句放在同步方法后面，可以防止阻塞
						System.out.println("第" + serviceNumber + "号普通客户正在等待服务！");				
					}
				},
				0,
				Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME, //之后的执行间隔时间
				TimeUnit.SECONDS);	//时间单位
		
		//快速客户拿号
		Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public void run(){
						//获取普通客户号码
						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

定义三个常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME

package cn.itcast.bankqueue;

public class Constants {
	public static int MAX_SERVICE_TIME = 10000; //最长服务时间：10秒！
	public static int MIN_SERVICE_TIME = 1000; //最短服务时间：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; 	
}

来源：https://www.cnblogs.com/xushuai123/archive/2012/12/03/3634423.html

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