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

总结：

          这次的银行业务调度系统，有最主要的三个类：NumberMachine、NumberManager和ServiceWindow。有三种类型的窗口，并且每个窗口都是一个独立的线程。NumberManager类是客户号码产生的机器，分别可以产生三种类型的客户号码，在主函数中开启三条线程（定时器开启，周期性执行，每个类型客户产生的时间间隔都不同）产生不同类型的客户并通过NumberManager拿到服务号码，客户拿到号码后进入等待状态，也就是加入集合中，NumberMachine封装了操作不同类型的客户的NumberManager类对象。在ServiceWindow类中，当创建了指定窗口类型的ServiceWindow类对象后，每创建一个窗口便开启一条服务该类型客户的线程并进入无限循环服务的过程，服务过程中通过NumberMachine来获取需要服务的等待中的该窗口类型的客户，也就是取List集合中的第一个元素，当然如果是VIP客户或快速客户没有则还可以到普通窗口去获取普通客户服务，服务完成后便通过NumberMachine把服务类型的客户中排在第一位的删除（删除List第一个元素），如此循环下去。

 

模拟实现银行业务调度系统逻辑，具体需求如下：

 

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。

 

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）。

 

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。

 

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）。

 

各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务。

 

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。

 

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。

 

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。

 

面向对象设计与分析：

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。

 

类图：

分析：

       NumberMachine该类是管理号码的控制器，该类是一个单例模式，通过getInstance()方法来拿到本类中唯一的一个对象。该类分别封装了管理普通窗口、管理Vip窗口、管理快速窗口的管理器对象。用getCommonManage()拿到管理普通窗口的NumberManager类对象，用getExpressMananger()拿到管理快速窗口的NumberManager类对象，用getVipManage()拿到管理VIP窗口的NumberManager类对象，这样这三个对象就分别操作NumberManager中的特有属性和特有方法。在NumberManager类中有一个List成员属性，这个成员属性用来存储排队中的客户，如图所示：

在ServiceWindow类中，每个窗口都开启一个线程，并且每个窗口都在做无限循环的服务过程。不同类型的窗口服务不同类型的客户，当然特殊情况特殊考虑。

 

具体实现的代码如下：

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。

//管理号码控制器，产生管理不同类型客户的管理器对象。

publicclass NumberMachine {

   

    private NumberMachine(){}//私有化空参数构造函数，因为默认是空参，所以只要不定义带参构造函数，外界就创建不了本类对象了

    privatestatic NumberMachine instance = newNumberMachine();//创建本类私有静态化对象。

    publicstatic NumberMachine getInstance(){

       returninstance;//这是一个单例。这个方法供外界访问，返回的是同一个对象。

    }

   

    private NumberManager commonManager = new NumberManager();//普通客户管理对象，管理普通客户号码

    private NumberManager expressManager = new NumberManager();//快速客户管理对象，管理快速客户号码

    private NumberManager vipManager = new NumberManager();//Vip客户管理对象，管理VIP号码

    public NumberManager getCommonManager(){

       returncommonManager;//获取普通客户管理对象

    }

    public NumberManagergetExpressManager() {

       returnexpressManager;//获取快速客户管理对象

    }

    public NumberManager getVipManager() {

       returnvipManager;//获取Vip客户管理对象

    }

   

}

 

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。

//号码管理器，每种不同客户类型的管理器对象都会有一个正在排队中的号码队列，这里用List集合来存储排队中的客户

publicclass NumberManager {

    privateintlastNumber = 0;

    private List queueNumbers = new ArrayList();//定义一个集合来存储排队中的客户

   

    publicsynchronized Integer generateNewNumber(){//产生排队中的客户号码，从1开始加入集合中

       queueNumbers.add(++lastNumber);

       returnlastNumber;

    }

    /*

     * 注意这里的同步，原因就是号码队列是一个对象的共享数据，当多个线程操作时（普通类型窗口有4个就表示有4个线程在操作这个数据），要产生线程互斥，需要加同步。

     * */

    publicsynchronized Integer fetchNumber(){//服务客户，每服务完一个客户则把该客户的号码删除。从1号开始服务

       if(queueNumbers.size()>0){

           return (Integer)queueNumbers.remove(0);//删除服务完成的客户号码

       }else{

           returnnull;//集合中没有排队的客户则返回空。

       }

    }

}

 

CustomerType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。

//枚举。表示客户类型。

publicenum CustomerType {

    COMMON,EXPRESS,VIP;

    //覆盖toString方法，返回对应的中文。

    public String toString(){

       Stringname = null;

       switch(this){

       caseCOMMON:

           name= "普通";//COMMON对应"普通"

           break;

       caseEXPRESS:

           name= "快速";//EXPRESS对应"快速"

           break;

       caseVIP:

           name= name();//VIP对应VIP

           break;

       }

       return name;

    }

}

 

Constants类

定义三个常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME

publicclass Constants {

    publicstaticintMAX_SERVICE_TIME = 10000; //10秒！

    publicstaticintMIN_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，*/

    publicstaticintCOMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME = 1;   

}

 

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。

 

/**

 * 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。

 * */

publicclass ServiceWindow {//服务窗口

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

    private CustomerType type = CustomerType.COMMON;//窗口的类型，默认是普通窗口

    privateintnumber = 1;

 

    public CustomerType getType() {

       returntype;//返回窗口的类型

    }

 

    publicvoid setType(CustomerType type) {

       this.type = type;//设置窗口的类型

    }

   

    publicvoid setNumber(intnumber){

       this.number = number;//设置窗口号

    }

   

    publicvoid start(){

       Executors.newSingleThreadExecutor().execute(//单线程执行任务，以无界队列方式来运行该单线程任务。

              new Runnable(){

                  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){//无限循环，即不管是普通窗口、快速窗口、还是VIP窗口也好，服务完成一个客户后都会重复服务其他等待中的客户。

                         switch(type){

                            caseCOMMON:

                                commonService();//如果是普通窗口则执行普通服务

                                break;

                            caseEXPRESS:

                                expressService();//快速窗口执行快速服务

                                break;

                            caseVIP:

                                vipService();//VIP窗口执行VIP服务

                                break;

                         }

                     }

                  }

              }

       );

    }

   

    //普通窗口服务

    privatevoid commonService(){

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

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

       IntegerserviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchNumber();//向普通窗口号码队列中取出服务号码     

       if(serviceNumber != null ){//如果取出的服务号码不为空，则该普通服务窗口向排在最前面的普通客户服务，即有普通客户在等待服务

           System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号普通客户服务");//打印开始服务提示   

           int maxRandom = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;//最大服务时间减去最小服务时间，表示服务时间的范围。

           int serviceTime = new Random().nextInt(maxRandom)+1 +Constants.MIN_SERVICE_TIME;//在服务时间范围中随机产生服务时间

   

           try {

              Thread.sleep(serviceTime);//线程进入睡眠状态，即该普通窗口表示正在服务。服务时间到了后该线程会自动唤醒。

              //真实开发中这里不能用sleep，应该用wait，因为服务时间是人为控制的，服务到了后可以调用notify方法唤醒

           }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");//服务完成后打印服务完成提示，信息包括普通服务窗口号和服务的时间。    

       }else{//如果没有普通客户在等待服务的普通客户队列中

           System.out.println(windowName + "没有取到普通任务，正在空闲一秒");//打印提示没有取到服务     

           try {

              Thread.sleep(1000);//线程进入睡眠状态，时间为1秒。

           }catch (InterruptedException e) {

              e.printStackTrace();

           }            

       }

    }

   

    //快速窗口服务

    privatevoid expressService(){

       IntegerserviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().fetchNumber();//向快速窗口号码队列中取出服务号码

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

       System.out.println(windowName + "开始获取快速任务!");     

       if(serviceNumber !=null){//如果取出的服务号码不为空，则该快速服务窗口向排在最前面的快速客户服务，即有快速客户在等待服务

           System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号快速客户服务");//打印开始服务提示       

           int serviceTime = Constants.MIN_SERVICE_TIME;//最小服务时间

           try {

              Thread.sleep(serviceTime);//线程进入睡眠状态，即该快速窗口表示正在服务。服务时间到了后该线程会自动唤醒。真实开发中这里不能用sleep，应该用wait，因为服务时间是人为控制的，服务到了后可以调用notify方法唤醒

           }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");//服务完成后打印服务完成提示，信息包括快速服务窗口号和服务的时间。    

       }else{//如果没有快速客户在等待服务的快速客户队列中

           System.out.println(windowName + "没有取到快速任务！");//打印提示没有取到快速任务           

           commonService();//继续取普通客户任务，为普通客户服务

       }

    }

   

    //Vip窗口服务

    privatevoid vipService(){

 

       IntegerserviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager().fetchNumber();//向VIP窗口号码队列中取出服务号码

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

       System.out.println(windowName + "开始获取VIP任务!");         

       if(serviceNumber !=null){//如果取出的服务号码不为空，则该VIP服务窗口向排在最前面的VIP客户服务，即有VIP客户在等待服务

           System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号VIP客户服务");//打印开始服务提示          

           int maxRandom = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;//最大服务时间减去最小服务时间，表示服务时间的范围。

           int serviceTime = new Random().nextInt(maxRandom)+1 +Constants.MIN_SERVICE_TIME;//在服务时间范围中随机产生服务时间

           try {

              Thread.sleep(serviceTime);//进入服务状态

           }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");//服务完成后打印服务完成提示，信息包括VIP服务窗口号和服务的时间。     

       }else{//如果没有VIP客户在等待服务的VIP客户队列中

           System.out.println(windowName + "没有取到VIP任务！");//打印提示没有取到VIP任务            

           commonService();//继续取普通客户任务，为普通客户服务

       }  

    }

}

 

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。

publicclass MainClass {

   

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

    publicstaticvoidmain(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

       ServiceWindowexpressWindow =  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();

      

       /*

        *Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(参数1，参数2，参数3，参数4):

        * 表示在指定的时间表中定期执行指定线程池中任务，是一个定时器。参数1表示一个线程任务。

        * 参数2与参数3的关系：参数2与参数3都是long型参数，开始执行第一次时，参数2 后开始执行，

        * 然后在"参数2+1*参数3"后执行，接着在 "参数2 + 2* 参数3" 后执行，依此类推，无限执行下去

        * 参数4表示的是参数2和参数3的时间单位。

        * */

      

       //普通客户拿号

       Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(

              new Runnable(){

                  publicvoid run(){

                     IntegerserviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().generateNewNumber();//普通客户拿号，即表示每1秒钟会出现一个普通客户

                     /**

                      * 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, /*表示每隔1秒钟执行一次*/

              TimeUnit.SECONDS);//秒为单位

      

       //快速客户拿号

       Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(

              new Runnable(){

                  publicvoid run(){

                     IntegerserviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().generateNewNumber();//快速客户拿号，即表示每2秒钟会出现一个快速客户

                     System.out.println("第" +serviceNumber + "号快速客户正在等待服务！");

                  }

              },

              0,

              Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 2, /*表示每隔2秒钟执行一次*/

              TimeUnit.SECONDS);//秒为单位

      

       //VIP客户拿号

       Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(

              new Runnable(){

                  publicvoid run(){

                     IntegerserviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager().generateNewNumber();//VIP客户拿号，即表示每6秒钟会出现一个VIP客户

                     System.out.println("第" +serviceNumber + "号VIP客户正在等待服务！");

                  }

              },

              0,

              Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 6, /*表示每隔6秒钟执行一次*/

              TimeUnit.SECONDS);//秒为单位

    }

 

}