銀行業務調度系統

當第一眼看到這個課題時，首先腦海裏想的是自己去銀行辦理業務時的場景。理清楚辦業務的流程。當我們去銀行取錢時，首先是去取票機上取一張小票，然後在等待區等待呼叫機叫號，如果叫的是自己手中小票上的號，說明輪到自己辦理業務了。可當自己看了張老師講的銀行業務調度系統的視頻後，讓我更清楚的瞭解銀行的業務流程。

下面結合張老師提供的案例分析銀行業務調度系統:

系統需求:

(1) 銀行內有6個業務窗口，1 - 4號窗口爲普通窗口，5號窗口爲快速窗口，6號窗口爲VIP窗口。

(2) 有三種對應類型的客戶：VIP客戶，普通客戶，快速客戶（辦理如交水電費、電話費之類業務的客戶）。

(3)異步隨機生成各種類型的客戶，生成各類型用戶的概率比例爲： VIP客戶：普通客戶：快速客戶 = 1 ：6 ：3。

(4) 客戶辦理業務所需時間有最大值和最小值，在該範圍內隨機設定每個VIP客戶以及普通客戶辦理業務所需的時間，快速客戶辦理業務所需時間爲最小值（提示：辦理業務的過程可通過線程Sleep的方式模擬）。

(5) 各類型客戶在其對應窗口按順序依次辦理業務。

(6) 當VIP（6號）窗口和快速業務（5號）窗口沒有客戶等待辦理業務的時候，這兩個窗口可以處理普通客戶的業務，而一旦有對應的客戶等待辦理業務的時候，則優先處理對應客戶的業務。

(7)隨機生成客戶時間間隔以及業務辦理時間最大值和最小值自定，可以設置。

(8)不要求實現GUI，只考慮系統邏輯實現，可通過Log方式展現程序運行結果。

根據需求進行分析：

提取信息:

1)三種類型的客戶:VIP客戶，普通客戶，快速客戶。

2)客戶辦理業務所需時間有最大值和最小值在該範圍內隨機設定每個VIP客戶以及普通客戶辦理業務所需的時間，快速客戶辦理業務所需時間爲最小值（提示：辦理業務的過程可通過線程Sleep的方式模擬）。

3) 各類型客戶在其對應窗口按順序依次辦理業務。

4）快速窗口和VIP窗口空閒時，可以處理普通客戶業務（如果該窗口有自己處理的客戶等待，則優先處理）。

5)異步隨機生成各中類型的客戶。

通過上面信息的提前，我們就會很清晰的知道每一步需要做什麼。知道每一個客戶其實就是由銀行的一個取號機器產生號碼的方式來表示的。所以，我們需要一個號碼管理器對象，讓這個對象不斷地產生號碼，就等於隨機生成了客戶。由於有三類客戶，每類客戶的號碼編排都是完全獨立的，所以肯定需要三個號碼管理器對象，各自管理一類用戶的排隊號碼。這三個號碼管理器對象統一由一個號碼機器進行管理，這個號碼機器在整個系統中始終只能有一個，所以首先想到的是使用單例。各類型客戶在其對應窗口按順序依次辦理業務，服務窗口每次找號碼管理器獲取當前要被服務的號碼。

張老師畫了一個類圖，根據這個類圖能幫助我們理解和分析問題：

根據上面的類圖，我們開始進行編碼：

NumberManager類

首先我們需要一個號碼管理類，該號碼管理類中需要定義兩個成員變量，一個是記錄上次生成的號碼，另一個集合，用於存放生成的所有號碼。

該類中還需要定義兩個方法，一個是生成新的號碼；一個是尋找號碼(叫號)。這裏特別注意，因爲生成各類行的新號碼和叫號都是操作同一個集合，所以我們需要考慮線程同步問題。

public class NumberManager {
	//定義一個變量，記錄上一次生成的號碼
	private int lastNumber = 0;
	//定義一個集合，用於存放產生的號碼
	private List queueNumbers = new ArrayList();
	
	public synchronized Integer generateNewNumber(){
		queueNumbers.add(++lastNumber);
		return lastNumber;
	}
	
	public synchronized Integer fetchNumber(){
		if(queueNumbers.size()>0){
			//這裏返回的是集合中刪除的元素值。
			return (Integer)queueNumbers.remove(0);
		}else{
			return null;
		}
	}
}

NumberMachine類

號碼機器類：所有類型的號碼都是有該機器產生，所以在該機器類中定義三種不同類型的號碼管理對象。而且號碼機器只有一個，我們將其設置爲單例。

public class NumberMachine {

	private NumberMachine() {
	}
	
	private static NumberMachine instance = new NumberMachine();
	//所有的號碼都是由一個號碼機器產生的，所以選擇單例
	public static NumberMachine getInstance() {
		return instance;
	}
	//創建三個不同類型的號碼管理
	private NumberManager commonManager = new NumberManager();
	private NumberManager expressManager = new NumberManager();
	private NumberManager vipManager = new NumberManager();

	//獲取普通號碼管理對象
	public NumberManager getCommonManager() {
		return commonManager;
	}
	//獲取快速號碼管理對象
	public NumberManager getExpressManager() {
		return expressManager;
	}
	//獲取VIP號碼管理對象
	public NumberManager getVipManager() {
		return vipManager;
	}

}

CustomerType 枚舉類

根據需求可知，銀行有三種類型，這三種類型都是可知的，所以我們可以有兩種方式來管理三種不同的類型，第一，使用常量。第二：使用枚舉。根據編程的經驗，固定的值，不管是從性能還是其他方面考慮都首選枚舉。

public enum CustomerType {
	//分別代表普通類型的客戶，快速類型的客戶，VIP客戶
	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類

ServiceWindow類需要爲三類客戶進行服務。所以需要定義一個開始服務的方法，在該方法內啓動一個線程，循環爲三類客戶進行服務。根據服務的類別調用不同的服務方法。

根據需求我們寫了三個方法，分別是普通服務方法，快速服務方法，vip服務方法。

public class ServiceWindow {
	private static Logger logger = Logger.getLogger("cn.itcast.bankqueue");
	//窗口服務的類型
	private CustomerType type = CustomerType.COMMON;
	//窗口編號
	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() {
				// 下面這種寫法的運行效率低，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;
					}
				}
			}
		});
	}
	//普通服務
	private void commonService() {
		String windowName = "第" + number + "號" + type + "窗口";
		System.out.println(windowName + "開始獲取普通任務!");
		//獲取服務號碼
		Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager()
				.fetchNumber();
		if (serviceNumber != null) {
			System.out.println(windowName + "開始爲第" + serviceNumber + "號普通客戶服務");
			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 + "完成爲第" + serviceNumber
					+ "號普通客戶服務，總共耗時" + serviceTime / 1000 + "秒");
		} else {
			System.out.println(windowName + "沒有取到普通任務，正在空閒一秒");
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

	//快速服務
	private void expressService() {
		Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager()
				.fetchNumber();
		String windowName = "第" + number + "號" + type + "窗口";
		System.out.println(windowName + "開始獲取快速任務!");
		if (serviceNumber != null) {
			System.out.println(windowName + "開始爲第" + serviceNumber + "號快速客戶服務");
			int serviceTime = Constants.MIN_SERVICE_TIME;
			try {
				Thread.sleep(serviceTime);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println(windowName + "完成爲第" + serviceNumber
					+ "號快速客戶服務，總共耗時" + serviceTime / 1000 + "秒");
		} else {
			System.out.println(windowName + "沒有取到快速任務！");
			commonService();
		}
	}

	//VIP服務
	private void vipService() {

		Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager()
				.fetchNumber();
		String windowName = "第" + number + "號" + type + "窗口";
		System.out.println(windowName + "開始獲取VIP任務!");
		if (serviceNumber != null) {
			System.out
					.println(windowName + "開始爲第" + serviceNumber + "號VIP客戶服務");
			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 + "完成爲第" + serviceNumber
					+ "號VIP客戶服務，總共耗時" + serviceTime / 1000 + "秒");
		} else {
			System.out.println(windowName + "沒有取到VIP任務！");
			commonService();
		}
	}
}

Constants類

Constants類中主要定義一下常量，便於後期的維護。根據需求，在該類中定義了一個服務最長時間，服務最短時間和產生普通客戶的頻率基數。

public class Constants {
	public static int MAX_SERVICE_TIME = 10000; //10秒！
	public static int MIN_SERVICE_TIME = 1000; //1秒！
	
	/*每個普通窗口服務一個客戶的平均時間爲5秒，一共有4個這樣的窗口，也就是說銀行的所有普通窗口合起來
	 * 平均1.25秒內可以服務完一個普通客戶，再加上快速窗口和VIP窗口也可以服務普通客戶，所以，
	 * 1秒鐘產生一個普通客戶比較合理，*/	
	public static int COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME = 1; 	
}

MainClass類

該項目的執行入口。當啓動該項目時，我們需要產生4個普通窗口，一個快速窗口和一個VIP窗口。以及產生拿號的客戶。

public class MainClass {
	
	private static Logger logger = Logger.getLogger("cn.itcast.bankqueue");
	

	public static void main(String[] args) {
		//產生4個普通窗口
		for(int i=1;i<5;i++){
			ServiceWindow window =  new ServiceWindow();
			window.setNumber(i);
			window.start();
		}
	
		//產生1個快速窗口
		ServiceWindow expressWindow =  new ServiceWindow();
		expressWindow.setType(CustomerType.EXPRESS);
		expressWindow.start();
		
		//產生1個VIP窗口		
		ServiceWindow vipWindow =  new ServiceWindow();
		vipWindow.setType(CustomerType.VIP);
		vipWindow.start();		
		
		//普通客戶拿號
		Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public void run(){
						Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().generateNewNumber();
						/**
						 * 採用logger方式，無法看到直觀的運行效果，因爲logger.log方法內部並不是直接把內容打印出出來，
						 * 而是交給內部的一個線程去處理，所以，打印出來的結果在時間順序上看起來很混亂。
						 */
						//logger.info("第" + serviceNumber + "號普通客戶正在等待服務！");
						System.out.println("第" + serviceNumber + "號普通客戶正在等待服務！");						
					}
				},
				0,
				Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME, 
				TimeUnit.SECONDS);
		
		//快速客戶拿號
		Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public void run(){
						Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().generateNewNumber();
						System.out.println("第" + serviceNumber + "號快速客戶正在等待服務！");
					}
				},
				0,
				Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 2, 
				TimeUnit.SECONDS);
		
		//VIP客戶拿號
		Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
				new Runnable(){
					public void run(){
						Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager().generateNewNumber();
						System.out.println("第" + serviceNumber + "號VIP客戶正在等待服務！");
					}
				},
				0,
				Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 6, 
				TimeUnit.SECONDS);
	}

}

總結：經過看張老師給我們分析該項目的需求以及在編碼過程中使用的技巧。讓我受益匪淺。比如使用單例，使用線程池等等。這些都是自己在短時間無法想到的知識點，雖然自己會這些知識，但不能靈活的運用，或許這就是以個人的開發經驗有關吧。

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