面試題系列，銀行調度系統學習總結

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一、需求分析

模擬實現銀行業務調度系統邏輯，具體需求如下：

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。

二、面向對象的分析與設計：

有三種對應類型的客戶：VIP客戶，普通客戶，快速客戶，異步隨機生成各種類型的客戶，各類型客戶在其對應窗口按順序依次辦理業務。
首先，經常在銀行辦理業務的人更有利於理解本系統，我們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，想到要有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，我想到本系統一共要產生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，它要被設計成單例。
各類型客戶在其對應窗口按順序依次辦理業務，準確地說，應該是窗口依次叫號。
各個窗口怎麼知道該叫哪一個號了呢？它一定是問的相應的號碼管理器，即服務窗口每次找號碼管理器獲取當前要被服務的號碼。
要準確分析其中環節，首先要了解真實的環節，再加之積累大量面向對象的應用開發經驗。

三、類圖

畫圖利於分析類及方法結構

NumberManager類
定義一個用於存儲上一個客戶號碼的成員變量和用於存儲所有等待服務的客戶號碼的隊列集合。
定義一個產生新號碼的方法和獲取馬上要爲之服務的號碼的方法，這兩個方法被不同的線程操作了相同的數據，所以，要進行同步。

package cn.itcast.bankqueue;

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

public class NumberManager {
	private int lastNumber = 0;
	private List queueNumbers = new ArrayList();//共用的數據。
	
	public synchronized Integer generateNewNumber(){//生成號碼並添加到隊列中
		queueNumbers.add(++lastNumber);//將生成的號碼添加到排隊隊列中
		return lastNumber;
	}
	
	public synchronized Integer fetchNumber(){//窗口叫號，取走隊列最前的號碼。
		if(queueNumbers.size()>0){//判斷隊列中是否有號碼排隊，否則會出現角標越界異常。
			return (Integer)queueNumbers.remove(0);//叫號，並取走號碼。
		}else{
			return null;
		}
	}
}

NumberMachine類
定義三個成員變量分別指向三個NumberManager對象，分別表示普通、快速和VIP客戶的號碼管理器，定義三個對應的方法來返回這三個NumberManager對象。
將NumberMachine類設計成單例。

package cn.itcast.bankqueue;

public class NumberMachine {
	
	private NumberMachine(){}//單例設計模式，構造函數私有化
	private static NumberMachine instance = new NumberMachine();//新建一個對象
	public static NumberMachine getInstance(){//對外提供對象的訪問方法
		return instance;
	}
         	/*新建三個號碼管理對象，因爲發號和提供號隊列都是號機的功能，所以在號機類中提供獲得相應號碼類別的管理器的方法。
	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;
	}
	
}

CustomerType枚舉類
系統中有三種類型的客戶，所以用定義一個枚舉類，其中定義三個成員分別表示三種類型的客戶。
重寫toString方法，返回類型的中文名稱。這是在後面編碼時重構出來的，剛開始不用考慮。

package cn.itcast.bankqueue;

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;
	}
}

ServiceWindow類
定義一個start方法，內部啓動一個線程，根據服務窗口的類別分別循環調用三個不同的方法。
定義三個方法分別對三種客戶進行服務，爲了觀察運行效果，應詳細打印出其中的細節信息。

package cn.itcast.bankqueue;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.logging.Logger;

/**
 * 沒有把VIP窗口和快速窗口做成子類，是因爲實際業務中的普通窗口可以隨時被設置爲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;//窗口的類型屬性。
	private int number = 1;//窗口的編號屬性

	public CustomerType getType() {
		return type;
	}

	public void setType(CustomerType type) {
		this.type = type;
	}
	
	public void setNumber(int number){
		this.number = number;
	}
	
	public void start(){//相當與讓這個窗口開始叫號。
		Executors.newSingleThreadExecutor().execute(//建立了一個只能存放一個線程的線程池。1.6新特性。
				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;
							}
						}
					}
				}
		);
	}
	
	private void commonService(){
		String windowName = "第" + number + "號" + type + "窗口";		
		System.out.println(windowName + "開始獲取普通任務!");
		Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchNumber();//獲取了普通客戶管理器的隊列中的		
		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;//此處又定義了一個常量類的作用是便於以後對系統的修改
			int serviceTime = new Random().nextInt(maxRandom+1) + Constants.MIN_SERVICE_TIME;//(0-9000)+1000	
			try {
				Thread.sleep(serviceTime);//隨機服務時間
			} 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();
			}				
		}
	}
	
	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();
		}
	}
	
	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();
		}	
	}
}

MainClass類
用for循環創建出4個普通窗口，再創建出1個快速窗口和一個VIP窗口。
接着再創建三個定時器，分別定時去創建新的普通客戶號碼、新的快速客戶號碼、新的VIP客戶號碼。

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) {
		//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,//隔多長時間進來一個普通用戶。 
				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, //快速用戶進入相隔的時間是普通用戶的兩倍，相當於客流量是普通用戶的1/2
				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,////VIP用戶進入相隔的時間是普通用戶的六倍，相當於客流量是普通用戶的1/6 
				TimeUnit.SECONDS);
	}

}

Constants類
定義三個常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME

package cn.itcast.bankqueue;

public class Constants {
	public static int MAX_SERVICE_TIME = 10000; //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; 	
}

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