銀行業務調度系統學習

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一、項目需求

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。

二、面向對象分析與設計

1、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。

（1）、首先，經常在銀行辦理業務的人更有利於理解本系統，例如，我經常陪老婆跑銀行，對銀行的這個業務算是比較熟悉了，我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。

（2）、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。

2、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。

（1）、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。

（2）、如果我不是多次親身經歷銀行的這種業務，再加之積累了大量面向對象的應用開發經驗，我也不知道能否輕鬆進行這種設計，能否發掘出其中隱含的對象信息，我真說不出具體的經驗是什麼，就是日積月累出來的一種感覺。難道這就是傳說中的：“只可意會，不可言傳？”

三、設計類圖

畫圖有利於幫助理解和分析問題

四、編寫各類代碼

1、NumberManager類

（1）、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。

（2）、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。

代碼如下：

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類

（1）、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。

（2）、將NumberMachine類設計成單例。

代碼如下：

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、ServiceWindow類

（1）、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。

（2）、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。

代碼如下：

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;
	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;
							}
						}
					}
				}
		);
	}
	
	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();		
		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();
			}				
		}
	}
	
	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();
		}	
	}
}

4、CustomerType枚舉類

（1）、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。

（2）、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。

代碼如下：

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;
	}
}

5、Constants類

（1）、定義三個常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME

代碼如下：

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; 	
}

6、MainClass類

（1）、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。

（2）、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。

代碼如下：

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, 
				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);
	}

}

歐陽嘯天

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