OO第二单元总结
- OO第二单元总结
- 分析需求
- 设计阶段
- 作业1
- 作业2
- 作业3
- 实现阶段
- 设计分析
- SOLID设计原则
- 测试阶段与Bug
- 自我反思
第二单元结束了，比起第一单元对OOP的懵懵懂懂，第二单元才开始真正思考了什么是面向对象，什么是好的架构，什么是好的设计。查了很多资料，看了很多大佬的博客，回顾了前面的课程，重新审视自己本单元的设计。
分析需求
本单元要求模拟调度电梯运行，实现上下楼载客等功能。而电梯的数量和功能也在不断的增加和多样化。从作业1的单部电梯搭载全部乘客并且不限制电梯的载客量，到作业2的多部电梯搭载乘客，每部电梯有最大载客量，再到最后作业3的电梯不仅有最大载客量，还有不同的种类，不同的载客量，不同的上下楼时间，还有增加电梯。这样的增加需求也算是迭代开发一个很好的例子了。
然后就分析具体需求，本次主要分两种情况。一个是乘客，一个是电梯。乘客提出请求，表示自己出发楼层和目的楼层，电梯接受请求，处理乘客请求，将乘客从出发地送往目的地。因此我们需要接受乘客请求，处理乘客请求。
具体到每个作业。作业1需要接受乘客请求，分派乘客，此处分派乘客就是需要送往一个电梯。作业2在作业1的情况下，需要决定分配乘客到哪个电梯。作业3在作业2的基础上还要决定乘客是否需要换乘，增加电梯后乘客整体情况需要这么变。
设计阶段
作业1
本次作业中，先设计一个输入线程，用于实时接受乘客请求。因为只有一个电梯，本次作业并未设置单独的调度器，输入线程将请求放入请求队列，电梯直接从请求队列中拿出请求。单个电梯采用LOOK算法。
本次作业较简单，架构并不复杂。主要采用了生产者-消费者模式。
UML类图如下：
作业2
本次作业引入了多部电梯。在助教的点拨下，我加入了调度器，通过调度器分派乘客请求给各个电梯，各个电梯对自己单独的请求队列处理，每个电梯交互较小，耦合度较小。同时，为了实现性能的优化，第2次作业电梯我也采用了换乘模式，需要换乘时，电梯再将乘客请求放回请求队列，因此电梯从第一次作业的纯碎的消费者变成生产者和消费者。同时request和Scheduler类借鉴了Worker-Thread模式。
老师课上讲到，不要在一个线程中直接引用另一个线程，但我在Scheduler线程直接引用了Elevator类，不是一个良好的设计（应该对每个电梯加一个请求队列的类，实现调度器和电梯的交互）。
总的来说，第一次作业到第二次作业架构变化并不大，即是因为第一次作业预留了一些迭代开发的接口，更多的是作业跨度并不大。
UML类图如下：
作业3
本次作业较之前还是有较大区别，主要区别还是体现在增加电梯和电梯停靠楼层太混乱。但在第二次作业中，我已经涉及到了换乘问题，因此第三次作业需要改动的只有换乘策略和选择电梯的策略。
UML类图如下：
时序图如下：
实现阶段
本单元中，最重要的是线程问题。既要避免轮询，又要保证不死锁，及时唤醒和结束线程。
为了便于修改request，将request信息复制到新建的Person类。
第二次作业的分派主要是按照楼层分派，将电梯限制到连续楼层，然后调度器分派即按照楼层分派即可。
第三次作业分派先看是否是只有特殊楼层（只有一种电梯能运），还是换乘站，换乘站根据谁请求队列内人少，符合电梯运行规则。
但第三次作业由于电梯换乘比较麻烦，因此许多特殊楼层需要特殊判断，为了实现更好的性能，Scheduler类需要了解一些Elevator的信息，因此耦合度较高。
同时在三次作业中，特别是第三次作业，Scheduler类越来越长，甚至超过了checkstyle的限制，因此又加了Choice类，来帮助实现选择。
设计分析
SOLID设计原则
SRP原则
每个类或方法都只有一个明确的职责
本次作业中，每个类都有自己明确的任务，但部分类承担的任务过重，还有待改善。
OCP原则
无需修改已有实现(close)，而是通过扩展来增加新功能(open)
在前面两次作业中，实现的较好，这也使得迭代拓展变得较容易，但第三次作业中，为了追求性能，导致耦合度变高了许多，拓展也变得难了许多。
LSP原则
任何父类出现的地方都可以使用子类来代替，并不会导致使用相应类的 程序出现错误。
只有在第三次作业中涉及到电梯继承，由于每个电梯行为差异较大，父类很少有实际的有用的行为。
ISP原则
任何父类出现的地方都可以使用子类来代替，并不会导致使用相应类的 程序出现错误。
在电梯类中，我是用的继承，但仔细想想，不同电梯其实具体行为差异较大，用接口来抽象层次比继承感觉要好一些。
DIP原则
高层模块不应该依赖于底层模块，两者都应该依赖于其抽象
本单元作业中层次化设计较少，更多的只是数据交换，以后应该将一些行为抽象化为层次，来到达更好的架构。
测试阶段与Bug
本次作业出现的Bug较少。本次作业可能出现的bug包括，电梯运行行为出错（包括开关门，上下客等），死锁，轮询，电梯无法及时唤醒和停止，换乘时未将乘客送往目的地等，总的来说本次作业的bug除了多线程不稳定外，还是比较好避免的。
前两次作业电梯行为比较死板，主要集中测试特殊情况，比如单层楼上许多人的情况，这种情况也在互测时hack到了人。
第三次作业更多的是集中特殊楼层的起始与到达，比如换乘站1楼，15楼，还有及其特殊的3楼等，这也让我在互测中hack到了人。
自我反思
本单元我对自己的设计并不是很满意，不仅是对自己电梯的实现和性能，更多的是架构和层次设计感觉没有让自己满意。经过了这么久的学习，让我对什么是好的代码，设计，架构有了新的理解。
从单行代码讲起，要实现让人易懂，包括代码的规范和逻辑的复杂度。尽量少枚举数字等特征，转而用更抽象的行为描述，每行代码要清爽整洁，这样会对迭代开发，或者合作开发时带来巨大帮助。而我这次虽然较一单元更注重了这方面，但仍做的不够理想。
然后是方法和类，方法要尽量做到简洁，不要变成“面条代码”，更多地以抽象层次描述。类，也是，避免出现God类和Idiot类，一个类不能太过复杂，不能太过简单，类之间应该有明确的分工，这样才能更好的实现高内聚低耦合思想。前两次作业还做的较好，为了追求性能，第三次作业就开始类之间耦合度明显上升。不是一个很好的设计。
最后是架构，一个良好的设计是要兼顾性能和正确性的。但有时候由于自己水平有限，很难两者兼顾，很难在追求性能时保证各个类之间的耦合度很低。虽然看起来对于某次作业或者工程来讲，性能高可能是更好的（毕竟能得更多的分），但是长久来看，为了开发一个更大的项目，为了迭代开发，追求性能带来的耦合度的上升很难满足OCP设计原则，维护代码难度大大上升，也就是很难在不修改或者修改很少代码的情况下实现迭代开发，必须要修改大量代码甚至是重构的情况下实现，如果项目较小还有可能实现，但工程一大，这样几乎是天方夜谭。同时，我的架构中也缺少抽象层次，更多的是“你干什么，就给你分派这个工作”，工作一多，管理自然就很困难。如果能将行为抽象出来，相近的行为统一管理，既好维护，也为迭代开发提供了很好的基础。
因此我尽量在以后的作业或者其他场合开发代码，要做到从开始花尽可能多的时间去思考架构，不要认为最开始作业简单，就随便采用一个“只是能用的架构”，导致耦合度较高，迭代开发困难；同时也应该将行为层次化，将数据层次化，将结构层次化。（感觉说的有点空，只能慢慢感受了。。。）
最后，感谢课程组的老师助教们的付出，感谢大佬们的分享。希望自己在下个单元能学习老师和大佬们的意见，真正地实现一个好的架构。