Java编程实战--银行业务调度系统分析与设计
银行业务调度系统的分析与设计
一、项目需求：
模拟实现银行业务调度系统逻辑，具体需求如下：
1、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。
2、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）。
3、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
4、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）。
5、各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务。
6、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。
7、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。
二、需求分析：
一）、图解分析：
二）、面向对象的分析与设计：
1、有三种客户：VIP客户、普通客户、快速客户。需要异步随机产生各种类型的客户。
1）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，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。
2）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，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。
2、各类客户到对应的窗口办理业务，是窗口在叫号
1）窗口内部知道如何叫号，是通过号码机器获取的号，所以它内部有这个叫号的方法
2）各类客户并不知道怎么操作叫号的方法，只是被叫到
三、程序的设计：
一）：NmuberManager类的编写 ---> 产生号码的机器类
分析：
1、定义一个动态数组即集合，用于存储未服务的号码
2、定义一个产生新号码的方法generateNewManager和获取马上要为之服务的号码的方法fetchServiceNumber，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。
3、同步问题：
要考虑generateNewManager和fetchServiceNumber两个方法是在两个不同的线程中，两个不同的线程要访问相同的数据lastNumber，就需要使用多线程技术
代码和注释如下：
/**
* 号码管理器
*/
package com.ty.sword;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class NumberManager {
//定义上一次返回的号码
private int lastNumber=1;
//定义一个集合，存放排队的队列,面向接口编程加泛型
private List<Integer> queueNumber = new ArrayList<Integer>();
//两个线程访问相同的数据就会出问题
//产生新号码,synchronized可以实现互斥
//改成Integer，自动装箱和拆箱
public synchronized Integer generateNewManager()
{
//把号码存入集合中
queueNumber.add(lastNumber);
return lastNumber++;
}
//这里要注意，取不到元素，返回的是null的时候,转成int会发生空指针异常
//所以我们要改成Integer，自动装箱和拆箱
//取服务的号码
public synchronized Integer fetchServiceNumber()
{
Integer number = null;
if(queueNumber.size()>0)
{
//取一个号码，先加进去的先取,返回值就是取走的号码
number = queueNumber.remove(0);
}
return number;
}
}
二）NumberMachine类的编写：
分析：
1、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。
2、将NumberMachine类设计成单例。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。
代码和注释如下：
/**
* 号码产生的机器
*/
package com.ty.sword;
public class NumberMachine {
//定义三个号码管理器
private NumberManager commonManager=new NumberManager();
private NumberManager expressManager=new NumberManager();
private NumberManager vipManager=new NumberManager();
//返回三个方法
public NumberManager getCommonManager() {
return commonManager;
}
public NumberManager getExpressManager() {
return expressManager;
}
public NumberManager getVipManager() {
return vipManager;
}
//写出单例是一道面试题
//把对象变成单例,构造方法私有化，不能创建对象，所以方法不能直接调用
private NumberMachine(){};
//只能调用静态方法
public static NumberMachine getInstance()
{
return instance;
}
//自己创建返回的对象
private static NumberMachine instance = new NumberMachine();
}
三）CustomerType枚举类
分析：
1、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。
2、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。
代码和注释如下：
package com.ty.sword;
public enum CustomerType {
COMMMON,EXPRESS,VIP;
//ServiceWindow中type的返回值应该是这个枚举的toString方法
public String toString()
{
switch(this)
{
case COMMMON:
return "普通";
case EXPRESS:
return "快速";
case VIP:
//枚举对象的name方法就是返回自己的名字
return name();
}
return null;
}
}
四）ServiceWindow类
分析：
1.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。
2.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。
代码和注释如下：
/**
* 服务窗口
*/
package com.ty.sword;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ServiceWindow {
//这两个变量可以作为构造方法的参数
//定义窗口的类型
private CustomerType type = CustomerType.COMMMON;
//定义一个顺序
private int windowId = 1;
public void setType(CustomerType type) {
this.type = type;
}
public void setWindowId(int windowId) {
this.windowId = windowId;
}
//开始启动一个线程
public void start()
{
//jdk1.5的新的线程方法,这里我们只需要一个单独的线程池这种方法和 newSingleThreadExecutor()是等价的
// Executors.newFixedThreadPool(1);
//定义一个线程池，产生线程
Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
//取号
while(true)
{
//switch的效率比if else要高
switch(type){
case COMMMON:
commonService();
break;
case EXPRESS:
expressService();
break;
case VIP:
vipService();
break;
}
}
}
});
}
private void commonService() {
String windowName = "第"+windowId+"号"+type+"窗口";
//要号码管理器
Integer number = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchServiceNumber();
//放在阻塞方法的后面，因为fetchServiceNumber()方法加了同步锁
System.out.println(windowName + "正在获取服务任务");
if(number != null)
{
System.out.println(windowName+"为第"+number+"个"+"普通"+"客户服务");
long beginTime = System.currentTimeMillis();
int maxRand = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;
long serverTime = new Random().nextInt(maxRand) + 1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(serverTime);
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
long costTime = System.currentTimeMillis()-beginTime;
System.out.println(windowName+"为第"+number+"个"+"普通"+"客户完成服务，耗时"+costTime/1000+"秒");
}else{
System.out.println(windowName+"没有取得服务任务,先休息一秒钟");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
//也可以把express和vip窗口设计成common的子类,把其中不一样的两句代码抽象成方法
private void expressService() {
String windowName = "第"+windowId+"号"+type+"窗口";
//要号码管理器
Integer number = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().fetchServiceNumber();
//放在阻塞方法的后面，因为fetchServiceNumber()方法加了同步锁
System.out.println(windowName + "正在获取服务任务");
if(number != null)
{
System.out.println(windowName+"为第"+number+"个"+type+"客户服务");
long beginTime = System.currentTimeMillis();
// int maxRand = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;
// long serverTime = new Random().nextInt(maxRand) + 1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(Constants.MIN_SERVICE_TIME);
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
long costTime = System.currentTimeMillis()-beginTime;
System.out.println(windowName+"为第"+number+"个"+type+"客户完成服务，耗时"+costTime/1000+"秒");
}else{
System.out.println(windowName+"没有取得服务任务");
commonService();
// try {
// Thread.sleep(1000);
// } catch (Exception e) {
// // TODO Auto-generated catch block
// e.printStackTrace();
// }
}
}
private void vipService() {
String windowName = "第"+windowId+"号"+type+"窗口";
//要号码管理器
Integer number = NumberMachine.getInstance().getVipManager().fetchServiceNumber();
//放在阻塞方法的后面，因为fetchServiceNumber()方法加了同步锁
System.out.println(windowName + "正在获取服务任务");
if(number != null)
{
System.out.println(windowName+"为第"+number+"个"+type+"客户服务");
long beginTime = System.currentTimeMillis();
int maxRand = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;
long serverTime = new Random().nextInt(maxRand) + 1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(serverTime);
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
long costTime = System.currentTimeMillis()-beginTime;
System.out.println(windowName+"为第"+number+"个"+type+"客户完成服务，耗时"+costTime/1000+"秒");
}else{
System.out.println(windowName+"没有取得服务任务!");
//没有取到任务就去给普通客户服务
commonService();
// try {
// Thread.sleep(1000);
// } catch (Exception e) {
// // TODO Auto-generated catch block
// e.printStackTrace();
// }
}
}
}
五）主类（MainClass类）的编写
分析：
1、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。
2、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。
代码和注释如下：
/**
* 程序的主类，完成客户去好的功能
*/
package com.ty.sword;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MainClass {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
for (int i = 0; i < 5; i++) {
ServiceWindow commonWindow = new ServiceWindow();
commonWindow.setWindowId(i);
commonWindow.start();
}
ServiceWindow expressWindow = new ServiceWindow();
expressWindow.setType(CustomerType.EXPRESS);
expressWindow.start();
ServiceWindow vipWindow = new ServiceWindow();
vipWindow.setType(CustomerType.VIP);
vipWindow.start();
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
Integer number = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().generateNewManager();
System.out.println(number + "号普通客户等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME,
TimeUnit.SECONDS
);
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
Integer number = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().generateNewManager();
System.out.println(number + "号快速客户等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME *6,
TimeUnit.SECONDS
);
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
Integer number = NumberMachine.getInstance().getVipManager().generateNewManager();
System.out.println(number + "号vip客户等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME *2,
TimeUnit.SECONDS
);
}
}
六）Constants类
分析：
定义三个常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME
代码和注释如下：
/**
* 定义常量的类
*/
package com.ty.sword;
public class Constants {
public static int MAX_SERVICE_TIME=10000;
public static int MIN_SERVICE_TIME=1000;
//定义常量,客户来的间隔时间是1秒
public static int COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME = 1;
}