Java7K面试题——银行业务调度系统

1.具体需求

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。

8.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。

2.面向对象的分析与设计

2.1.有三种对应类型的客户：VIP客户，普通客户，快速客户 ，异步随机生成各种类型的客户，
各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务 。
首先，经常在银行办理业务的人更有利于理解本系统，例如，我经常陪老婆跑银行，对银行的这个业务算是比较
熟悉了，我知道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，我想到要有一个号码管
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。
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，我想到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。
2.2.各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务 ，准确地说，应该是窗口依次叫号。
各个窗口怎么知道该叫哪一个号了呢？它一定是问的相应的号码管理器，即服务窗口每次找号码管理器获取当前
要被服务的号码。
如果我不是多次亲身经历银行的这种业务，再加之积累了大量面向对象的应用开发经验，我也不知道能否轻松进
行这种设计，能否发掘出其中隐含的对象信息，我真说不出具体的经验是什么，就是日积月累出来的一种感觉。难道
这就是传说中的：“只可意会，不可言传？”

3.类图

画图非常有助于理解和分析问题，你还有比画图更好的办法吗？

4.NumberManager和NumberMachine类

NumberManager类
定义一个用于存储上一个客户号码的成员变量和用于存储所有等待服务的客户号码的队列集合。
定义一个产生新号码的方法和获取马上要为之服务的号码的方法，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。
NumberMachine类
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。
将NumberMachine类设计成单例。
NumberManager.java

package cn.edu.jxau.bank;

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

public class NumberManager {
private int lastNumber = 1;
private List<Integer> queueNumber = new ArrayList<Integer>();

public synchronized Integer generateNewManager() {
queueNumber.add(lastNumber);
return lastNumber++;
}

public synchronized Integer fetchServiceNumber() {
Integer number = null;
if(queueNumber.size() > 0) {
number = queueNumber.remove(0);
}
return number;
}
}

NumberMachine.java

package cn.edu.jxau.bank;

public class NumberMachine {
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;
}

private NumberMachine() {}

public static NumberMachine getInstance() {
return instance;
}

private static NumberMachine instance = new NumberMachine();
}

5.ServiceWindow与CustomerType枚举类

ServiceWindow类
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。
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。

CustomerType枚举类
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。
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。
serviceWindow.java

package cn.edu.jxau.bank;

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

public class ServiceWindow {
private CustomerType type = CustomerType.COMMON;
private int windowId = 1;

public void setType(CustomerType type) {
this.type = type;
}

public void setWindowId(int windowId) {
this.windowId = windowId;
}

public void start() {
Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {
public void run() {
while(true) {
switch (type) {
case COMMON:
doCommonService();
break;
case EXPRESS:
doExpressService();
break;
case VIP:
doVipService();
break;
}
}
}
});
}

public void doCommonService() {
Integer number = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchServiceNumber();
String windowName = "第" + windowId + "号" + type + "窗口";
System.out.println(windowName + "正在获取普通服务");
if(number != null) {
int maxRand = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;
long ServiceTime = new Random().nextInt(maxRand) + 1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(ServiceTime);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(windowName + "为第" + number + "个普通客户完成服务，耗时" + ServiceTime/1000 + "秒");
}else {
System.out.println(windowName + "没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！");
try {
Thread.sleep(1000);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

public void doExpressService() {
Integer number = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().fetchServiceNumber();
String windowName = "第" + windowId + "号" + type + "窗口";
System.out.println(windowName + "正在获取快速服务");
if(number != null) {
long ServiceTime = Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(ServiceTime);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(windowName + "为第" + number + "个" + type + "客户完成服务，耗时" + ServiceTime/1000 + "秒");
}else {
System.out.println(windowName + "没有取到快速服务！");
doCommonService();
}
}

public void doVipService() {
Integer number = NumberMachine.getInstance().getVipManager().fetchServiceNumber();
String windowName = "第" + windowId + "号" + type + "窗口";
System.out.println(windowName + "正在获取VIP服务");
if(number != null) {
int maxRand = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;
long ServiceTime = new Random().nextInt(maxRand) + 1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(ServiceTime);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(windowName + "为第" + number + "个VIP客户完成服务，耗时" + ServiceTime/1000 + "秒");
}else {
System.out.println(windowName + "没有取到VIP服务！");
doCommonService();
}
}
}

CustomerType.java

package cn.edu.jxau.bank;

public enum CustomerType {
COMMON, EXPRESS, VIP;

public String toString() {
switch(this) {
case COMMON:
return "普通";
case EXPRESS:
return "快速";
case VIP:
return name();
}
return null;
}
}

6.Constants类与MainClass类

Constants类
定义两个常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME。

MainClass类
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。
接着再创建三个定时器，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。
Constants.java

package cn.edu.jxau.bank;

public class Constants {
public static int MAX_SERVICE_TIME = 10000;
public static int MIN_SERVICE_TIME = 1000;
}

MainClass.java

package cn.edu.jxau.bank;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
for(int i = 1; i <= 4; i++) {
ServiceWindow commonwWindow = new ServiceWindow();
commonwWindow.setWindowId(i);
commonwWindow.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() {
public void run() {
Integer number = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().generateNewManager();
System.out.println(number + "号普通客户等待服务！");
}
},
0,
1,
TimeUnit.SECONDS
);

Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
public void run() {
Integer number = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().generateNewManager();
System.out.println(number + "号快速客户等待服务！");
}
},
0,
2,
TimeUnit.SECONDS
);

Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable() {
public void run() {
Integer number = NumberMachine.getInstance().getVipManager().generateNewManager();
System.out.println(number + "号VIP客户等待服务！");
}
},
0,
6,
TimeUnit.SECONDS
);
}
}

运行结果：

第1号快速窗口正在获取快速服务
第1号快速窗口没有取到快速服务！
第1号快速窗口正在获取普通服务
第3号普通窗口正在获取普通服务
第3号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第1号VIP窗口正在获取VIP服务
第1号VIP窗口没有取到VIP服务！
第1号VIP窗口正在获取普通服务-----------------------VIP窗口获取普通服务
第1号VIP窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第4号普通窗口正在获取普通服务
第4号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第1号普通窗口正在获取普通服务
第1号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第1号快速窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第2号普通窗口正在获取普通服务
第2号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
1号普通客户等待服务！
1号快速客户等待服务！
1号VIP客户等待服务！
第1号VIP窗口正在获取VIP服务
第4号普通窗口正在获取普通服务
第4号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第3号普通窗口正在获取普通服务
第1号普通窗口正在获取普通服务
第1号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第1号快速窗口正在获取快速服务
2号普通客户等待服务！
第2号普通窗口正在获取普通服务---------------------这三句说明
第4号普通窗口正在获取普通服务---------------------第2号普通窗口
第4号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！----为2号普通客户服务
第1号普通窗口正在获取普通服务
第1号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
3号普通客户等待服务！----------------------------这五句说明
第1号快速窗口为第1个快速客户完成服务，耗时1秒----
第1号快速窗口正在获取快速服务--------------------第1号快速窗口
第1号快速窗口没有取到快速服务！------------------
第1号快速窗口正在获取普通服务--------------------为3号普通客户服务
2号快速客户等待服务！
第1号VIP窗口为第1个VIP客户完成服务，耗时1秒
第1号VIP窗口正在获取VIP服务
第1号VIP窗口没有取到VIP服务！
第1号VIP窗口正在获取普通服务
第1号VIP窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第4号普通窗口正在获取普通服务
第4号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
4号普通客户等待服务！
第1号普通窗口正在获取普通服务
第1号VIP窗口正在获取VIP服务
第1号VIP窗口没有取到VIP服务！
第1号VIP窗口正在获取普通服务
第1号VIP窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第2号普通窗口为第2个普通客户完成服务，耗时2秒-----验证前面的话
第2号普通窗口正在获取普通服务
第2号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第4号普通窗口正在获取普通服务
第4号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
5号普通客户等待服务！-------------------------这五句说明
3号快速客户等待服务！-------------------------
第1号VIP窗口正在获取VIP服务-------------------第1号VIP窗口
第1号VIP窗口没有取到VIP服务！-----------------
第1号VIP窗口正在获取普通服务------------------为5号普通客户服务
第2号普通窗口正在获取普通服务
第2号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
第4号普通窗口正在获取普通服务
第4号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
6号普通客户等待服务！
第2号普通窗口正在获取普通服务
第4号普通窗口正在获取普通服务
第4号普通窗口没有取到普通服务，先休息一秒钟嘛！
7号普通客户等待服务！
4号快速客户等待服务！
2号VIP客户等待服务！
第1号VIP窗口为第5个普通客户完成服务，耗时2秒-----验证前面的话
第1号VIP窗口正在获取VIP服务
第4号普通窗口正在获取普通服务
8号普通客户等待服务！
第1号快速窗口为第3个普通客户完成服务，耗时5秒----验证前面的话
第1号快速窗口正在获取快速服务
9号普通客户等待服务！
5号快速客户等待服务！
第1号快速窗口为第2个快速客户完成服务，耗时1秒
第1号快速窗口正在获取快速服务
第1号普通窗口为第4个普通客户完成服务，耗时5秒
第1号普通窗口正在获取普通服务
10号普通客户等待服务！