黑马程序员__7k面试题之银行业务调度系统

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本项目中运用了枚举，多线程，线程池，同步，单例设计模式等技术，还有分析问题时面向对象的思想的运用，很值得学习和借鉴。

一.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。

二.需求分析如下：

        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 。

        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。

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。

        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。服务窗口每次找号码管理器获取当前要被服务的号码。

三.类图

 



四.代码

1.NumberManager ：

号码生成方法和号码获取方法被不同的线程操作了相同的数据，所以，要进行同步

package cn.itcast.bankqueue;

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

public class NumberManager {
private int lastNumber = 0;//存储最新产生的客户号码
private List queueNumbers = new ArrayList();//变量类型尽量面向接口、父级或者上一级，面向接口的编程更有利于程序的扩展

//产生一个新的号码
public synchronized Integer generateNewNumber(){
queueNumbers.add(++lastNumber);
return lastNumber;
}

//取出号码队列中最前面即集合的第一个元素,即获取马上要为之服务的号码
public synchronized Integer fetchNumber(){
if(queueNumbers.size()>0){
return (Integer)queueNumbers.remove(0);
}else{
return null;
}
}
}

2.NumberMachine

package cn.itcast.bankqueue;

public class NumberMachine {

//单例设计模式的现实应用，重点掌握。
//保证内存中只有一个号码机对象，用于模拟现实业务中只有一个号码机 的情况
private NumberMachine(){}
private static NumberMachine instance = new NumberMachine();
//获取号码机对象
public static NumberMachine getInstance(){
return instance;
}
//这三个对象相当于现实中号码机上的三个按钮，按钮有相应的功能，按下相应的按钮可以获取一个相应类型的号码。
private NumberManager commonManager = new NumberManager();//普通号码管理器
private NumberManager expressManager = new NumberManager();//快速号码管理其
private NumberManager vipManager = new NumberManager();//vip号码管理器
public NumberManager getCommonManager() {
return commonManager;
}
public NumberManager getExpressManager() {
return expressManager;
}
public NumberManager getVipManager() {
return vipManager;
}

}

3.ServiceWindow: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。

package cn.itcast.bankqueue;

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

/**
* 没有把VIP窗口和快速窗口做成子类，是因为实际业务中的普通窗口可以随时被设置为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;//默认是普通窗口
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(){
//把任务交给线程池，线程池用自己内部空闲的线程将其封装后运行，JDK1.5的新特性。
Executors.newSingleThreadExecutor().execute(
new Runnable(){
public void run(){
//下面这种写法的运行效率低，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 + "号" + type + "窗口";
System.out.println(windowName + "开始获取普通任务!");
//取出一个普通用户号码
Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchNumber();
if(serviceNumber != null ){
System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber +
4000
"号普通客户服务");
//窗口为每个用户的服务时间为介于最大服务时间和最小服务时间之间的一个随机数，包括最大和最小
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);//线程阻塞一段时间表示在为客户服务
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(windowName + "完成为第" + serviceNumber + "号普通客户服务，总共耗时" + serviceTime/1000 + "秒");
}else{
System.out.println(windowName + "没有取到普通任务，正在空闲一秒");
try {
Thread.sleep(1000);//如果没有接收到任务，则线程阻塞1秒，表示窗口空闲一秒。
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//与普通窗口设计思路基本相同
private void expressService(){

Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().fetchNumber();
String windowName = "第" + number + "号" + type + "窗口";
System.out.println(windowName + "开始获取快速任务!");
if(serviceNumber !=null){
System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号快速客户服务");
int serviceTime = Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(serviceTime);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(windowName + "完成为第" + serviceNumber + "号快速客户服务，总共耗时" + serviceTime/1000 + "秒");
}else{
System.out.println(windowName + "没有取到快速任务！");
commonService();//如果没有取到快速任务，则提供普通窗口服务
}
}
//与普通窗口设计思路基本相同
private void vipService(){

Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager().fetchNumber();
String windowName = "第" + number + "号" + type + "窗口";
System.out.println(windowName + "开始获取VIP任务!");
if(serviceNumber !=null){
System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号VIP客户服务");
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 + "完成为第" + serviceNumber + "号VIP客户服务，总共耗时" + serviceTime/1000 + "秒");
}else{
System.out.println(windowName + "没有取到VIP任务！");
commonService();//如果没有获取VIP任务，则提供普通窗口服务
}
}
}

4.CustomerType

package cn.itcast.bankqueue;

//由于在现实需求中 用户的类型只有三种，没有第四种，为了表示出这种情况，所以用枚举。
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.MainClass:实现主要的业务逻辑

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) {
//产生4个普通窗口
for(int i=1;i<5;i++){
ServiceWindow window =  new ServiceWindow();
window.setNumber(i);
window.start();
}

//产生1个快速窗口
ServiceWindow expressWindow =  new ServiceWindow();
expressWindow.setType(CustomerType.EXPRESS);
expressWindow.start();

//产生1个VIP窗口
ServiceWindow vipWindow =  new ServiceWindow();
vipWindow.setType(CustomerType.VIP);
vipWindow.start();

//普通客户拿号
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager							().generateNewNumber();
/**
* 采用logger方式，无法看到直观的运行效果，因为logger.log方法内部并不是直接把内容打印							出出来，
* 而是交给内部的一个线程去处理，所以，打印出来的结果在时间顺序上看起来很混乱。
*/
//logger.info("第" + serviceNumber + "号普通客户正在等待服务！");
System.out.println("第" + serviceNumber + "号普通客户正在等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME,
TimeUnit.SECONDS);

//快速客户拿号
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager							().generateNewNumber();
System.out.println("第" + serviceNumber + "号快速客户正在等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 2,
TimeUnit.SECONDS);

//VIP客户拿号
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager							().generateNewNumber();
System.out.println("第" + serviceNumber + "号VIP客户正在等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 6,
TimeUnit.SECONDS);
}

}

6.Constants

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！

/*每个普通窗口服务一个客户的平均时间为5秒，一共有4个这样的窗口，也就是说银行的所有普通窗口合起来
* 平均1.25秒内可以服务完一个普通客户，再加上快速窗口和VIP窗口也可以服务普通客户，所以，
* 1秒钟产生一个普通客户比较合理，*/
public static int COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME = 1;
}

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