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黑马程序员-java 7K面试题之银行业务调度系统
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银行业务调度系统
模拟实现银行业务调度系统逻辑，具体需求如下：
1. 银行有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率为：
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客户及普通客户办理业务所需的时间，快速客户办理业务所需的时间为最小值(办理业务的过程可通过线程sleep的方式来模拟)。
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，这两个窗口可处理普通客户的业务，而一旦有对应的客户等待办理业务，则优先处理对应客户的业务。
7. 随机生成客户时间间隔，业务办理时间最大值和最小值可以设置。
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。
银行业务调度系统面向对象的分析与设计：1. 有三种对应类型的客户：VIP客户、普通客户、快速客户，异步随机生成各类型的客户。
每个客户其实是由银行的一个取号机器产生号码的方式来表示，所以，需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。
三类客户的号码编排是完全独立的，所以系统一定要产生三个号码管理器对象，各自管理一类用户的排除号码。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. 各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务，准备地说，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。从上面的分析可看出，代码实现肯定涉及多线程，实际项目中使用较多的是线程池技术，下面代码中也多次出现了Executors、ExecutorService对象及其方法调用，这里先将相关内容说明下：Executors
继承自Object，是java.util.concurrent包中的类，从jdk1.5版本开始有的。
Executors类中有多个静态方法可返回ExecutorService和ScheduledExecutorService对象：
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()，创建一个使用单个 worker 线程的 Executor，以无界队列方式来运行该线程。(注意，如果因为在关闭前的执行期间出现失败而终止了此单个线程，那么如果需要，一个新线程将代替它执行后续的任务)。可保证顺序地执行各个任务，并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的。与其他等效的newFixedThreadPool(1) 不同，可保证无需重新配置此方法所返回的执行程序即可使用其他的线程。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(ing nThreads)，创建一个可重用固定线程数的线程池，以共享的无界队列方式来运行这些线程。在任意点，在大多数nThreads 线程会处于处理任务的活动状态。如果在所有线程处于活动状态时提交附加任务，则在有可用线程之前，附加任务将在队列中等待。如果在关闭前的执行期间由于失败而导致任何线程终止，那么一个新线程将代替它执行后续的任务(如果需要)。在某个线程被显式地关闭之前，池中的线程将一直存在。
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)，创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。ExecutorService
是java.util.concurrent包中的接口，从jdk1.5开始有的，它从Executor接口中继承了execute方法：
void execute(Runnable command)，在未来某个时间执行给定的命令。该命令可能在新的线程、已入池的线程或者正调用的线程中执行，这由ExecutorService的实现方式决定。ScheduledExecutorService
是ExecutorService接口的子接口，可安排在给定的延迟后运行或定期执行的命令。
常用方法：
ScheduledFuture<?> schedudeAtFixedRate(Runnable commang,long initailDelay,long period,TimeUnit unit)，创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，后续操作具有给定的周期；也就是将在initailDelay后开始执行，然后在initailDelay+period后执行，接着在initailDelay+2*period后执行，依此类推。如果任务的任何一个执行遇到异常，则后续执行都会被取消。否则，只能通过执行程序的取消或终止方法来终止该任务。如果此任务的任何一个执行要花费比其周期更长的时间，则将推迟后续执行，但不会同时执行。
ScheduledFuture<?> ScheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit)，创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，随后，在每一次执行终止和下一次执行开始之间都存在给定的延迟。如果任务的任一执行遇到异常，就会取消后续执行。否则，只能通过执行程序的取消或终止方法来终止该任务。
有些没用过的方法可能还不太理解，先记录在这，用到时再反过来领悟。下面开始具体编写银行调度系统的代码：1. 编写号码管理器NumberManager和号码机器NumberMachine，NumberMachine对象在整个系统中只能有一个，用简单的单例设计模式实现
package cn.itcast.bank;
import java.util.ArrayList;
public class NumberManager {
private int lastNumber=1;
private ArrayList<Integer> queueNumber=new ArrayList<Integer>();
public synchronized int generateNewManager(){
queueNumber.add(lastNumber);
return lastNumber++;
}
public synchronized Integer fetchServiceNumber(){
Integer number=null;
if(queueNumber.size()>0){
number=queueNumber.remove(0);
}
return number;
}
}package cn.itcast.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;
}
//用单例设计模式实现取号机器NumberMachine，这样commonManager、expressManager、vipManager也内存中也就分别只有一个对象，各自按顺序生成号码。
private NumberMachine(){}
public static NumberMachine getInstance(){
return instance;
}
private static NumberMachine instance=new NumberMachine();
}2. 编写窗口处理业务的代码，将窗口封装成类，在里面定义处理3种业务的方法。
为了使用方便，先定义几个常量。
package cn.itcast.bank;
/*
* 业务类型枚举值
*/
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;
}
}package cn.itcast.bank;
public class Constants {
//最大和最小服务时间
public static int MAX_SERVICE_TIME=10000;
public static int MIN_SERVICE_TIME=1000;
//普通客户到来的时间间隔
public static int COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME=1;
}package cn.itcast.bank;
/*
* 业务窗口类
*/
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ServiceWindow {
private CustomerType type=CustomerType.COMMON;
public void setType(CustomerType type) {
this.type = type;
}
private int windowId=1;
public void setWindowId(int windowId) {
this.windowId = windowId;
}
public void start(){
Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable(){
@Override
public void run(){
while(true){
switch(type){
case COMMON:
commonService();
break;
case EXPRESS:
expressService();
break;
case VIP:
vipService();
break;
}
}
}
});
}
private void commonService() {
String windowName="第"+windowId+"号"+type+"窗口";
Integer number=NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchServiceNumber();
System.out.println(windowName+"正在获取普通任务！");
if(number!=null){
System.out.println(windowName+"为第"+number+"号普通客户服务！");
//普通窗口的服务时间是随机的，在最大服务时间与最小服务时间之间
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 (InterruptedException 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+"没有取到普通任务，先休息1秒钟！");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
private void expressService() {
String windowName="第"+windowId+"号"+type+"窗口";
Integer number=NumberMachine.getInstance().getExpressManager().fetchServiceNumber();
System.out.println(windowName+"正在获取快速任务！");
if(number!=null){
System.out.println(windowName+"为第"+number+"号快速客户服务！");
//快速窗口的服务时间是最短的
long serviceTime=Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(serviceTime);
} catch (InterruptedException 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+"没有取到快速任务！");
//快速窗口没有任务时可以为普通客户服务
commonService();
}
}
private void vipService() {
String windowName="第"+windowId+"号"+type+"窗口";
Integer number=NumberMachine.getInstance().getVipManager().fetchServiceNumber();
System.out.println(windowName+"正在获取VIP任务！");
if(number!=null){
System.out.println(windowName+"为第"+number+"号VIP客户服务！");
//VIP窗口的服务时间也是随机的，在最大服务时间与最小服务时间之间
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 (InterruptedException 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VIP任务!");
//VIP窗口没有任务时可以为普通客户服务
commonService();
}
}
}3. 定义主类mainClass， 测试程序的运行
package cn.itcast.bank;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MainClass {
public static void main(String[] args) {
//产生4个普通窗口
for(int i=1;i<5;i++){
ServiceWindow commonWindow=new ServiceWindow();
commonWindow.setWindowId(i);
commonWindow.start();
}
//产生一个快速窗口
ServiceWindow expressWindow=new ServiceWindow();
expressWindow.setType(CustomerType.EXPRESS);
expressWindow.start();
//产生一个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(){
@Override
public void run() {
Integer number=NumberMachine.getInstance().getCommonManager().generateNewManager();
System.out.println("第"+number+"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(){
@Override
public void run() {
Integer number=NumberMachine.getInstance().getExpressManager().generateNewManager();
System.out.println("第"+number+"号快速客户正在等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME*3,
TimeUnit.SECONDS);
//VIP客户拿号
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
@Override
public void run() {
//下面这2句不应该分开执行，应该作为一个整体执行，但因generateNewManager()方法中加锁，此外再加锁易造成死锁
Integer number=NumberMachine.getInstance().getVipManager().generateNewManager();
System.out.println("第"+number+"号VIP客户正在等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME*6,
TimeUnit.SECONDS);
}
}运行MainClass，可以看到3类客户陆续到来及各自己按顺序接受服务的过程，还有VIP窗口和快速窗口为普通客户服务的情况。
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