面向对象设计与构造_第二单元总结

杨馨悦-22182610 2024-04-20 18:25:05

在hw7中，由于新增了双轿厢电梯的任务，我在电梯中增加了occupied 属性来标识电梯是否正在被使用。我使用了新建的 Flag 类对occupied 属性进行封装，使用封装可以隐藏实现细节，减少直接访问共享数据的机会，维护了线程的安全性。

三次作业架构设计

第一次作业

UML类图

InputHandler：处理输入，把新的电梯请求放入mainQueue，即总的请求队列。

Scheduler：电梯调度类，把电梯请求从mainQueue中取出，分配到指定的电梯对应的ElevatorQueue中

Elevator：电梯类，包含电梯运行的方法，如 move、openDoor、upload、download等。每个电梯有自己的ID、当前楼层等属性。

Passenger ：乘客类，包含乘客的各种属性。

RequestQueue：存储和管理电梯请求。包含方法如 addRequest（增加请求）、removeRequest（移除请求）和 isEmpty（检查队列是否为空）等。这个队列可能被多个线程访问，因此需要同步控制。

Strategy：决策类，使用getAdvice类获得电梯运行的策略。

UML协作图

调度器设计

乘客请求调度：第一次作业中直接按要求的电梯id分配即可，不需要设计调度器。

电梯调度策略：在Strategy中实现，采用了LOOK算法，在有同向乘客时，采用捎带策略；电梯内无人，且运行方向上无请求时，电梯转向。

第二次作业

本次作业的迭代内容较少，增加了RESET指令和调度器。

UML类图

改动较第一次作业不大，主要是完善了Schedule的部分，增加了几个电梯的属性

调度器设计

RESET：我把RESET指令看作是特殊的乘客，当RESET指令分配到电梯时，电梯的重置状态（resetting）置1，并且开始reset。reset时，电梯内乘客清空，且都加入此电梯的等待队列中，当电梯reset完成后，重新receive等待队列中的所有请求。没有对这些乘客重新分配加入到mainQueue中，避免了输入结束后该线程关闭的问题。

乘客请求调度器设计：我的分配策略设计的比较简单，在Scheduler类里，把请求分配给当前电梯等待队列中乘客最少的电梯。这样的操作效率并不高，但我觉得影子电梯的方法，开销太大了，换来的性能也没有特别高，且很容易出错，所以没有采用这个策略。此外，我在本周的研讨课上了解到了一种类似数学计算的方法，给不同的属性加权，通过指定的公式计算，可以得到最优电梯的id，性能也比较高，且实现起来相比影子电梯非常简单，我认为是一种很不错的实现方式。

第三次作业

本次作业进行了双轿厢电梯的迭代。

UML类图

架构整体的变化不大，主要是增加了Flag类，和电梯的一些属性。

双轿厢的设计

我参考讨论区同学的做法，在电梯中增加了occupied 属性来标识电梯是否正在被使用。我使用了新建的 Flag 类对occupied 属性进行封装，并且给Flag类的方法都上了锁，确保了线程安全。当电梯来到transFloor后，先检查是否occupied，被occupied的话就wait，没有的话就setOccupied，并arrive transFloor。同时要注意，给AB电梯的occupied属性设置共享对象。

public class Flag {
    
    private boolean occupied;
    
    public Flag() {
        this.occupied = false;
    }
    
    public synchronized void setOccupied() {...}

    public synchronized void setRelease() {...}

    private synchronized void waitRelease() {...}
}

当电梯到达transFloor，完成各种任务后，会立即离开transFloor，从而保证两部电梯不会相撞。

bug及debug方法

本次作业出现了好多bug，debug也是非常的痛苦

第一次作业时，我出现了RTLE的bug。我在Schedule中，分配乘客时，如果读到的乘客==null，应该continue，但我笔误写成了return，导致退出了run方法，但线程没有结束。

第一次作业的debug，我用了讨论区中睿睿学长写的testmain，比print要方便~

第二次作业，我出现了两个bug。其中一个是我在reset的时候，如果乘客已经到达了目的楼层，我忘了给乘客删除，又加入了电梯的请求队列中，这导致电梯不会接人，但线程也不会停止。第二个bug是，我的电梯在reset时不会receive乘客，就会出现当5个电梯都在reset时，只有一个电梯在receive乘客，接收大量的请求，导致tle，且效率较低。解决方法就是在reset时也receive，reset结束后再一起输出。

第三次作业，我一开始没有给AB电梯设置共享对象，导致虽然写了occupied，但电梯仍然会相撞。解决方法是，在mainClass里建立每两个电梯的共享flag。

后两次作业的debug都是通过print大法实现的。我主要打印的东西有：线程setEnd或close时打印；电梯getAdvice返回的结果；再根据问题锁定具体是哪部分写的有问题，再去打印详细的内容。

此外，还可以通过 Jconsole 插件进行检查。

心得体会

本次作业在层次化设计这部分做的比较好，这对于后续的迭代有很大的帮助。

线程安全部分，我在这个单元的作业中，出现了多次线程安全的问题，经常有电梯线程不结束的问题，这其中有些是自己的代码逻辑出现了问题，导致电梯线程一直在wait或者接受其他指令，没有进行close。还需要注意，AB电梯需要共享对象，锁在设计的时候，不能锁的太多，导致性能下降。不要忘了notifyAll，唤醒其他线程。

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