BUAA_2024_OO_第二单元博客作业

[张学东-22373307]

第二单元主要进行了多线程的学习，重点内容是解决线程安全问题。

三次作业的分析：

第一次作业：

设计思路与类图

第一次作业的架构相对简单基本为生产者消费者模型。

MainClass中生成了6个Elevater线程和一个InputHandler线程，同时为每个Elevater生成了一个RequestTable作为请求处理

Outputhandler为输出工具类，其中都是static方法，为输出提供公开方法。

每个Elevator在创建时会生成一个内置的调度器，调度器里面有RequestTable和Elevator的全部信息，采用Look算法，为电梯提供策略。

电梯收到相应的策略后，会依照策略执行相应的动作。

同步块和锁的设计

第一次作业相对简单使用synchronized 关键字实现同步互斥，简单来说，就是在RequestTable中的所有方法加入synchronized，确保Elevator在读写相应的数据时，InputHandler不会把新的数据写入。

调度器设计：

采用look算法，look算法相比ALS算法更为优化，减少了无效运输的部分

UML协作图：

BUG分析：

第一次作业相对简单，没有出现bug，也没有hack到人。

第二次作业：

设计思路与类图：

第二次作业相对复杂了一些，在第一次作业的基础上：

• 增加了总调度器Allocator
• 增加了总的 AllRequestTable
• 每个电梯配置一个ResetTable，用来临时存放Reset请求

同步块和锁的设计：

第二次作业对于锁的设计思路与第一次作业一致，

在会产生读写冲突的地方ResetTable和所有的RequestTable中加入synchronized关键字

为了避免结束时死锁的发生，在结束时会对所有可能有锁的地方进行notifyAll，防止InputEnd后电梯陷入等待

调度器设计：

第二次的调度器采用母子调度器，每个电梯上配置的小调度器采用look算法。

母调度器根据子电梯的性能、人数等打分，选择最优的电梯，把Person从AllRequestTable移动到该电梯的lRequestTable，进行请求分配。

电梯在Reset时会把所有的人重新放回AllRequestTable中（如果到了目的地，直接结束即可）

UML协作图：

BUG分析：

第三次的bug出现在没有为正在Reset的电梯设计buffer，即其优先级过低。如果其他5个电梯都在Reset，此时所有请求都会进入同一个电梯，造成TLE。

修复：增加buffer，如果分配到Reset的电梯，先放入buffer，等reset结束，从buffer中移动到相应的table并输出receive

第三次作业：

设计思路与类图

第三次作业和第二次作业相比，有如下改动：

• doubleCarElevaror 继承自Elevator类，增设相应方法和数据
• 为每个双轿厢电梯重写 DoubleCarScheduler
• 为了方便Allocator等获取电梯停转、电梯数据等信息，增加Collection类，里面存放了取得各种Elevator信息的static方法

同步块和锁的设计：

与第二次作业相同，Table类全部使用上锁方法。

把ResetTable从synchronized改成readwritelock，因为ResetTable读的频率远大于写，这样提高cpu性能。

调度器设计：

简化设计，母调度器采用mod6的方法依次分配到相应的电梯井的RequestTable

电梯井收到后判断应该是A或B电梯运输，输出相应的Receive

对于双轿厢电梯 ，每个电梯的子调度器的顶楼设计从11层改为过渡层，如果目的地超出过渡层就把乘客放在过渡层，交给Allocator重新分配。

0本次设计为确保正确性和稳定性，一定程度上不是最优性能分。

UML协作图：

BUG分析：

第三次作业bug原因：结束时只看了所有PersonReset的finish，没有看双轿厢电梯的ResetFinish。

debug：增设双轿厢电梯ResetFinish信息的Hashmap，存放在Collection中。

双轿厢电梯防撞设计：

在DoubleCarScheduler进行分析判断，作出如下设计：

• 首先电梯不能在过渡层中wait，如果没有请求，应当先判断是否处于过渡层中，如果是先退出，之后再判断能否wait
• 在两个电梯共用的requestTable中加入occupy变量，如果一个电梯要往过渡层移动，occupy记录为true，如果另一个电梯想要往过渡层移动，该电梯必须进行OccupyWait

心得体会

第二单元学习了多线程安全，同时又深化了层次化设计的理解。

在线程安全方面，我们的bug主要出现在多并发的情况，结合老师上课讲的案例，我们在写多线程时应当时刻有多个线程的感觉，而不是写单一的程序。

同时，层次化设计为线程安全提供了保障，可以通过层次化设计，减少bug的出现，减少迭代过程中的复杂程度。

一味地追求性能分有可能不如确保程序的安全稳定运行更重要