OO2021 - 第二单元

2021面对对象设计与结构 - 第二单元

第5次作业

本次作业的目的是模拟单部多线程电梯的运行。实话说，第5次作业的难点不多，可是由于当时是第一次接触多线程，所以代码的结构设计一直都有问题，改了又改，甚至最后都是卡点过的。

UML图

锁与同步块

在整个作业中，有两个的对象在调用时是必须使用同步的，那就是waitingQueue和processingQueue。而会调用到该对象的线程有 WaitingThread，ProcessingThread和ElevatorThread。为了预防死锁，在设计代码的时候，尽可能地避免了同时synchronized一个以上的对象。

调度器

因为本次作业中，只涉及单部电梯，所以所有乘客抵达后，请求都会放入到waitingQueue中，而电梯载人的方式是以电梯移动的方向优先，寻找有人等待的楼层加载至processingQueue中，让电梯去载送。当电梯到达目标楼层时，若该楼层有乘客，则以乘客的目标楼层为标准，选择承载的乘客，直至该楼层的等待乘客数为0或电梯的容量达到上限。

分析Bug

由于当时时间紧迫，来不及调试就匆匆提交了（庆幸的是至少过了），导致强测中被hack了4个点，而且整体来说性能分也是偏低的。所以在Bug修复的时候就发现了一个大问题，就是电梯在满客的状态下依然会去载客，这让电梯不断毫无意义地在几个楼层之间移动，导致电梯的效率也大大地降低了。

第6次作业

本次作业的目的是模拟多部同型号电梯的运行。和上次的作业相比，其实本次作业的难度跨度并不大，只要把调度器的分配算法写好，就能很轻易拿到AC了。

UML图

锁与同步块

在整个作业中，由于会有多部电梯同时在运行，所以会有多个processingQueue，每个都对应着一个正在运行的电梯，和一个共享的waitingQueue，存放的是还在等待的乘客。所以每次电梯在移动或开关门的时候，都必须先synchronized (waitingQueue)，并向waitingQueue更新一次。

调度器

首先，调度器在检测到有乘客请求的时候，会先寻找一个最合适的电梯（最空闲或者会经过乘客起始楼层的电梯），让该电梯去载人。而电梯开门后的操作和上个作业类似，以乘客的目标楼层和电梯的移动方向为标准，选择需要乘载的乘客，直至该楼层的等待乘客数为0或电梯的容量达到上限。

分析Bug

在强测和互测中，都没有发现什么大问题，只是在强测中，有几点的性能分还是差强人意的。这表示调度器的算法还是不够完美的，还是有几种情况是欠缺考虑的。例如在电梯开门时，不应该让尽可能多的乘客上电梯，而是应该先判断有没有比此电梯更适合的电梯，才决定是否要让乘客上电梯的。

第7次作业

本次作业的目的是模拟多部不同型号的电梯运行。在本次作业中，由于电梯型号不同，可停靠的楼层不同，导致我算法和分配上出现了一个严重的问题，幸好最后都顺利解决了，也顺利拿到了AC。

UML图

调度器

首先先说调度器（因为困扰我许久的问题就是和调度器有关）。由于会有多部不同型号的电梯同时运行，所以我先建了一个arrivingQueue来存储所有抵达乘客的请求，之后才让Dispatcher逐一分配给合适的电梯来完成请求。可是问题出现了，如果有同型号的几部电梯同时在运行呢？我应该如何让Dispatcher在允许换乘的情况下，将乘客分配给最适合的电梯呢？所以最后我决定不让Dispatcher来分配乘客给电梯，而是将乘客分配给各电梯型号的等待队列里，让电梯自行选择该乘载的乘客。

锁与同步块

显然需要同步和共享的对象有arrivingQueue，三种型号的waitingQueue和一个用于统计是否该让电梯结束允许的prNum。

由于在这里会有多个电梯共享一个waitingQueue的情况，并且每个电梯都需要多次占用并读取waitingQueue，所以为了防止其他电梯因为长时间无法占用waitingQueue而导致效率降低，我使用了一种机制就是若电梯只是想要读取waitingQueue而不会对waitingQueue做任何改动时，则将waitingQueue 复制多一份后便释放，让其他电梯有机会调用waitingQueue并防止电梯之间长时间相互等待。

分析Bug

在结合了前两次的经验后，不得不说本次作业使用的调度算法还是很让人满意的，无论是在强测还是互测里，也有可能是我房间里的成员太冷漠，根本没测。

心得体会

认真地说，虽然一开始刚接触多线程的时候，真的快被多线程搞疯了，完全不知道该synchronized哪个对象，也不知道为什么代码里会出现死锁，可是不得不说在第7次作业的时候，感觉自己已经掌握了多线程的使用方法时，真的觉得多线程好强大，还是值得我们好好学习的。

还有一点就是在第7次作业中，我发现其实如果能把调度器写好，其实不换乘也能拿到很高分的。事实证明了“不换乘不一定不好”，而且最主要的是换乘的算法真的很难写，也复杂很多（裂开）。