北航20级oo课程第二单元总结
第二单元总结
第二单元要求我们搭建一个多线程的电梯系统，由于是第一次接触多线程问题，在设计代码架构时，很容易会出现线程安全问题，这类问题在复现上十分困难，因此非常考验我们对线程安全的理解。下面我将阐述自己的作业设计。
hw5:
作业要求：
要求实现纵向电梯的调度，保证乘客出发楼座与目的楼座一致。
作业设计：
第一次作业比较简单，线程之间的交互较少，本次作业共有两个共享资源，一个为输入缓冲（TableBuffer类），另一个是各个电梯的等待队列（Table类），TableBuffer负责暂存控制台输入，由主线程和TableControl共享，实现读写互斥。Table类在Lift被创建时，作为类成员在Lift内创建实例，由LiftControl和TableControl共享资源，读写互斥。电梯策略为LOOK策略
UML图：
时序图：
hw6:
作业要求：
本次作业，在上次作业基础上增加横向电梯，乘客只能在同层移动或同座移动。与上次作业没有本质上的区别，无非就是增加一个电梯类和对应的table类，但是横向电梯的行为与纵向电梯稍有不同，横向电梯没有最高最低楼层限制，可以从E座直接跨到A座。
UML图：
时序图：
LOOK策略调整：
针对横向电梯，需要对LOOK策略做出调整。
- 横向电梯初始运动方向向右
- 判断当前座是否有人下电梯，开门放人，之后判断是否有同向乘客，开门接人
- 若点梯无人，判断当前座是否有反向乘客（condition1），判断电梯前方两座是否有同向乘客（condition2），若condition1 || ！condition2，电梯转向，开门接人
- 电梯移动
- 返回step2
在此说明，此策略在电梯无人时，优先满足当前楼座的请求（不管后两座的同向请求，只要当前楼座无同向请求且有反向请求，电梯掉头），这与一般LOOK策略不同，性能也比一般LOOK要低，但是这能够防止一类bug：
假设有五个请求:A->E,B->A,C->B,D->C,E->D;电梯方向向右，若采用一般LOOK策略，由于没有最高（最低）楼座的定义，电梯会不断按A->B->C->D->E->A的顺序在楼座间移动，接不到人。
hw7：
作业要求：
这次作业，乘客允许进行换乘，简单来说，一个乘客不能视为单独的一条指令，而是复数指令的集合，因此要求电梯现程与调度线程的进一步交互。
作业设计：
在此次作业中，我们对Person类、TableBuffer类、以及Lift类做出改进，Person类加入成员status,用于改变指令，TableBuffer类添加一个ArrayList<Person> alive，只要Person没有到达目的地，就不能从链表中删除。Lift在释放Person时，会使Person的status减少1，若status！=0，该Person会被重新加入TableBuffer的缓冲队列，否则，将Person从alive中移除。当且仅当输入结束，且alive为空，所有线程才能结束。
UML图：
时序图：
线程交互与线程安全设计：
由于这一单元主要的bug都集中在线程安全问题，因此本次总结略去bug分析部分，直接展示线程交互以及安全设计。这一部分主要展示TableBuffer的设计。
1 import java.util.ArrayList; 2 3 public class TableBuffer { 4 private static ArrayList<Person> persons = new ArrayList<>(); 5 private static ArrayList<Person> alive = new ArrayList<>(); 6 7 public synchronized void addBuffer(Person p) { 8 /*添加乘客*/14 this.notifyAll(); 15 } 16 17 public synchronized void clearBuffer(Person p) { 18 /*分配完成后，将p从缓冲中删除*/ 19 } 20 21 public synchronized void clearlive(Person p) { 22 /*乘客抵达终点，从alive中删除*/ 23 this.notifyAll(); 24 } 25 26 public synchronized ArrayList<Person> getTable() { 27 /*读取缓冲*/28 } 29 30 public synchronized boolean isFree() { 31 /*判断是否结束*/36 } 37 }
以上代码删去了一些细节，改用文字描述，本单元任务中，主要通过synchronized修饰方法以及代码块来保证线程之间的互斥。
在缓冲区中，主线程输入调用addBuffer，调度器访问getTable以及clearBuffer实现乘客的具体分配。同时调度器会调用isFree来判断是否结束所有线程。在Lift中，每当一个乘客下电梯，我们会改变其status，并调用addBuffer或者clearlive，我们保证每次调用这两个方法会唤醒等待中的线程，这样做保证了在程序末尾，调度器能够对isFree进行调用以发出终止信号（主线程输入结束会将调度器内部的mark成员置为false，终止信号为 ！mark && isFree,为了防止主线程输入结束信号在isFree == true之后发出，因调度器线程wait而不能正常终止程序，主线程在输入结束后会addBuffer(null)以唤醒调度器），防止出现死等问题。
总结：
电梯月终于结束了，虽然掌握的基础的多线程知识，但是还不够深入，除了synchronized这个方法外，还有其他更加灵活的加锁方法，可惜没能在作业中予以实践，而且由于时间原因，在作业中，自己基本上是在闭门造车，没有参考学习其他优秀的架构设计，属实有些遗憾，希望以后课程组能够在单元结束后放出一些优秀代码供参考学习。
