OO第二单元总结

面向对象第二单元总结

背景

面向对象第二单元的主体内容是多线程及线程安全的知识，其中穿插了面向对象的集中设计模式：单例模式、观察者模式、Worker Thread 模式。在第三周，我的身体状况未能支持我写完第三次电梯，所以我感到十分抱歉。

一.设计策略

• 第一次电梯：类似于生产者消费者模型，把请求队列作为托盘（共享对象），生产者的行为是人发出请求，消费者的行为是电梯处理请求，电梯每次从请求队列中取出一个请求进行处理。这种调度算法一次只能运送一个人，不能捎带，性能极低。

• 第二次电梯：采用look算法，一次扫描和处理一个方向的请求，当电梯处理完请求后运行前方没有请求时，立即调转方向处理另一方向的请求。我设置了分楼层的19个等待队列和电梯中正在处理的乘客信息队列。

• 第三次电梯：我的设想为：设置一个主请求队列和三个电梯私有请求队列。先将所有请求归并到主请求队列中，主请求队列判断是否能由一部电梯送达，可以的话交由那一步电梯处理。若需要多部电梯协作，分析可得所有请求都可以拆成至多两个请求即可，那么可以在第一部电梯中扫描该楼层是否为第二部电梯的有效范围，若是则下乘客，添加请求到该楼层的请求队列中去。

  几次有效作业我均未设置调度器这一概念，电梯的所有行为都由其内部自行处理。第三次作业中的主请求队列承担了调度器的部分任务。

  共享对象的维护我采用了wait(),notifyAll()的方式。当队列为空时wait(),当有信息传入时唤醒线程。

二.程序结构

1.第一次电梯作业

 

• 类图

• 时序图

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• 度量分析

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  ev(G)：核心圈复杂度。

  iv(G)：方法设计复杂度。

  v(G)：圈复杂度。

   

• 设计原则

  • Single Responsibility Principle：基本符合单一职责原则。

  • Open Close Principle：扩展性不强，缺少调度器。

     

• 总体评估

  第一次电梯的要求是一个一个处理请求，所以没有什么难度，架构简单，耦合度也低。但是程序拓展性不好。

2. 第二次电梯作业

• 类图

• 时序图

• 

• 度量分析

• 

• 设计原则

  • Single Responsibility Principle：基本符合单一职责原则。

  • Open Close Principle：电梯可扩展性强，但仅支持单请求队列，拓展后的电梯性能较低。

• 总体评估

  本次电梯作业采用LOOK算法，当有指令发出，立即存到对应楼层的上行或下行请求队列中，每次电梯达到一个楼层时，就扫描该楼层运行方向上的乘客。这是模拟现实电梯的调度算法，其本身还有有一定的优化空间。比如可以在运行时判断此时稍近的最远楼层然后调转方向。

3. 第三次电梯作业

由于本次作业未完成，本人仅绘制时序图已表现我的思路。

• 时序图

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• 分析思路

  设置一个主请求队列和三个电梯私有请求队列。先将所有请求归并到主请求队列中，主请求队列判断是否能由一部电梯送达，可以的话交由那一步电梯处理。若需要多部电梯协作，分析可得所有请求都可以拆成至多两个请求即可，那么可以在第一部电梯中扫描该楼层是否为第二部电梯的有效范围，若是则下乘客，添加请求到该楼层的请求队列中去。

三.程序BUG

BUG可能出现的场景：

• 在判断逻辑上。比如使用LOOK算法时判断电梯是否转换方向

• 在线程安全上。就第一次电梯作业来说bug很难出现，第二次电梯作业可能在线程安全上会出现问题，但是这种问题出现的概率不高，同一组测试数据可能要运行10次左右才会复现，这时候应该保存好数据好好分析。

  线程安全bug分类

  • 没处理完全部请求就结束

  • 线程结束时间不对或者延迟过多

• 在优化时。有可能在优化时考虑不周，或者优化导致原本不会出错的出错了。

   

Debug策略

• 随机数据测试

• 关键点覆盖测试

 

四.Hack策略

编写测评机，但是测评机不够强大，如果电梯内留人或者电梯有些指令没有处理或者电梯没有输出，测评机都无法识别。在编程的时候本人也记录了几组容易出错的数据，但都没有hack成功。

五.心得体会

这个单元学的不是非常透彻，在完成作业的时候也没有用上多线程的更多知识，我还需要花些时间去理解和运用多线程。还有就是设计原则的问题，设计原则要求单一职责原则和开闭原则，开闭原则我也花了些时间构思，但是构思的结果和事实出现的第三次作业要求相去甚远；单一职责原则这一点我做的不够好，我两次作业只有三个类，一个主类，一个数据结构类和一个电梯类，其中数据结构类充当楼层类的作用，电梯类充当电梯和调度器的作用，导致电梯类的代码十分冗长。