oo第二单元博客_多线程电梯调度
引言
本单元为多线程电梯，由于此前对多线程一无所知，第一次作业写的很艰难，在第二、三次作业中才逐步理解了多线程。
正文
多线程设计及bug分析
第一次作业
本次作业为单电梯调度，采用LOOK策略。共五个类，其中Elevator为电梯线程，负责电梯运行及调度策略，Input为输入线程，负责获取需求输入，无调度器。
一、同步块的设置和锁的选择
第一次作业中我设置了一个WaitQueue来储存输入线程输入的请求。它不是线程安全类，为输入线程和电梯线程的共享变量，所以使用synchronized关键字对WaitQueue进行加锁，锁住所有对WaitQueue进行读写操作的语句，来保证线程安全。同步块即为所有对WaitQueue进行读写操作的语句。
二、调度器设计与线程交互
本次作业只设计了一个电梯线程和一个输入线程，无调度器。
三、自我bug分析
此次作业在强测中没有找出bug，在互测中被找出了两个bug。
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第一个bug出现在Elevator类的randomMethod()方法。原因为当电梯为空，进行当前运行方向扫描未发现符合要求的请求，进行反向扫描发现请求并前往该请求楼层时，在该楼层只接入了一个乘客，而非将所有符合要求的乘客都接入，最终导致了电梯超时，并导致此次作业几乎没有性能分QAQ。
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第二个bug出现在WaitQueue类的reverseScan()方法。原因为在电梯反向选取离当前楼层最远的需求时，将变量distance初始化为1而不是0，导致在只有当前层有符合要求的需求时，无法找到对应需求，返回了null，导致了空指针异常。
public PersonRequest reverseScan(int fromFloor, int direct) { int distance = 0;//修改bug前为1 PersonRequest bestChoice = null; for (PersonRequest personRequest : personRequestList) { if (Math.abs(personRequest.getFromFloor() - fromFloor) >= distance) { distance = personRequest.getFromFloor() - fromFloor; bestChoice = personRequest; } } return bestChoice; }
四、发现别人bug策略
本单元测试与第一单元相比难度增加了，因为程序运行时间较长且复现率较低。
由于时间问题，仅采用了使用发现自己的bug所用的测试样例进行测试，并未发现bug。
第二次作业
本次作业为多电梯调度，单电梯采用LOOK策略。共七个类，其中Elevator为电梯线程，负责电梯运行及单电梯调度；InputThread为输入线程，负责获取需求输入;Dispatcher为调度器线程，负责进行需求调度。由于增加了需求调度，对第一次作业代码进行了重构。
一、同步块的设置和锁的选择
第二次作业我设置了一个ElevatorQueue和一个WaitQueue进行进程同步和通讯，分别用synchronized对实例化对象进行加锁。
- ElevatorQueue:线程Elevator和Dispatcher的共享对象，用来储存调度器分配给单个电梯的需求。它不是线程安全类，在两个线程同时对其进行读写时会出现错误，所以在两个线程中将所有访问ElevatorQueue的语句设置为同步块，对ElevatorQueue进行保护。
- WaitQueue：线程InputThread和Dispatcher的共享对象，用来储存输入线程输入的所有用户需求。它不是线程安全类，在两个线程同时对其进行读写时会出现错误，所以在两个线程中将所有访问WaitQueue的语句设置为同步块，对WaitQueue进行保护。
二、调度器设计与线程交互
由于本人非常懒惰，只是简单的设计了简单的均分调度模式，即从三部电梯的ElevatorQueue中寻找出最短的队列，并将需求插入到这个队列当中。
Dispatcher与InputThread之间的交互为生产者-消费者模式，其中Dispatcher为消费者，InputThread为生产者，两者通过WaitQueue这个桌子进行交互。InputThread的职责为向桌子上放需求，Dispatcher的指责为从桌子上取需求。
Dispatcher与Elevator之间的交互为生产者-消费者模式，其中Elevator为消费者，Dispatcher为生产者，两者通过ElevatorQueue这个桌子进行交互。Dispatcher的职责为向桌子上放需求，Elevator的职责为从桌子上取需求。
三、自我bug分析
本次作业强测中被发现1个bug，互测中未被发现bug。
这个bug出现在ElevatorQueue的getReverseRequest()方法。bug出现的原因为单点梯调度算法中，电梯同向扫描未找到符合要求的需求时，进行反向扫描，应该寻找离当前楼层最远的需求。但由于书写错误，导致在寻找时只跳出了1层循环，变为了寻找离当前楼层最近的需求，使得强测中超时了一个点，并损失了很多性能分。
四、发现别人bug策略
本次作业采用测评机来进行随机测试，由于单个测试点运行速度太慢所以采用了python的多进程来进行。但是自己电脑性能太差，多进程大部分点都会被跑丢，有时电脑还会黑屏，所以最后放弃了测试（）。测试中也并未发现他人的bug。
第三次作业
本次作业为多电梯调度，且增加了电梯类型要求，可对乘客进行换乘。单电梯采用LOOK策略。共七个类，其中Elevator为电梯线程，负责电梯运行及单电梯调度；InputThread为输入线程，负责获取需求输入;Dispatcher为调度器线程，负责进行需求调度。这一次作业相比于第二次作业改动不大。
一、同步块的设置和锁的选择
第三次作业我设置了一个ElevatorQueue和一个WaitQueue进行进程同步和通讯，分别用synchronized对实例化对象进行加锁，与第二次作业相比没有差别。
- ElevatorQueue:线程Elevator和Dispatcher的共享对象，用来储存调度器分配给单个电梯的需求。它不是线程安全类，在两个线程同时对其进行读写时会出现错误，所以在两个线程中将所有访问ElevatorQueue的语句设置为同步块，对ElevatorQueue进行保护。
- WaitQueue：线程InputThread和Dispatcher的共享对象，用来储存输入线程输入的所有用户需求。它不是线程安全类，在两个线程同时对其进行读写时会出现错误，所以在两个线程中将所有访问WaitQueue的语句设置为同步块，对WaitQueue进行保护。
二、调度器设计与线程交互
调度器对A、B、C三种电梯设置不同的获取需求优先级，C电梯具有最高优先级，其次为B电梯，最后为A电梯。根据它们的优先级和运行限制，调度器对需求进行分配，不进行换乘。调度器与其他线程的交互与第二次作业相同。
Dispatcher与InputThread之间的交互为生产者-消费者模式，其中Dispatcher为消费者，InputThread为生产者，两者通过WaitQueue这个桌子进行交互。InputThread的职责为向桌子上放需求，Dispatcher的指责为从桌子上取需求。
Dispatcher与Elevator之间的交互为生产者-消费者模式，其中Elevator为消费者，Dispatcher为生产者，两者通过ElevatorQueue这个桌子进行交互。Dispatcher的职责为向桌子上放需求，Elevator的职责为从桌子上取需求。
三、自我bug分析
本次作业强测中被发现1个bug，互测中未被发现bug。
这个bug出现在Elevator的run()方法，为死锁问题。出现的原因如图所示，Elevator线程拥有了ElevatorQueue，想要获取WaitQueue；Dispatcher线程拥有了WaitQueue，想要获取ElevatorQueue，最终形成了死锁。我的解决方案为将这两个线程获取锁的顺序改为相同顺序，都先获取WaitQueue，再获取ElevatorQueue，从而解决了死锁。
四、发现别人bug策略
由于认为很难找到bug，投入时间成本与回报不成比例，所以放弃了寻找他人bug，最终所在房间也没人发现别人的bug（）。
第三次作业架构设计的可扩展性分析
UML类图：
UML时序图：
我的电梯在多电梯调度策略上并没有很好的可扩展性。从功能设计的角度来看，只在Dispatcher类的run()方法里设置了简单的调度策略，倘若有新的功能需求，只能去大幅修改Dispatcher的run()方法。从性能设计的角度来看，第三次作业其实拥有不错的性能分，强测在挂掉一个点的情况下还拿到了94分，但是要想进行性能提升，依旧要进行大幅度的修改，并没有可扩展性可言。
在单电梯调度上，我将单电梯的调度根据功能分化成了多个方法，尽可能的将每一部分的功能进行最大程度的抽象，其拥有较好的功能性和很好的性能性，可以很轻松的在原有基础上进行扩展。
心得体会
本单元的作业给了我深刻的教训。
首先是要趁早写oo作业，不要拖到周六晚上熬夜写完，这样不仅会导致之后几天精神不振，还会导致代码架构混乱且有很多bug。
其次是不要偷懒，这几次作业基本上都是写完了交上去过了中测就没有管了，导致三次作业都出现了严重的bug，在后续bug修复中浪费了一些时间；而且由于偷懒电梯并没有实现很好的性能，也没有进行优化尝试，这样其实对比于其他同学少学了很多东西，并不是合理的学习方式。
当然在本单元中我接触了全新的多线程的知识，收获也是很大的。
希望自己从下一单元开始可以更认真的写作业吧。
