BUAA OO 第二单元作业总结

BUAA OO 第二单元作业总结

一、题目简介

此单元作业为模拟多线程实时电梯系统，第五次作业为模拟各楼座的纵向电梯，第六次作业模拟纵向和横向电梯，第七次作业增加乘客的换乘请求

二、架构模式

（一）第五次作业

各个类如下所示：

|- MainClass：主类
|- Controller：电梯管理器，用于将请求分配到各座的调度器
|- InputHandler：输入线程
|- Dispatcher：调度器
|- Elevator：电梯线程
|- Output：线程安全的输出类

UML类图如下：

线程间协作关系如下：

InputHandler负责读入外部请求，将请求传入Controller并将请求分配给各个楼座的Dispatcher，最后由Elevator线程从Dispatcher中读取当前座的外部请求并开始运行、接人等操作。

调度器 Dispatcher 是线程间的共享对象，运用简单的生产者-消费者模型解决了这次作业。

（二）第六次作业

各个类如下所示：

|- MainClass：主类
|- Scheduler：总管理器
|- Controller：各座或各楼层电梯管理器
|- InputHandler：输入线程
|- Dispatcher：调度器
|- Factory：电梯工厂类
|- Elevator：电梯线程
	|- VerticalElevator：纵向电梯类
	|- HorizontalElevator：横向电梯类
|- Output：线程安全的输出类

UML类图如下：

线程间协作关系如下：

InputHandler负责读入外部请求，将增加电梯的请求传入Scheduler并将请求分配给对应楼座或楼层的Controller，新建对应的Dispatcher和Elevator；将乘客请求传入Scheduler并将请求分配给对应楼座或楼层的Controller，各个Controller根据顺序分配给对应的Dispatcher，由Elevator线程从Dispatcher中读取当前座的外部请求并开始运行、接人等操作。

此次作业架构上和上次作业差异不大，只是多了一层管理器，在线程交互层面仍然是简单的生产者-消费者模型，在上次作业基础上迭代较为简单。

（三）第七次作业

各个类如下所示：

|- MainClass：主类
|- Scheduler：总管理器
|- Controller：各座或各楼层电梯管理器
|- InputHandler：输入线程
|- Dispatcher：调度器
|- Factory：电梯工厂类
|- Elevator：电梯线程
	|- VerticalElevator：纵向电梯类
	|- HorizontalElevator：横向电梯类
|- Person：可换乘的乘客请求
|- Output：线程安全的输出类

UML类图如下：

线程间协作关系如下：

此次作业相较上次作业增加换乘要求，增加了满足换乘要求的Person类，将一个请求拆分成多个请求，同时使用流水线架构，在Elevator中完成一部分，将未完成的请求通过Scheduler再次分配到对应的Dispatcher中，直到乘客最终到达目的地。

三、锁与同步块的设置

（一）第五次作业

此次作业中，我将调度器 Dispatcher设为共享对象，在Dispatcher类中的方法均带锁。

在电梯Elevator类中，因为要对Dispatcher中获取请求，就要对Dispatcher进行修改，所以在Elevator中只要对Dispatcher有访问，不管是读还是写均对Dispatcher设置了锁，相应的，在这些部分都设置了同步块。将同步块根据电梯的行为分成较小的块，防止电梯运行中长时间持有锁导致性能的下降。

在输出类Output中，考虑到线程安全，对其中的输出方法进行上锁，避免不同线程同时使用输出导致一些不可描述的错误。

（二）第六次作业

此次作业架构与上次作业没有太大差异，对共享对象的访问均上锁。

（三）第七次作业

此次作业因为使用了流水线模式，电梯完成请求的一部分后要将未完成的请求重新通过管理器分配，所以在总管理器Scheduler中对自己上了锁，避免新增指令和重新分配指令的冲突分配。

四、调度器设计

在三次作业中，调度器Dispatcher其实只是一个存储当前楼座或楼层外部请求的管理器，调度算法均实现在电梯中，实现了look算法，在每一层判断是否有要出和要进的人，没有则按照外部请求中最先到达的，向其前进。调度器起到的只是一个生产者InputHandler和消费者Elevator之间的“货架”作用。

五、程序的bug

（一）第五次作业

第五次作业因为架构比较简单，实现起来没有什么问题，主要在不断完善算法

（二）第六次作业

第六次作业发现了横向电梯死循环的bug，在当前方向还有请求时，由于横向环形电梯的特殊性，会想当前方向不停运动，为了解决这个问题，在横向电梯类中设置了一个标记属性，当电梯空载运行时标记加一，到三时转换电梯方向。

（三）第七次作业

此次作业出现的bug为测试时的不仔细导致，在根据电梯id分配请求时将判断id的条件写反了，虽然不懂为什么这样还能通过一些测试点，只能说中测和强测的数据并不十分合理。

六、Hack策略

（一）第五次作业

此次作业较为简单，没有hack到。

（二）第六次作业

此次作业由于没有考虑到死循环的问题，将这个问题用来hack他人，能有一定效果。

（三）第七次作业

没有hack别人。

七、心得体会

• 共享对象的维护非常重要，对其的改写一定要加锁，同时要注意锁的顺序避免出现死锁

• 对对象的wait操作一定要注意唤醒

• 线程的结束条件要多注意，在第七次作业输入结束后但乘客还需换乘的情况下，不对线程做特殊处理可能会直接结束。

• 完备的课下测试很重要，在后两次作业中都是吃了没有进行完备测试的亏，尤其是第七次作业出现的非常明显的错误。