Java银行调度系统

具体需求如下：

• 有三种对应类型的客户：VIP客户，普通客户，快速客户（办理如交水电费、电话费之类业务的客户）。

• 异步随机生成各种类型的客户，生成各类型用户的概率比例为：

        VIP客户：普通客户：快速客户  =  1 ：6 ：3。

• 客户办理业务所需时间有最大值和最小值，在该范围内随机设定每个VIP客户以及普通客户办理业务所需的时间，快速客户办理业务所需时间为最小值（提示：办理业务的过程可通过线程Sleep的方式模拟）。

• 当VIP窗口和快速业务窗口没有客户等待办理业务的时候，这两个窗口可以处理普通客户的业务，而一旦有对应的客户等待办理业务的时候，则优先处理对应客户的业务。

• 随机生成客户时间间隔以及业务办理时间最大值和最小值自定，可以设置。

面向对象的分析和设计：

• 每一个客户由银行的一个取号机器产生号码的方式来表示。所以，有一个号码管理器对象，让这个对象不断地产生号码，就等于随机生成了客户。
• 由于有三类客户，每类客户的号码编排都是完全独立的，所以一共要产生三个号码管理器对象，各自管理一类用户的排队号码。
• 这三个号码管理器对象统一由一个号码机器进行管理，这个号码机器在整个系统中始终只能有一个，所以它要被设计成单例。
• 各个窗口怎么知道该叫哪一个号了呢？它一定是问的相应的号码管理器，即服务窗口每次找号码管理器获取当前要被服务的号码。

类图:

类的编码实现

NumberManager类

• 定义一个用于存储上一个客户号码的成员变量和用于存储所有等待服务的客户号码的队列集合。
• 定义一个产生新号码的方法generateNewManager()和获取要为之服务的号码的方法fetchServiceNumber()，这两个方法被不同的线程操作了相同的数据，所以要进行同步。

代码如下：

package heimablog.bank;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class NumberManager {
	//定义一个用于存储上一个客户号码的成员变量
	private int lastNumber = 0;
	//定义一个用于存储所有等待服务的客户号码的队列集合
	private List<Integer> queueNumbers = new ArrayList<Integer>();
	
	//产生新号码
	public synchronized Integer generateNewManager(){
		queueNumbers.add(++lastNumber);
		return lastNumber;
	}
	
	//获取要服务的号码
	public synchronized Integer fetchServiceNumber(){
		if (queueNumbers.size() > 0) {
			return queueNumbers.remove(0);
		}else {
			return null;
		}
	}
	
	/**
	 * 上面的2个方法被2个不同的线程访问相同的数据就会出现问题，所以要进行同步（synchronized）
	 */
}

NumberMachine类

• 定义三个成员变量分别指向三个NumberManager对象，分别表示普通、快速和VIP客户的号码管理器，定义三个对应的方法来返回这三个NumberManager对象。
• 将NumberMachine类设计成单例。

代码如下：

package heimablog.bank;

public class NumberMachine {
	//定义三个成员变量分别指向三个NumberManager对象，分别表示普通、快速和VIP客户的号码管理器
	private NumberManager commonManager = new NumberManager();
	private NumberManager expressManager = new NumberManager();
	private NumberManager vipManager = new NumberManager();
	
	//定义三个对应的方法来返回这三个NumberManager对象
	public NumberManager getCommonManager() {
		return commonManager;
	}
	public NumberManager getExpressManager() {
		return expressManager;
	}
	public NumberManager getVipManager() {
		return vipManager;
	}
	
	/**
	 * 分两步写，将普通对象变为单例：
	 * 先构造函数私有化，别人就无法创建实例了，这样人家就只有调用其静态方法
	 */
	private NumberMachine(){}
	public static NumberMachine instance = new NumberMachine();
	public static NumberMachine getInstance(){
		return instance;
	}
}

CustomerType枚举类

• 系统中有三种类型的客户，所以用定义一个枚举类，其中定义三个成员分别表示三种类型的客户。
• 重写toString方法，返回类型的中文名称。

代码如下：

package heimablog.bank;

public enum CustomerTypes {
	COMMON,EXPRESS,VIP;
	
	//重写toString方法，返回类型的中文名称
	public String toString(){
		String name = null;
		switch (this) {
		case COMMON:
			name = "普通";
			break;
		case EXPRESS:
			name = "快速";
			break;
		case VIP:
			name = name();
			break;
		}
		return name;
	}
}

ServiceWindow类

• 定义一个start方法，内部启动一个线程，根据服务窗口的类别分别循环调用三个不同的方法。
• 定义三个方法分别对三种客户进行服务，为了观察运行效果，应详细打印出其中的细节信息。

代码如下：

package heimablog.bank;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.logging.Logger;

public class ServiceWindow {
	private static Logger logger = Logger.getLogger("heimablog.bank");
	private CustomerTypes type = CustomerTypes.COMMON;
	private int windowId = 1;
	
	public CustomerTypes getType() {
		return type;
	}
	public void setType(CustomerTypes type) {
		this.type = type;
	}
	public void setWindowId(int windowId) {
		this.windowId = windowId;
	}
	
	public void start(){
		Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				while (true) {
					switch (type) {
					case COMMON:
						commonService();
						break;
					case EXPRESS:
						expressService();
						break;
					case VIP:
						vipService();
						break;
					}
				}
			}
		});
	}
	
	private void commonService() {
		String windowName = "第 " + windowId + " 号 " + type + " 窗口";
		System.out.println(windowName + "开始获取 普通 任务-->");
		Integer number = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchServiceNumber();
		if (number != null) {
			System.out.println(windowName + "开始为第" + number + "号" + "普通客户服务~~~");
			long beginTime = System.currentTimeMillis();
			int maxRand = Constants.MAX_SERVER_TIME - Constants.MIN_SERVER_TIME;
			long serverTime = new Random().nextInt(maxRand) + 1 + Constants.MIN_SERVER_TIME;
			try {
				Thread.sleep(serverTime);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			long endTime = System.currentTimeMillis();
			long costTime = endTime -beginTime;
			System.out.println(windowName + "完成为第" + number + "号" + "普通" + "客户服务，总共耗时" + costTime/1000 + "秒！");
		}else {
			System.out.println(windowName + "没有取到普通任务，正在空闲一秒！");
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	
	private void expressService() {
		Integer number = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().fetchServiceNumber();
		String windowName = "第 " + windowId + " 号 " + type + " 窗口";
		System.out.println(windowName + "开始获取快速任务--->");
		if (number != null) {
			System.out.println(windowName + "开始为第" + number + "号"  + "快速客户服务~~~");
			long beginTime = System.currentTimeMillis();
			long serverTime = Constants.MIN_SERVER_TIME;
			try {
				Thread.sleep(serverTime);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			long endTime = System.currentTimeMillis();
			long costTime = endTime -beginTime;
			System.out.println(windowName + "完成为第" + number + "号" + "快速客户服务，总共耗时" + costTime/1000 +"秒!");
		}else {
			System.out.println(windowName + "没有获取到 express 任务，获取 common 任务！");
			commonService();
		}
	}
	
	private void vipService() {
		Integer number = NumberMachine.getInstance().getVipManager().fetchServiceNumber();
		String windowName = "第 " + windowId + " 号 " + type + " 窗口";
		System.out.println(windowName + "开始获取VIP任务--->");
		if (number != null) {
			System.out.println(windowName + "开始为第" + number + "个号"  + "VIP客户服务~~~");
			long beginTime = System.currentTimeMillis();
			int maxRand = Constants.MAX_SERVER_TIME - Constants.MIN_SERVER_TIME;
			long serverTime = new Random().nextInt(maxRand) + 1 + Constants.MIN_SERVER_TIME;
			try {
				Thread.sleep(serverTime);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			long endTime = System.currentTimeMillis();
			long costTime = endTime -beginTime;
			System.out.println(windowName + "完成为第" + number + "号"  + "VIP客户服务，总共耗时" + costTime/1000 + "秒！");
		}else {
			System.out.println(windowName + "没有获取到 VIP 任务，获取 common 任务！");
			commonService();
		}
	}
}

MainClass类

• 用for循环创建出4个普通窗口，再创建出1个快速窗口和1个VIP窗口。
• 接着再创建三个定时器，分别定时去创建新的普通客户号码、新的快速客户号码、新的VIP客户号码。

代码如下：

package heimablog.bank;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.logging.Logger;

public class MainClass {

	private static Logger logger = Logger.getLogger("heimablog.bank");
	
	public static void main(String[] args) {
		//产生4个普通窗口 
		for (int i = 1; i < 5; i++) {
			ServiceWindow commonWindow = new ServiceWindow();
			commonWindow.setWindowId(i);
			commonWindow.start();
		}

		//产生1个快速窗口  
		ServiceWindow expressWindow = new ServiceWindow();
		expressWindow.setType(CustomerTypes.EXPRESS);
		expressWindow.start();

		//产生1个VIP窗口
		ServiceWindow vipWindow = new ServiceWindow();
		vipWindow.setType(CustomerTypes.VIP);
		vipWindow.start();

		//普通客户拿号
		Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				Integer number = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().generateNewManager();
				System.out.println(number + "号【普通客户】等待服务^_^");
			}
		}, 1, Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME, TimeUnit.SECONDS);

		//快速客户拿号
		Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				Integer number = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().generateNewManager();
				System.out.println(number + "号【快速客户】等待服务^_^");
			}
		}, 1, Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 2, TimeUnit.SECONDS);

		//VIP客户拿号
		Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				Integer number = NumberMachine.getInstance().getVipManager().generateNewManager();
				System.out.println(number + "号【VIP客户】等待服务^_^");
			}
		}, 1, Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 6, TimeUnit.SECONDS);

	}

}

Constants类

• 定义三个常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME。

代码如下：

package heimablog.bank;

public class Constants {
	public static int MAX_SERVER_TIME = 10000;
	public static int MIN_SERVER_TIME = 1000;
	public static int COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME = 1;
}

执行结果如下：

第 1 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 1 号 普通 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
第 3 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 3 号 普通 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
第 1 号 快速 窗口开始获取快速任务--->
第 1 号 快速 窗口没有获取到 express 任务，获取 common 任务！
第 1 号 快速 窗口开始获取 普通 任务-->
第 1 号 快速 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
第 2 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 2 号 普通 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
第 4 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 4 号 普通 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
第 1 号 VIP 窗口开始获取VIP任务--->
第 1 号 VIP 窗口没有获取到 VIP 任务，获取 common 任务！
第 1 号 VIP 窗口开始获取 普通 任务-->
第 1 号 VIP 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
1号【普通客户】等待服务^_^
1号【快速客户】等待服务^_^
1号【VIP客户】等待服务^_^
2号【普通客户】等待服务^_^
第 1 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 1 号 普通 窗口开始为第1号普通客户服务~~~
第 3 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 3 号 普通 窗口开始为第2号普通客户服务~~~
第 1 号 快速 窗口开始获取快速任务--->
第 1 号 快速 窗口开始为第1号快速客户服务~~~
第 2 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 2 号 普通 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
第 4 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 4 号 普通 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
第 1 号 VIP 窗口开始获取VIP任务--->
第 1 号 VIP 窗口开始为第1个号VIP客户服务~~~
3号【普通客户】等待服务^_^
2号【快速客户】等待服务^_^
第 1 号 快速 窗口完成为第1号快速客户服务，总共耗时1秒!
第 1 号 快速 窗口开始获取快速任务--->
第 1 号 快速 窗口开始为第2号快速客户服务~~~
第 2 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 2 号 普通 窗口开始为第3号普通客户服务~~~
第 4 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 4 号 普通 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
4号【普通客户】等待服务^_^
第 1 号 快速 窗口完成为第2号快速客户服务，总共耗时1秒!
第 1 号 快速 窗口开始获取快速任务--->
第 1 号 快速 窗口没有获取到 express 任务，获取 common 任务！
第 1 号 快速 窗口开始获取 普通 任务-->
第 1 号 快速 窗口开始为第4号普通客户服务~~~
第 4 号 普通 窗口开始获取 普通 任务-->
第 4 号 普通 窗口没有取到普通任务，正在空闲一秒！
第 1 号 VIP 窗口完成为第1号VIP客户服务，总共耗时2秒！

总结：

项目开发思路:由一个单例模式的号码管理机器管理着三个不同类型的客户号码管理器(普通,快速,vip),而每个类型的号码管理器可以添加该类型的客户号码与服务号码.服务窗口类(ServiceWindow)中,都会有自己的type类型和窗口编号,每个窗口在新线程中进行业务操作.MainClass测试类中,new出4个普通窗口,一个快速窗口和一个vip窗口,为每个窗口设置服务类型和编号,开启每个窗口的”叫号”动作,每个窗口就会从服务号码的集合中不挺的读取号码.最后测试类中为每个类型开始添加客户号码,根据比例不同,创建不同的定时器触发.这个项目比交通灯的项目稍微有点难度，还需要多多理解才是。