面向對象第二單元總結——魔鬼電梯
寫在前面
OO課程已通過半，過去的第二單元主要是訓練了咱們的多線程設計，以電梯爲載體，步步深刻，層層遞進。本單元我學到了：java
- 如何作一個線程安全的設計。
- 如何去合理地使用Java的鎖機制。
下面我將以三次做業爲例，具體談一下個人收穫。python
第五次做業
此次做業的要求是寫一個傻瓜式調度的電梯，筆者也是按指導書去寫的，總體寫起來很輕鬆，也算入門了Java多線程的寫法、共享對象的使用以及鎖的使用。算法
代碼規模
類圖
UML
第一次的業務邏輯很清晰，就是簡單的生產者-消費者模型，輸入類爲生產者，電梯類爲消費者，共享對象是調度器裏的請求隊列。能夠很簡單地實現傻瓜電梯的功能，也不容易出bug。安全
複雜度分析
| Method | ev(G) | iv(G) | v(G) |
|---|---|---|---|
| elevator.Elevator.Elevator(Scheduler) | 1 | 1 | 1 |
| elevator.Elevator.moveToFloor(int) | 1 | 2 | 2 |
| elevator.Elevator.personIn(int) | 1 | 2 | 2 |
| elevator.Elevator.personOut(int) | 1 | 2 | 2 |
| elevator.Elevator.run() | 3 | 3 | 3 |
| elevator.Main.main(String[]) | 1 | 1 | 1 |
| elevator.RequestIn.RequestIn(Scheduler) | 1 | 1 | 1 |
| elevator.RequestIn.run() | 3 | 4 | 4 |
| elevator.Scheduler.Scheduler() | 1 | 1 | 1 |
| elevator.Scheduler.addRequest(PersonRequest) | 1 | 1 | 1 |
| elevator.Scheduler.getQueue() | 1 | 1 | 3 |
| elevator.Scheduler.getRequest() | 1 | 3 | 3 |
| Class | OCavg | WMC | |
| elevator.Elevator | 1.4 | 7 | |
| elevator.Main | 1 | 1 | |
| elevator.RequestIn | 2 | 4 | |
| elevator.Scheduler | 1.75 | 7 |
能夠看到第一次業務邏輯簡單，代碼的複雜度也相對小一點，只有電梯的運行方法稍顯複雜，這也是情理之中的。多線程
SOLID原則分析
本單元做業筆者未使用繼承和接口，因此如下只分析SRP和OCP。架構
單一責任原則（SRP）
筆者的設計符合SRP原則，輸入類只負責輸入，電梯只負責運行，調度器只負責存儲請求隊列。工具
開放封閉原則（OCP）
筆者在第一次做業中暫未考慮擴展性問題。性能
Bug分析
公測
筆者的程序在公測中未被發現bug。學習
互測
筆者的程序在互測中未被發現bug。測試
測試方法
隨機生成測試數據，用java程序按時間點向電梯輸入請求，獲得輸出後用python程序檢查最終的電梯狀態和人員狀態，看一下調度是否正確。
第六次做業
本次做業的要求是寫一個ALS調度算法的電梯，因爲此次做業加入了性能分評測，故筆者寫的電梯是Look調度算法。此次做業的邏輯稍顯複雜，怎麼去避免死鎖發生，怎麼去寫一個線程安全的架構是咱們考慮的重點。
代碼規模
類圖
UML
第二次做業相比第一次做業，只增長了捎帶需求，而爲了適應多電梯的擴展，我對電梯系統作了重構，首先，增長Elevatorbuild類，負責生成多部電梯，而後Elevator按Look調度算法運行，每到一層樓都和Scheduler調度器進行一次交互，進行接送乘客。由於是單電梯，因此本次的調度器職責就是把收到的指令分配給電梯。
複雜度分析
| Method | ev(G) | iv(G) | v(G) |
|---|---|---|---|
| Main.main(String[]) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.RequestInput.RequestInput(Scheduler) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.RequestInput.run() | 3 | 4 | 4 |
| elevatorsystem.Scheduler.addRequest(PersonRequest) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.Scheduler.getScheduler() | 1 | 1 | 3 |
| elevatorsystem.Scheduler.setRunning(Boolean) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.Elevator() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.check() | 1 | 6 | 8 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.close() | 1 | 2 | 2 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.doWait() | 1 | 2 | 2 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.elevatorStop() | 1 | 6 | 11 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getArrival() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getDirection() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getFloor() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getNextRequest() | 1 | 4 | 4 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getRequestNum() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getRunning() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getStatus() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.isDown(PersonRequest) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.isUp(PersonRequest) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.load() | 1 | 6 | 6 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.lookDown() | 4 | 2 | 4 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.lookUp() | 4 | 2 | 4 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.moveDown() | 1 | 2 | 3 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.moveUp() | 1 | 2 | 3 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.open() | 1 | 2 | 2 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.run() | 6 | 16 | 17 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setArrival(ArrayList
|
1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setDirection(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setFloor(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setInf(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setRequestNum(Integer) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setRunning(Boolean) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setStatus(Integer,ArrayList
|
1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setSup(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.unload() | 1 | 3 | 3 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.InitOne() | 3 | 2 | 3 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.getElevatorBuild() | 1 | 1 | 3 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.getElevatorOne() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.run() | 1 | 1 | 1 |
| Class | OCavg | WMC | |
| Main | 1 | 1 | |
| elevatorsystem.RequestInput | 2 | 4 | |
| elevatorsystem.Scheduler | 1.67 | 5 | |
| elevatorsystem.elevator.Elevator | 2.17 | 65 | |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild | 2 | 8 |
不出所料，仍然是Elevator的運行方法和每層樓的接送乘客方法複雜度較高。
SOLID原則分析
單一責任原則（SRP）
筆者的設計符合SRP原則，輸入類只負責輸入，電梯的Builder類只負責生成電梯，電梯只負責運行已收到的請求，調度器只負責將收到的請求分給電梯。
開放封閉原則（OCP）
筆者在此次做業中充分考慮了向多電梯的可擴展性，新增ElevatorBuild類，負責根據不一樣參數生成不一樣種類的電梯，因此這個架構在第三次做業中得以沿用。
Bug分析
公測
筆者的程序在公測中未被發現bug。
互測
筆者的程序在互測中未被發現bug。筆者發現其餘同窗的一個bug，在某種狀況下，他的電梯會一直向上或向下運行而不會停下（所謂的飛天遁地），緣由應該是對邊界樓層和電梯轉向的處理不嚴密。
測試方法
筆者沿用了第一次做業的測試工具，定時投放+輸出數據正確性檢測。
第七次做業
最後一次做業增長了多電梯（3個），而且每一個電梯的可到達樓層不一樣，須要考慮換乘的狀況，總體難度較大，而且對線程穩定性的要求也很高。筆者的設計是採用三臺Look調度算法的電梯，每一個電梯只負責本身請求隊列裏的指令，須要換乘的指令會在指令輸入的時候被拆分紅兩條指令，在第一條指令執行完畢後將第二條指令加入請求隊列。
代碼規模
類圖
UML
能夠看到，對於筆者的架構，從第二次做業到第三次做業，幾乎只須要修改調度器，其餘部分不作改動，因此筆者此次做業完成地也比較輕鬆。
複雜度分析
| Method | ev(G) | iv(G) | v(G) |
|---|---|---|---|
| Main.main(String[]) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.RequestInput.RequestInput(Scheduler) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.RequestInput.run() | 3 | 4 | 4 |
| elevatorsystem.Scheduler.InitChange(ArrayList<ArrayList
|
1 | 2 | 2 |
| elevatorsystem.Scheduler.Scheduler() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.Scheduler.addRequest(PersonRequest) | 1 | 10 | 10 |
| elevatorsystem.Scheduler.checkStatus(char,ArrayList
|
6 | 9 | 9 |
| elevatorsystem.Scheduler.createMapA() | 1 | 5 | 10 |
| elevatorsystem.Scheduler.createMapB() | 1 | 5 | 8 |
| elevatorsystem.Scheduler.createMapC() | 1 | 5 | 6 |
| elevatorsystem.Scheduler.doWait(Object) | 1 | 2 | 2 |
| elevatorsystem.Scheduler.getChange() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.Scheduler.getLock() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.Scheduler.getMap(char) | 3 | 1 | 3 |
| elevatorsystem.Scheduler.getQueue(char) | 3 | 1 | 3 |
| elevatorsystem.Scheduler.getRequestNum(char) | 3 | 1 | 3 |
| elevatorsystem.Scheduler.getRunning() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.Scheduler.getScheduler() | 1 | 1 | 3 |
| elevatorsystem.Scheduler.lock() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.Scheduler.mapInit(HashMap<Integer, ArrayList
|
3 | 2 | 3 |
| elevatorsystem.Scheduler.removeRequest(PersonRequest) | 1 | 1 | 4 |
| elevatorsystem.Scheduler.requestMapInit(HashMap<Integer, ArrayList
|
3 | 2 | 3 |
| elevatorsystem.Scheduler.setRunning(Boolean) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.Scheduler.takeApart(PersonRequest) | 1 | 10 | 10 |
| elevatorsystem.Scheduler.unLock() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.Elevator(Scheduler,Object) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.addAvailableFloor(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.check() | 1 | 7 | 9 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.close() | 1 | 2 | 2 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.doWait(Object) | 1 | 2 | 2 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.elevatorStop() | 1 | 5 | 10 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getArrival() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getDirection() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getFloor() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.getNextRequest() | 1 | 4 | 4 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.isDown(PersonRequest) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.isUp(PersonRequest) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.load() | 3 | 6 | 7 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.lookDown() | 4 | 2 | 4 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.lookUp() | 4 | 2 | 4 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.moveDown() | 1 | 2 | 3 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.moveUp() | 1 | 2 | 3 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.open() | 1 | 2 | 2 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.run() | 6 | 17 | 19 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setArrival(ArrayList
|
1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setDirection(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setFloor(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setInf(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setMaxContain(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setMoveTime(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setName(char) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setOpenTime(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.setSup(int) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.Elevator.unload() | 1 | 7 | 8 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.ElevatorBuild(Scheduler) | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.InitA() | 1 | 3 | 5 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.InitB() | 1 | 3 | 4 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.InitC() | 1 | 3 | 3 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.getElevatorA() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.getElevatorB() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.getElevatorBuild(Scheduler) | 1 | 1 | 3 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.getElevatorC() | 1 | 1 | 1 |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild.run() | 1 | 1 | 1 |
| Class | OCavg | WMC | |
| Main | 1 | 1 | |
| elevatorsystem.RequestInput | 2 | 4 | |
| elevatorsystem.Scheduler | 3.14 | 69 | |
| elevatorsystem.elevator.Elevator | 2.45 | 71 | |
| elevatorsystem.elevator.ElevatorBuild | 1.89 | 17 |
能夠看到，調度器的添加請求方法和拆分請求方法，以及電梯的run方法複雜度很高。結合代碼不難看出複雜度高的緣由。調度器的添加請求方法須要作這麼幾件事：
- 判斷電梯是否可直達，是否滿載，若是未滿載而且可直達則加入請求；
- 若是所有滿載則選擇一部可直達的電梯加入請求；
- 若是不可直達，則調用拆分請求方法進行指令拆分和添加。
這其中有很複雜的條件語句，因此方法複雜度略高。
至於電梯的run方法，是負責整個電梯運行邏輯的，因此複雜度略高也合乎情理。
SOLID原則分析
單一責任原則（SRP）
筆者的設計符合SRP原則，輸入類只負責輸入，電梯的Builder類只負責生成電梯，電梯只負責運行已收到的請求，調度器只負責接收和拆分請求，並分配給不一樣的電梯。
開放封閉原則（OCP）
筆者在此次做業中保留了對更多電梯的可擴展性，經過ElevatorBuild類可進行擴展。可是本次做業個人調度器是每一個電梯一個請求隊列，因此擴展起來比較麻煩，我想若是設計成全部電梯共用一個請求隊列的話，應該會更加便於擴展。
Bug分析
公測
本次公測筆者的程序炸了不少點，緣由是有一個條件語句加錯了位置，更改後可穩定經過所有測試點。
互測
筆者找到其餘同窗不少bug，有程序沒法結束的，有電梯超載的，有運行時間過長的，還有乘客未送到指定位置的。畢竟是C組，這麼多bug也就不足爲奇了。
總結
多線程設計讓我明白瞭如下幾點：
- 必定要充分思考之後再動手寫代碼，否則在多線程設計中出了bug是很難調試的。代碼不規範，debug兩行淚。
- 不要盲目地去使用鎖，synchronized當然好用，可是也不能濫用，要明確鎖的是哪一個對象，哪一個類。synchronized使用也是有技巧的，有時候一個方法裏面只須要鎖住一個對象就能夠，不必把整個方法都鎖起來，這樣會形成效率的下降。
- 每寫好一個版本後，都須要對應充分的測試，一個優秀的工程設計師是兼顧正確性和高性能的，不要爲了追求一點點的性能而在設計上產生漏洞，更不要目測程序沒問題就不去作充分的測試。這是我在第三次做業中學到的，沒測試充分，致使bug沒被發現，因此炸掉了強測。
但願在之後的學習中，我能夠更好地掌握測試方法，寫出更加完美的程序。
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