代码高性能异构分布式并行智能书店管理系统

C++ 代码高性能异构分布式并行智能书店管理系统

库存管理模块

功能: 管理书店的库存信息，包括书籍的增减、库存量查询等。 实现方式: 使用分布式数据库来管理库存信息，通过多线程处理查询和更新操作。

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <mutex>
#include <thread>

class Inventory {
private:
    std::unordered_map<std::string, int> books;
    std::mutex inventoryMutex;

public:
    void addBook(const std::string& book, int quantity) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(inventoryMutex);
        books[book] += quantity;
    }

    bool removeBook(const std::string& book, int quantity) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(inventoryMutex);
        if (books[book] >= quantity) {
            books[book] -= quantity;
            return true;
        }
        return false;
    }

    int getQuantity(const std::string& book) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(inventoryMutex);
        return books[book];
    }
};

int main() {
    Inventory inventory;
    std::thread addThread(&Inventory::addBook, &inventory, "C++ Programming", 10);
    std::thread removeThread(&Inventory::removeBook, &inventory, "C++ Programming", 5);

    addThread.join();
    removeThread.join();

    std::cout << "C++ Programming stock: " << inventory.getQuantity("C++ Programming") << std::endl;
    return 0;
}

订单处理模块

功能: 处理用户订单，包括订单创建、支付处理、发货等。 实现方式: 使用消息队列系统分发订单处理任务，并利用线程池并行处理订单。

#include <iostream>
#include <queue>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::queue<std::string> orderQueue;
std::mutex queueMutex;
std::condition_variable cv;

void processOrder() {
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
        cv.wait(lock, [] { return !orderQueue.empty(); });

        std::string order = orderQueue.front();
        orderQueue.pop();
        lock.unlock();

        std::cout << "Processing order: " << order << std::endl;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模拟订单处理时间
    }
}

int main() {
    std::thread worker1(processOrder);
    std::thread worker2(processOrder);

    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(queueMutex);
        orderQueue.push("Order 1");
        orderQueue.push("Order 2");
    }
    cv.notify_all();

    worker1.join();
    worker2.join();
    return 0;
}

推荐系统模块

功能: 根据用户的购买历史或浏览记录，推荐相关书籍。 实现方式: 使用协同过滤算法或基于内容的推荐算法，并进行分布式计算。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>

class RecommenderSystem {
public:
    std::vector<std::string> recommendBooks(const std::string& user) {
        // 简单的基于用户购买历史的推荐逻辑
        std::vector<std::string> recommendations;
        if (userPurchases.find(user) != userPurchases.end()) {
            recommendations = userPurchases[user];
        }
        return recommendations;
    }

    void addPurchaseHistory(const std::string& user, const std::string& book) {
        userPurchases[user].push_back(book);
    }

private:
    std::map<std::string, std::vector<std::string>> userPurchases;
};

int main() {
    RecommenderSystem recommender;
    recommender.addPurchaseHistory("user1", "C++ Programming");
    recommender.addPurchaseHistory("user1", "Design Patterns");

    std::vector<std::string> recommendations = recommender.recommendBooks("user1");
    std::cout << "Recommendations for user1:" << std::endl;
    for (const auto& book : recommendations) {
        std::cout << book << std::endl;
    }
    return 0;
}

用户管理模块

功能: 管理用户信息，包括用户注册、登录、权限管理等。 实现方式: 使用分布式缓存系统（如Redis）存储用户会话信息，并实现分布式身份验证。

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <mutex>
#include <string>

class UserManager {
private:
    std::unordered_map<std::string, std::string> users;
    std::mutex userMutex;

public:
    void addUser(const std::string& username, const std::string& password) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(userMutex);
        users[username] = password;
    }

    bool authenticate(const std::string& username, const std::string& password) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(userMutex);
        return users.find(username) != users.end() && users[username] == password;
    }
};

int main() {
    UserManager userManager;
    userManager.addUser("user1", "password1");

    if (userManager.authenticate("user1", "password1")) {
        std::cout << "Authentication successful!" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Authentication failed!" << std::endl;
    }
    return 0;
}

网络通信模块

功能: 管理模块之间的通信，包括数据传输、控制信号等。 实现方式: 使用gRPC或RESTful API进行模块间通信。

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>

using boost::asio::ip::tcp;

void server() {
    boost::asio::io_context io_context;

    tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), 12345));
    tcp::socket socket(io_context);
    acceptor.accept(socket);

    std::string message = "Hello from bookstore server!";
    boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(message));
}

void client() {
    boost::asio::io_context io_context;

    tcp::resolver resolver(io_context);
    tcp::resolver::results_type endpoints = resolver.resolve("127.0.0.1", "12345");

    tcp::socket socket(io_context);
    boost::asio::connect(socket, endpoints);

    char reply[128];
    size_t reply_length = boost::asio::read(socket, boost::asio::buffer(reply, 128));
    std::cout << "Reply: " << std::string(reply, reply_length) << std::endl;
}

int main() {
    std::thread serverThread(server);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 等待服务器启动

    std::thread clientThread(client);
    serverThread.join();
    clientThread.join();
    
    return 0;
}

系统监控模块

功能: 实时监控系统运行状态，包括性能、故障检测等。 实现方式: 使用Prometheus等监控工具，并配置Grafana进行可视化展示。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <prometheus/exposer.h>
#include <prometheus/registry.h>
#include <prometheus/counter.h>

void monitorSystem() {
    using namespace prometheus;

    Exposer exposer{"127.0.0.1:8080"};
    auto registry = std::make_shared<Registry>();

    auto& counter = BuildCounter()
                        .Name("bookstore_requests_total")
                        .Help("Total number of requests processed by the bookstore system")
                        .Register(*registry);

    auto& requests_counter = counter.Add({{"method", "GET"}});

    exposer.RegisterCollectable(registry);

    while (true) {
        requests_counter.Increment();
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); // 模拟请求处理
    }
}

int main() {
    std::thread monitorThread(monitorSystem);
    monitorThread.join();
    return 0;
}

这些模块构成了一个基础的异构分布式并行智能书店管理系统。实际项目中可能需要根据具体需求进一步优化代码并添加更多功能，如分布式存储、集群管理、容错处理等。

Python 代码高性能异构分布式并行智能书店管理系统

库存管理模块

功能: 管理书店的库存信息，包括书籍的增减、库存量查询等。 实现方式: 使用分布式数据库来管理库存信息，通过多线程处理查询和更新操作。

import threading

class Inventory:
    def __init__(self):
        self.books = {}
        self.lock = threading.Lock()

    def add_book(self, book, quantity):
        with self.lock:
            if book in self.books:
                self.books[book] += quantity
            else:
                self.books[book] = quantity

    def remove_book(self, book, quantity):
        with self.lock:
            if book in self.books and self.books[book] >= quantity:
                self.books[book] -= quantity
                return True
            return False

    def get_quantity(self, book):
        with self.lock:
            return self.books.get(book, 0)

# 示例使用
inventory = Inventory()
inventory.add_book("C++ Programming", 10)
print(f"C++ Programming stock: {inventory.get_quantity('C++ Programming')}")

订单处理模块

功能: 处理用户订单，包括订单创建、支付处理、发货等。 实现方式: 使用消息队列系统分发订单处理任务，并利用线程池并行处理订单。

import queue
import threading
import time

order_queue = queue.Queue()

def process_order():
    while True:
        order = order_queue.get()
        print(f"Processing order: {order}")
        time.sleep(1)  # 模拟订单处理时间
        order_queue.task_done()

# 启动多个订单处理线程
for i in range(2):
    threading.Thread(target=process_order, daemon=True).start()

# 示例订单放入队列
order_queue.put("Order 1")
order_queue.put("Order 2")

order_queue.join()  # 等待所有订单处理完成

推荐系统模块

功能: 根据用户的购买历史或浏览记录，推荐相关书籍。 实现方式: 使用协同过滤算法或基于内容的推荐算法，并进行分布式计算。

class RecommenderSystem:
    def __init__(self):
        self.user_purchases = {}

    def recommend_books(self, user):
        return self.user_purchases.get(user, [])

    def add_purchase_history(self, user, book):
        if user in self.user_purchases:
            self.user_purchases[user].append(book)
        else:
            self.user_purchases[user] = [book]

# 示例使用
recommender = RecommenderSystem()
recommender.add_purchase_history("user1", "C++ Programming")
recommender.add_purchase_history("user1", "Design Patterns")

print("Recommendations for user1:")
for book in recommender.recommend_books("user1"):
    print(book)

用户管理模块

功能: 管理用户信息，包括用户注册、登录、权限管理等。 实现方式: 使用分布式缓存系统（如Redis）存储用户会话信息，并实现分布式身份验证。

class UserManager:
    def __init__(self):
        self.users = {}
        self.lock = threading.Lock()

    def add_user(self, username, password):
        with self.lock:
            self.users[username] = password

    def authenticate(self, username, password):
        with self.lock:
            return self.users.get(username) == password

# 示例使用
user_manager = UserManager()
user_manager.add_user("user1", "password1")

if user_manager.authenticate("user1", "password1"):
    print("Authentication successful!")
else:
    print("Authentication failed!")

网络通信模块

功能: 管理模块之间的通信，包括数据传输、控制信号等。 实现方式: 使用gRPC或RESTful API进行模块间通信。

import socket
import threading

def handle_client(client_socket):
    request = client_socket.recv(1024)
    print(f"Received: {request.decode('utf-8')}")
    client_socket.send(b"Hello from bookstore server!")
    client_socket.close()

def server():
    server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    server.bind(("0.0.0.0", 12345))
    server.listen(5)
    print("Server listening on port 12345")

    while True:
        client_socket, addr = server.accept()
        print(f"Accepted connection from {addr}")
        client_handler = threading.Thread(target=handle_client, args=(client_socket,))
        client_handler.start()

def client():
    client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    client.connect(("127.0.0.1", 12345))
    client.send(b"Hello from client!")
    response = client.recv(4096)
    print(f"Received: {response.decode('utf-8')}")

# 示例使用
server_thread = threading.Thread(target=server, daemon=True)
server_thread.start()

time.sleep(1)  # 等待服务器启动

client_thread = threading.Thread(target=client)
client_thread.start()

client_thread.join()

系统监控模块

功能: 实时监控系统运行状态，包括性能、故障检测等。 实现方式: 使用Prometheus等监控工具，并配置Grafana进行可视化展示。

from prometheus_client import start_http_server, Counter
import time

# 创建一个Counter来跟踪处理的订单数量
order_counter = Counter('bookstore_orders_total', 'Total number of orders processed by the bookstore system')

def process_order(order):
    print(f"Processing order: {order}")
    time.sleep(1)  # 模拟订单处理时间
    order_counter.inc()

if __name__ == '__main__':
    # 启动一个HTTP服务器来暴露Prometheus指标
    start_http_server(8000)

    # 模拟订单处理
    while True:
        process_order("Order 1")
        process_order("Order 2")