面试题破解之一_银行业务调度系统
模拟实现银行业务调度系统逻辑，具体需求如下：
· 银行内有6个业务窗口，1 - 4号窗口为普通窗口，5号窗口为快速窗口，6号窗口为VIP窗口。
· 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：
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）。
· 各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务。
· 当VIP（6号）窗口和快速业务（5号）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。
· 不要求实现GUI，只考虑系统逻辑实现，可通过Log方式展现程序运行结果。
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刚看到这个系统的需求，脑袋里一片混乱，不知如何去实现，感觉这面试题好难啊。
由于经验缺乏，不能把这个问题模型化。里面怎么面向对象设计和怎么问题分析都不能把握。
学了那么长时间的面向对象了，到实际问题应用的时候，就不知所措了。学东西就是为了应用。学了不会应用实际，说明自己还得再努力了。
问题来源于生活，应该多多观察生活这对解决问题有很大的好处。能把问题分析透彻，逻辑思路清晰，会应用到实际，代表一种很强大的能力。
我现在所需要的就是这样的能力，这还需要多多积累经验和学习。
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看了张孝祥老师的讲解使用面向对象设计把复杂问题简单化，条理清晰，讲的很精辟。
下面跟张老师学学思路和解题步骤。
· 面向对象的分析和设计：
（一）有三种对应类型的客户：VIP客户，普通客户，快速客户，异步随机生成各种类型的客户，各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务。
首先，经常在银行办理业务的人更有利于理解本系统，例如，我经常陪老婆跑银行，对银行的这个业务算是比较熟悉了，我知道每一个客户其实就是由银行的一个取号机器产生号码的方式来表示的。所以，我想到要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，我想到本系统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。
（二）各类型客户在其对应窗口按顺序依次办理业务 ，准确地说，应该是窗口依次叫号。
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。
如果我不是多次亲身经历银行的这种业务，再加之积累了大量面向对象的应用开发经验，我也不知道能否轻松进行这种设计，能否发掘出其中隐含的对象信息，我真说不出具体的经验是什么，就是日积月累出来的一种感觉。
（三）类图:
把问题进行面向对象的分析，就能把那么复杂的一个问题给主要简化为3个模块。
面向对象设计把握一个重要的经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。
再牢牢掌握几个典型的案例就可以了：人在黑板上画圆，列车司机紧急刹车，售货员统计收获小票的金额，你把门关上了等。
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1、设计NumberManager类
1.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和获取马上要为之服务的号码的方法，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。
代码实现：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//号码管理器
public class NumberManager {
private int lastNumber = 0;//上一次返回的号码
private List queueNumbers = new ArrayList();
/**
* 由于是不同的线程在调用这个对象上的generateNewNumber和fetchNumber方法
* 这两个线程访问了相同的数据queueNumbers，就会出问题。所以就要让这两个方法实现互斥--synchronized
* */
//客户来了就调用这个方法
public synchronized Integer generateNewNumber(){
queueNumbers.add(++lastNumber);//来了一个新客户，添加号码到集合
return lastNumber;
}
public synchronized Integer fetchNumber(){//服务窗口取号，该为哪个客户进行服务了。
if(queueNumbers.size()>0){
return (Integer)queueNumbers.remove(0);//取正在排队的号码的第一个
}else{
return null;//如果没有号码则返回null
}
}
}
2、设计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。
因为在这个NumberMachine中，普通、快速和VIP客户的号码管理器每个号码管理器只需要一个实例对象就够了。
代码实现：
//管理 号码管理器 的机器
//能返回3个号码管理器
public class NumberMachine {
//采用单例设计模式
private NumberMachine(){}
private static NumberMachine instance = new NumberMachine();
public static NumberMachine getInstance(){
return instance;
}
private NumberManager commonManager = new NumberManager();//普通客户的号码管理器
private NumberManager expressManager = new NumberManager();//快速客户的号码管理器
private NumberManager vipManager = new NumberManager();//VIP客户的号码管理器
public NumberManager getCommonManager() {
return commonManager;
}
public NumberManager getExpressManager() {
return expressManager;
}
public NumberManager getVipManager() {
return vipManager;
}
}3、设计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。这是在后面编码时重构出来的。
public enum CustomerType {
COMMON,EXPRESS,VIP;
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;
}
}4、
设计
Constants类
定义三个常量：MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME、COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME。
MAX_SERVICE_TIME、MIN_SERVICE_TIME分别表示务办理时间最大值和最小值。
COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME表示生成普通客户时间间隔。（也就是每隔多少时间来一个新普通客户来取号）
代码实现：
public class Constants {
//<span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: 宋体; font-size: 14px; line-height: 26px;">办理业务时间最大值</span>
public static int MAX_SERVICE_TIME = 10000; //10秒！
public static int MIN_SERVICE_TIME = 1000; //1秒！
/*每个普通窗口服务一个客户的平均时间为5秒，一共有4个这样的窗口，也就是说银行的所有普通窗口合起来
* 平均1.25秒内可以服务完一个普通客户，再加上快速窗口和VIP窗口也可以服务普通客户，所以，
* 1秒钟产生一个普通客户比较合理，*/
public static int COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME = 1;
}5、设计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。
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.logging.Logger;
/**
* 没有把VIP窗口和快速窗口做成子类，是因为实际业务中的普通窗口可以随时被设置为VIP窗口和快速窗口。
* */
//服务窗口
public class ServiceWindow {
private static Logger logger = Logger.getLogger("cn.itcast.bankqueue");
//窗口是哪种类型的窗口，窗口类型只有3种，怎么表示只有3种的情况？--使用枚举
private CustomerType type = CustomerType.COMMON;//默认为普通客户服务的窗口
private int number = 1;//服务窗口号
public CustomerType getType() {
return type;
}
public void setType(CustomerType type) {//设置服务窗口的服务类型
this.type = type;
}
public void setNumber(int number){//设置服务窗口的号码
this.number = number;
}
//取号，为客户服务
public void start(){
//JDK1.5的新的线程方式。一个线程池。线程池里面只放了一个线程
Executors.newSingleThreadExecutor().execute(
new Runnable(){
public void run(){
//下面这种写法的运行效率低，最好是把while放在case下面
while(true){
switch(type){
case COMMON:
commonService();
break;
case EXPRESS:
expressService();
break;
case VIP:
vipService();
break;
}
}
}
}
);
}
//普通窗口的服务
private void commonService(){
String windowName = "第" + number + "号" + type + "窗口";
System.out.println(windowName + "开始获取普通任务!");
//取号，进行服务
Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().fetchNumber();
if(serviceNumber != null ){//
System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号普通客户服务");
int maxRandom = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;
//服务的时间1000-10000
int serviceTime = new Random().nextInt(maxRandom)+1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(serviceTime);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(windowName + "完成为第" + serviceNumber + "号普通客户服务，总共耗时" + serviceTime/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 serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().fetchNumber();
String windowName = "第" + number + "号" + type + "窗口";
System.out.println(windowName + "开始获取快速任务!");
if(serviceNumber !=null){
System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号快速客户服务");
int serviceTime = Constants.MIN_SERVICE_TIME;//快速客户办理业务所需时间为最小值
try {
Thread.sleep(serviceTime);//办理业务的过程通过线程Sleep的方式模拟
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(windowName + "完成为第" + serviceNumber + "号快速客户服务，总共耗时" + serviceTime/1000 + "秒");
}else{
System.out.println(windowName + "没有取到快速任务！");
commonService();
}
}
private void vipService(){
Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager().fetchNumber();
String windowName = "第" + number + "号" + type + "窗口";
System.out.println(windowName + "开始获取VIP任务!");
if(serviceNumber !=null){
System.out.println(windowName + "开始为第" + serviceNumber + "号VIP客户服务");
int maxRandom = Constants.MAX_SERVICE_TIME - Constants.MIN_SERVICE_TIME;
int serviceTime = new Random().nextInt(maxRandom)+1 + Constants.MIN_SERVICE_TIME;
try {
Thread.sleep(serviceTime);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(windowName + "完成为第" + serviceNumber + "号VIP客户服务，总共耗时" + serviceTime/1000 + "秒");
}else{
System.out.println(windowName + "没有取到VIP任务！");
commonService();//去为普通客户服务，若没有任务则休息
}
}
}6、设计MainClass类
用for循环创建出4个普通窗口，再创建出1个快速窗口和一个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。
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：
客户：普通客户：快速客户 = 1 ：6 ：3。
代码实现：
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.logging.Logger;
public class MainClass {
private static Logger logger = Logger.getLogger("cn.itcast.bankqueue");
public static void main(String[] args) {
//产生4个普通窗口
for(int i=1;i<5;i++){
ServiceWindow window = new ServiceWindow();
window.setNumber(i);
window.start();
}
//产生1个快速窗口
ServiceWindow expressWindow = new ServiceWindow();
expressWindow.setNumber(5);
expressWindow.setType(CustomerType.EXPRESS);
expressWindow.start();
//产生1个VIP窗口
ServiceWindow vipWindow = new ServiceWindow();
vipWindow.setNumber(6);
vipWindow.setType(CustomerType.VIP);
vipWindow.start();
//普通客户拿号
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getCommonManager().generateNewNumber();
/**
* 采用logger方式，无法看到直观的运行效果，因为logger.log方法内部并不是直接把内容打印出出来，
* 而是交给内部的一个线程去处理，所以，打印出来的结果在时间顺序上看起来很混乱。
*/
//logger.info("第" + serviceNumber + "号普通客户正在等待服务！");
System.out.println("第" + serviceNumber + "号普通客户正在等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME, //VIP客户：普通客户：快速客户 = 1 ：6 ：3。
TimeUnit.SECONDS);
//快速客户拿号
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getExpressManager().generateNewNumber();
System.out.println("第" + serviceNumber + "号快速客户正在等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 2, //VIP客户：普通客户：快速客户 = 1 ：6 ：3。
TimeUnit.SECONDS);
//VIP客户拿号
Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
Integer serviceNumber = NumberMachine.getInstance().getVipManager().generateNewNumber();
System.out.println("第" + serviceNumber + "号VIP客户正在等待服务！");
}
},
0,
Constants.COMMON_CUSTOMER_INTERVAL_TIME * 6, //VIP客户：普通客户：快速客户 = 1 ：6 ：3。
TimeUnit.SECONDS);
}
}
程序运行效果：
