电梯运行模拟——三次作业总结

总体遵循的设计思路

逻辑解耦

电梯与调度器解耦

在我的三次电梯作业里，追求的目标都是让电梯运行与调度器分离，电梯只负责按照指令运行，目前的最终版本中，指令有UP、DOWN、OPEN、CLOSE、STILL、STOP六条。

楼层信息的存储和变更与电梯、调度器解耦

从第二次作业开始，我建立了Stage类，负责保存楼层信息；

建立了Instruction类，负责描述电梯运行的指令以及对应的Stage的变化，Instruction类中有一个枚举类型表示指令类型，一个IntFunction类型函数表示楼层索引的变化。

调度器运行流程解耦

从第二次到第三次，我的调度器的逻辑部分都是解耦成如下4个部分：

获取主请求，也就是分发指令的依据

根据主请求分发指令

推送指令和需要进入电梯人员到与电梯交互的数据单元

检测电梯返还人员，从本调度器处理队列中删除，第三次添加了：如果需要转乘，则重新插入顶层调度器

这是一个轮询机制，顺序循环并分发指令，控制电梯。

第一次电梯，蠢笨串行先到先得电梯

类方法复杂度表

Method

ev(G)

iv(G)

v(G)

"Main.main(String[])"

1

1

1

"elevator.Dispatcher.Dispatcher()"

1

1

1

"elevator.Dispatcher.getWaitingQueue()"

1

1

1

"elevator.Dispatcher.printQueue()"

1

1

1

"elevator.Dispatcher.run()"

1

3

4

"elevator.Elevator.Elevator(int|int|int)"

1

1

1

"elevator.Elevator.OutPersonThread.OutPersonThread(int|Vector)"

1

1

1

"elevator.Elevator.OutPersonThread.run()"

1

3

3

"elevator.Elevator.addPassenger(int|int)"

1

1

1

"elevator.Elevator.getStage()"

1

1

1

"elevator.Elevator.getStatus()"

1

1

1

"elevator.Elevator.moveDown()"

1

2

3

"elevator.Elevator.moveTo(int)"

1

5

5

"elevator.Elevator.moveUp()"

1

2

3

"elevator.Elevator.release()"

1

1

1

"elevator.ElevatorOutput.formatOutput(Format|int)"

2

2

4

"elevator.ElevatorOutput.formatOutput(Format|int|int)"

2

2

4

"elevator.Person.Person(int|int|int)"

1

1

1

"elevator.Person.getFrom()"

1

1

1

"elevator.Person.getId()"

1

1

1

"elevator.Person.getTo()"

1

1

1

"elevator.TransferPersonRequest.TransferPersonRequest(Dispatcher)"

1

1

1

"elevator.TransferPersonRequest.run()"

3

2

5

"util.MultiMap.MultiMap()"

1

1

1

"util.MultiMap.get(K)"

1

1

1

"util.MultiMap.put(K|V)"

1

1

2

"util.MultiMap.remove(K)"

1

1

1

"util.MultiMap.toString()"

1

1

1

可见的是，我的方法复杂度都很低，因为类也比较少，没什么衡量价值

第二次电梯，可捎带无限容量电梯

第二次电梯运作原理图

sequenceDiagram

main ->> Dispatcher : 启动计时器、电梯调度器，然后结束

transfer ->> Dispatcher : 传递人员请求；结束时发送Person.END

transfer ->> transfer : 输入流截止便关闭

Stage -->> Dispatcher : 拿到楼层信息，计算指令

Dispatcher ->> Elevator : 发送指令，如果是开门指令，则等待人员返还

Dispatcher ->> Stage : 在发送指令后变更楼层

Dispatcher ->> Elevator : 发送待上电梯人员

Elevator -->> Dispatcher : 返还待下电梯人员

Dispatcher ->>Dispatcher : 拿到END且处理队列为空时，发送指令关闭电梯，自己也退出轮询

从第二次电梯开始，我的电梯是按照如上的设计架构完成的，这是让我觉得比较舒服的架构设计，其设计方向是在于模拟，而不是为最优解设计的。

类方法复杂度表

Method

ev(G)

iv(G)

v(G)

"Main.main(String[])"

1

1

1

"machine.Dispatcher.Dispatcher()"

1

2

2

"machine.Dispatcher.exec(Instruction)"

1

7

7

"machine.Dispatcher.getNewInstruction()"

6

4

9

"machine.Dispatcher.getNewMajorRequest()"

8

4

11

"machine.Dispatcher.run()"

1

5

5

"machine.Dispatcher.updatePersonMap()"

1

3

3

"machine.elevator.Elevator.Elevator(ReentrantLock)"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.close()"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.move()"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.open()"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.run()"

2

5

8

"machine.elevator.Elevator.setOutsideQueue(MapVisitor)"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.setStage(Stage)"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.setToBeExec(List)"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.setToBeRemoved(Queue)"

1

1

1

"machine.elevator.ElevatorOutput.formatOutput(Format|int)"

2

2

5

"machine.elevator.ElevatorOutput.formatOutput(Format|int|int)"

2

2

4

"machine.elevator.Stage.Stage()"

1

1

1

"machine.elevator.Stage.Stage(int)"

1

1

2

"machine.elevator.Stage.apply(IntFunction)"

1

1

2

"machine.elevator.Stage.checkIndex(int)"

1

1

2

"machine.elevator.Stage.checkStage(int)"

3

1

3

"machine.elevator.Stage.getStage()"

1

1

1

"machine.input.Person.Person(int|int|int)"

1

1

2

"machine.input.Person.equals(Object)"

2

1

2

"machine.input.Person.getFrom()"

1

1

1

"machine.input.Person.getId()"

1

1

1

"machine.input.Person.getSide()"

1

1

1

"machine.input.Person.getStatus()"

1

1

1

"machine.input.Person.getTo()"

1

1

1

"machine.input.Person.transSide()"

1

1

2

"machine.input.TransferPersonRequest.TransferPersonRequest(Queue)"

1

1

1

"machine.input.TransferPersonRequest.run()"

3

2

4

"machine.input.TransferRequest.TransferRequest(PersonMap)"

1

1

1

"machine.input.TransferRequest.run()"

3

2

4

"machine.instr.Instruction.Instruction(Instr|IntFunction)"

1

1

1

"machine.instr.Instruction.getFunc()"

1

1

1

"machine.instr.Instruction.getInstr()"

1

1

1

"util.MultiMap.MultiMap()"

1

1

1

"util.MultiMap.get(K)"

1

1

1

"util.MultiMap.put(K|V)"

1

1

2

"util.MultiMap.removeByKey(K)"

1

1

1

"util.MultiMap.removeValue(K|V)"

1

2

2

"util.MultiMap.toString()"

1

1

1

"util.PersonMap.PersonMap()"

1

1

1

"util.PersonMap.getFromPerson(int|Status)"

2

2

2

"util.PersonMap.getToPerson(int|Status)"

2

2

2

"util.PersonMap.hasElement(Person)"

3

3

4

"util.PersonMap.isEmpty()"

5

4

7

"util.PersonMap.putPerson(Person)"

2

2

3

"util.PersonMap.removePerson(Person)"

2

4

4

"util.PersonMap.toEnd()"

2

2

2

"util.PersonMap.toString()"

1

1

1

可以看出加粗的三个方法复杂度较高，分别是获取主请求、根据主请求生成新命令、还有personMap的isEmpty方法。

获取主请求由于personMap的不合理，得在遍历时分别获取personMap的两个子map，即fromUp和fromDown两个map，所以复杂度很高。

根据主请求生成命令复杂度高跟上一个函数同理。

personMap的isEmpty方法就是因为personMap内部成员是4个map，对每一个都isEmpty然后与起来，复杂度就高了。

类复杂度表

Class

OCavg

WMC

"Main"

1.00

1

"machine.Dispatcher"

5.17

31

"machine.elevator.Elevator"

2.22

20

"machine.elevator.Elevator.Format"

n/a

0

"machine.elevator.Elevator.Status"

n/a

0

"machine.elevator.ElevatorOutput"

4.50

9

"machine.elevator.Stage"

1.67

10

"machine.input.Person"

1.38

11

"machine.input.Person.Side"

n/a

0

"machine.input.Person.Status"

n/a

0

"machine.input.TransferPersonRequest"

2.00

4

"machine.input.TransferRequest"

2.00

4

"machine.instr.InstrFac"

n/a

0

"machine.instr.InstrFac.Instr"

n/a

0

"machine.instr.Instruction"

1.00

3

"util.MultiMap"

1.33

8

"util.PersonMap"

2.44

22

可以看出，加粗的Dispatcher类和ElevatorOutput类复杂度较高，后者不说了，这个很难避免，前者复杂度高的原因是，目前大部分的逻辑处理部分在这一层，实现了轮询生成指令并分发，又有前述的两个方法加成，所以复杂度很高，当然，这个还与我的数据结构设计有一定的关系，personMap设计得很糟糕，如果改进数据结构并分离一些逻辑，想必复杂度会降下去的吧。

第三次电梯，可达楼层、运行速度和容量均不相同的多电梯

第三次电梯运作原理图

sequenceDiagram

main ->> Scheduler : 启动计时器、电梯调度器，然后结束

transfer ->> Scheduler : 传递人员请求

transfer ->> transfer : 输入流截止便关闭

Scheduler ->> Dispatcher : 启动三部电梯的调度器

Scheduler ->> Dispatcher : 发送人员请求

Dispatcher ->> Elevator : 启动电梯

Stage -->> Dispatcher : 拿到楼层信息，计算指令

Dispatcher ->> Elevator : 发送指令，如果是开门指令，则等待人员返还

Dispatcher ->> Stage : 在发送指令后变更楼层

Dispatcher ->> Elevator : 发送待上电梯人员

Elevator -->> Dispatcher : 返还待下电梯人员

Dispatcher -->> Scheduler : 返还需要转乘的人员请求

Scheduler ->> Dispatcher : 在电梯没有处理任务、scheduler没有处理任务且拿到END时，传递结束指令

这里实际上scheduler是给三个Dispatcher发送不同的人员请求但是为了说明的简易，只画了一个Dispatcher、Stage、Elevator组。

类方法复杂度表

Method

ev(G)

iv(G)

v(G)

"Main.main(String[])"

1

1

1

"machine.Scheduler.Scheduler()"

1

1

1

"machine.Scheduler.dispatchPerson()"

1

1

1

"machine.Scheduler.putPersonToElevator(Person)"

1

2

2

"machine.Scheduler.run()"

1

4

4

"machine.elevator.Dispatcher.Dispatcher(Stage，String，long，int，ReentrantLock)"

1

1

1

"machine.elevator.Dispatcher.exec(Instruction)"

1

5

5

"machine.elevator.Dispatcher.getNewInstruction()"

11

7

13

"machine.elevator.Dispatcher.getNewMajorRequest()"

1

3

5

"machine.elevator.Dispatcher.getPeopleMap()"

1

1

1

"machine.elevator.Dispatcher.run()"

1

5

5

"machine.elevator.Dispatcher.setToBePut(PeopleVector)"

1

1

1

"machine.elevator.Dispatcher.update()"

1

3

3

"machine.elevator.Elevator.Elevator(ReentrantLock，String，long，int)"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.close()"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.move()"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.open()"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.processInside()"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.processOutside()"

2

1

2

"machine.elevator.Elevator.run()"

2

5

8

"machine.elevator.Elevator.setOutsideQueue(MapVisitor)"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.setStage(Stage)"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.setToBeExec(List)"

1

1

1

"machine.elevator.Elevator.setToBeRemoved(Queue)"

1

1

1

"machine.elevator.Stage.Stage(int[])"

1

2

3

"machine.elevator.Stage.apply(IntFunction)"

1

2

2

"machine.elevator.Stage.checkIndex(int)"

1

1

2

"machine.elevator.Stage.couldStall()"

1

1

1

"machine.elevator.Stage.getStage()"

1

1

1

"machine.elevator.Stage.initStage(int)"

1

2

2

"machine.elevator.Stage.isReachable(int)"

1

1

1

"machine.elevator.Stage.isReachableByIndex(int)"

2

2

2

"machine.elevator.Stage.stageToIndex(int)"

3

1

4

"machine.elevator.Stage.toString()"

1

1

1

"machine.input.Person.Person(int,int,int)"

1

1

2

"machine.input.Person.equals(Object)"

2

1

2

"machine.input.Person.getDestination()"

2

1

2

"machine.input.Person.getFrom()"

1

1

1

"machine.input.Person.getId()"

1

1

1

"machine.input.Person.getSide()"

1

1

1

"machine.input.Person.getStatus()"

1

1

1

"machine.input.Person.getTo()"

1

1

1

"machine.input.Person.hashCode()"

1

1

1

"machine.input.Person.isOutside()"

1

1

1

"machine.input.Person.isUp()"

1

1

1

"machine.input.Person.needGetInside(int)"

1

1

2

"machine.input.Person.needGetOutside(Stage)"

3

2

3

"machine.input.Person.setMid(Stage,Stage)"

6

6

12

"machine.input.Person.toString()"

1

1

1

"machine.input.Person.transSide()"

1

1

2

"machine.input.Person.wantOne()"

3

4

7

"machine.input.TransferRequest.TransferRequest(PeopleVector,ReentrantLock)"

1

1

1

"machine.input.TransferRequest.run()"

3

3

5

"machine.instr.Instruction.Instruction(Type,IntFunction)"

1

1

1

"machine.instr.Instruction.getFunc()"

1

1

1

"machine.instr.Instruction.getType()"

1

1

1

"machine.output.Output.format(Format,int,String)"

2

2

5

"machine.output.Output.format(Format,int,int,String)"

2

2

4

"machine.util.PeopleMap.PeopleMap()"

1

2

2

"machine.util.PeopleMap.getCapcity()"

1

1

1

"machine.util.PeopleMap.getMap(Type)"

1

1

1

"machine.util.PeopleMap.getPerson(Type,int)"

1

1

1

"machine.util.PeopleMap.hasElement(Person)"

3

4

5

"machine.util.PeopleMap.isEmpty()"

1

2

2

"machine.util.PeopleMap.put(Type,Integer,Person)"

1

1

1

"machine.util.PeopleMap.putPerson(Person)"

3

2

5

"machine.util.PeopleMap.remove(Type,Integer,Person)"

1

1

1

"machine.util.PeopleMap.removePerson(Person)"

2

2

4

"machine.util.PeopleMap.toEnd()"

1

2

2

"machine.util.PeopleMap.toString()"

1

1

1

"machine.util.PeopleVector.PeopleVector()"

1

1

1

"machine.util.PeopleVector.putPerson(Person)"

1

2

2

"machine.util.PeopleVector.putPerson(Person,String)"

1

2

3

"machine.util.PeopleVector.toEnd()"

1

3

3

"util.MultiMap.MultiMap()"

1

1

1

"util.MultiMap.get(K)"

1

1

1

"util.MultiMap.isEmpty()"

1

1

1

"util.MultiMap.put(K,V)"

1

2

3

"util.MultiMap.removeByKey(K)"

1

1

1

"util.MultiMap.removeValue(K,V)"

1

2

2

"util.MultiMap.toString()"

1

1

1

"util.MultiMap.values()"

1

1

1

加粗的两个方法复杂度飘红了，还是蛮高的，一个是与之前一样的getNewMajorRequest方法，获取新的主请求，因为遍历对象，还有判断person的逻辑比较复杂，所以复杂度很高；

相比上回的改进是getNewInstruction方法复杂度已经没那么高了，因为将一部分逻辑引导到了person类中。

另一个是person类的setMid方法，其作用是设置person的中转目的地，因为拿取了两个stage对象并循环调用对象isReachable函数判断，所以复杂度较高，但并不是太高，只是刚刚超出。

类复杂度表

Class

OCavg

WMC

"Main"

1.00

1

"machine.Scheduler"

1.75

7

"machine.elevator.Dispatcher"

3.88

31

"machine.elevator.Elevator"

1.91

21

"machine.elevator.Elevator.Format"

n/a

0

"machine.elevator.Stage"

1.70

17

"machine.elevator.StageFac"

n/a

0

"machine.input.Person"

1.94

33

"machine.input.Person.Side"

n/a

0

"machine.input.Person.Status"

n/a

0

"machine.input.TransferRequest"

2.00

4

"machine.instr.Instr"

n/a

0

"machine.instr.Instr.Type"

n/a

0

"machine.instr.Instruction"

1.00

3

"machine.output.Output"

4.50

9

"machine.util.PeopleMap"

1.92

23

"machine.util.PeopleMap.Type"

n/a

0

"machine.util.PeopleVector"

1.50

6

"util.MultiMap"

1.38

11

Dispatcher类有点积重难返的意思，目前架构是这样了，当然，Dispatcher类完全可以把功能分散到其他类中，最后让他起组合搭桥的作用，就是把之前就描述的DIspatcher类的四个函数分离开来，变成新的类的处理逻辑，这样，应该可以显著减少他的复杂度把；

Person类WMC过高的原因是方法太多了，获取成员、判断进出、判断上哪一个电梯，这么多内容夹杂在一起，内部还有其他的工具函数，导致Person类复杂度很高，如果重构，可以把新的person类变成几个接口的组合，一个获取ID、FROM、TO的借口，一个判断进出相关工具函数的接口，或者单独开个类，处理人员是否需要进出和向上哪一个电梯的类，后者让person专职其责，也能降低复杂度，更好一点把。

Output类。。不用说了。

第三次电梯的所有类图景

作业bug分析

从架构上来说，我的程序在线程间的数据安全上，是没有问题的，所以bug主要出现在我某一个步骤没有完成，比如在写的过程中de出的一个bug，人从电梯里出来要从电梯内部的队列中删除，如果没有删除，导致一个人会出电梯数次，诸如此类，我犯得bug都是这样的错误，这些bug的主要原因是我的数据结构类设计的不够好，使用时头脑也不清晰，可变数据的坏处就在这，必须时时考虑数据该怎么变化迁移，或是添加或是删除。

除了上述说的，我还犯得的一个bug就是主请求选择bug，第三次电梯里，主请求选择没有考虑人满员的状况，选了outside的人，导致电梯日门，哭。/(ㄒoㄒ)/~~

多线程作业感想

我从表达式求导作业完成后，就一直比较在意这个问题，就是程序的架构，还有代码的复杂度，所以在电梯作业的编写中，我就一直做着我反复说的东西，就是分离分离再分离，将逻辑分散开来，当然，不能是随意地平行散列逻辑，应该是有所关联结构，按照层次化的方式构建起来的，不断将逻辑解耦，就是我在写程序中反复思考的内容，为此，我写这部分程序动辄删除或者重写，但是由于经验和能力的不足，依然没有设计出真正健壮、低耦合、复杂度低的架构，比如我的数据结构类，设计的还是让我很不满意，也增添了我其他使用该类的方法的复杂度，这是今后需要改进的，另外我的OO工程写得实在是太慢了，从周六晚写到周二早，第二次电梯第三次电梯都是这样，第一次也少不了多少，，还是小将想指挥全军，能力不足啊。