BUAA_OO_第二单元

BUAA_OO_2020_UNIT2

一、程序结构分析

• 第五次作业

  UML & Mertrics

  

  

  ​ 电梯的调度问题，实质上就是任务的请求与分配问题，笔者在第五次作业中采用简单的“生产者-消费者”模型，建立了Din线程作为生产者解析输入并增加运载请求，建立Elev线程进行输出，待处理数据由主控类Ctrl维护，并作为电梯“调度器”，前两者的操作由线程安全的Ctrl负责，后两次作业也延续这样的架构，事实是无需重构也应付得了本次迭代。但笔者请求队列与调度器一体化，且只有一级调度，导致主控类异常臃肿。

• 第六次作业

  UML & Mertrics

  

  

  ​ 仍是老三样，第六次作业中扩展功能比较容易实现，进行相关类的方法扩写，主要是实现多电梯线程，笔者Ctrl类的处理不是很好，下一次重写了Ctrl

• 第七次作业

  UML & Mertrics

  

  

  ​ 架构上没有大的改动，为实现换乘功能，笔者建立了MyReq类存储PersonRequst与乘客现处楼号，并面向过程根据换乘地图为各型电梯建立了楼层映射机制

二、Bug分析

• 第五次作业中主要遇到的是多线程初见的线程调度bug，主要是笔者当时没有找到精准的notify()条件，居然唤起了RUNNALBE的线程，由于Ctrl是共享的，导致输入被电梯线程阻塞，好在最终确定了进入wait()的条件。
• 第六次作业笔者体会到了线程安全问题在本单元的重要性，在处理电梯数目输入时，笔者竟然没用输入文档的ElevatorInput.getElevatorNum(),而是用(new Scanner(System.in)).nextInt(),System.in被输入接口与Scanner共享，导致输入缓冲区线程不安全，笔者这次属实拉了胯了，直接白给愉悦送走
• 第七次作业又出现了恶性bug,当C型电梯上的乘客想去楼4时，笔者直接给他送到楼3，但楼3只有C能去，B接不到，这次强测也是差点翻车了，不过三次作业笔者的整体结构还是可以的，通过严格控制synchronized语句块的分布与使用，三次作业除了这些bug也没有出现过死锁或是数据冒险啥的难以复现的bug

三、互测策略

• 第五次作业功能比较简单，只要保证简单的线程调度就只用考虑单电梯调度问题，可以输入30条从底楼到顶楼的数据测试他人是否完成了捎带
• 第六次没进互测，不过笔者认为可以从电梯超载与输入指令数最大化这两方面进行hack
• 第七次重点在于线程安全与换乘，可以输入仅1条需要换乘的指令，测试他人是否在换乘完成前相关电梯线程已退出，更可以围绕换乘问题，观察三类电梯楼号的定义域可以发现1,3,15是最特殊的3个换乘点，也可以枚举所有请求后排除直达请求进行换乘的完备hack

四、对象创建模式

• 第五次作业只建立了输入线程Din，电梯线程Elev，看到一些朋友把调度器也整成线程我是没想到的，Din负责向Ctrl输入数据，并在输入及结束后唤醒所有WAITING的Elev，Elev的结束条件是没有待调度请求并且Din在结束后设置了无输入的全局变量。具体调度策略方面，选用LOOK算法，但无论SCAN还是LOOK，都损失了一个方向上的请求信息，总感觉不太好。于是之后笔者就真香GREEDY了，打造了纯贪心的电梯调度与电梯间调度策略

• 第六次作业改动不多，主要是改变了Ctrl中的数据结构适配多部电梯，另外的重头戏就是电梯间调度，笔者在本次将单电梯改为贪心电梯，与同学交流中有的是用平均分配、随机分配来分派任务到各个电梯，但笔者还是采用了电梯间自由地贪心竞争策略。原因是，设想有两架Elev，一台空载，一台载有乘客，从同一楼号出发，对于某一请求而言，载人Elev因为电梯内请求而停靠或转向的平均概率更高，空载更有可能抢到请求。实际上载客越少越能直接相应电梯外请求，这有效减小某些电梯一直空转的几率，从而自动实现了优先级任务分配，提高了Elev并行率，每次上一个人也可以Thread.sleep(5)提高并行率。还有就是这样不用写二级调度了

• 第七次作业，鉴于要实现换乘，有必要维护需要换乘乘客的当前楼号，于是笔者新建了MyReq类改进PersonRequst,对于上文二、中notify了运行线程的bug，笔者也找到了安全方便的方案

  for (int i = 0; i < elevNum; i++) {
              if (elevs.get(i).getState().equals(Thread.State.valueOf("WAITING"))) {
                  synchronized (elevs.get(i)) {
                      elevs.get(i).notifyAll();
                  }
              }
          }//先判断是在wait()再notifyAll();
  

  同时要注意线程安全的坑，笔者是保证所有Elev最后一起DEAD的，防止要换乘的电梯早退

  解决线程设计后，烦人的换乘问题来了，各型电梯的楼号定义域A = [-3, 1] ∪ [15, 20],B = [-2, 15] - {3}，C = [1, 8] * 2 - 1，找到换乘点(A ∩ B) ∪ (A ∩ C) ∪ (B ∩ C) = (C - {3}) ∪ {-1, -2},笔者并不想写二级调度，就建立了地址转换，考虑Elev对MyReq的解析，我们只要在电梯A-C下完成MyReq在电梯内和在电梯外的楼号转换就行,实际上完成前者就行，若电梯内getToFloor()非法，就将目的地改为换乘路径最短的换乘点。电梯外的话，先假设上电梯，转换后若目标就是当前楼层，就保留原本目的地，否则直接上电梯。笔者真是懒死了，这类特定情境问题还是最好编程打表，别像笔者败在细节。

五、心得体会

​ 笔者本单元的作业效果并不理想，还是对于线程安全的理解不深，以及没有注重多线程程序设计中的细节问题导致bug，笔者还是对自己的调度器耿耿于怀，笔者理应实现队列，调度分离的，这样的调度器耦合度太高了。