OO_JAVA_电梯运行模拟_单元总结
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
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<Integer| Person>)" | 1 | 1 | 1 |
| "machine.elevator.Elevator.setStage(Stage)" | 1 | 1 | 1 |
| "machine.elevator.Elevator.setToBeExec(List<Instruction>)" | 1 | 1 | 1 |
| "machine.elevator.Elevator.setToBeRemoved(Queue<Person>)" | 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<Person>)" | 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
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<Integer， Person>)" | 1 | 1 | 1 |
| "machine.elevator.Elevator.setStage(Stage)" | 1 | 1 | 1 |
| "machine.elevator.Elevator.setToBeExec(List<Instruction>)" | 1 | 1 | 1 |
| "machine.elevator.Elevator.setToBeRemoved(Queue<Person>)" | 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。
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