OO博客作业2：第5-7周作业总结

Posted 2020-11-02 liqingyang

（1）从多线程的协同和同步控制方面，分析和总结自己三次作业来的设计策略及其变化。

第5次作业：多线程电梯

基本照搬了课件上“生产者-消费者”模型的设计策略，将InputHandler设计为生产者线程，将Scheduler设计为消费者线程，将RequestQueue设计为托盘。生产者与消费者的工作并发，提高效率。同时，每部电梯设计为一个线程，因为每部电梯的运行彼此不干扰。InputHandler, Scheduler由主线程创建，三部电梯由Scheduler负责创建，这样使得调度器可以获取电梯的状态。但这种策略并不是最优的。

第6次作业：文件监控

这大概是写得最失败的一次作业。

按课件方法构建了线程安全的SafeFile类。实现了同步化的访问文件状态、写文件方法。然而对于每个record型请求单独建一个文件写入，违背了训练初衷。

每个请求设计一个“监控器”线程，直接查看对应文件的状态，与指导书的设计思路差异较大。这使得程序难以应对path-changed等大规模变化。

总的来说，这次多线程之间没什么协同可言。同步控制也仅限于对文件状态的访问。

第7次作业：出租车调度

这次作业的设计策略基本照搬第5次作业。输入处理线程为生产者，调度器线程为消费者，请求队列为托盘。每辆出租车为一个线程，依然由调度器创建。

写了线程安全的SafeFile类用于输出文本文件。乘客请求、参与抢单的出租车信息由调度器负责写入，出租车运行情况由出租车线程负责写入，实现了线程协同。

 

（2）基于度量来分析自己的程序结构

1）OO程序代码度量

第5次作业：

类名	属性个数	方法个数	代码规模	main / run方法规模	点评
Elevate_5	0	1	27	17
Elevator	14	7	176	40	电梯控制逻辑复杂。
Floors	2	4	24
InputHandler	10	6	158	15	写得太随意，很多属性更适合作为局部变量。
Request	4		59
-CarryRequest	1	3
-FloorRequest	1	3
RequestQueue	6	4	56
Scheduler	7	8	209	40	保留了上次的调度器代码。
Tray	3	4	76

第6次作业：

类名	属性个数	方法个数	代码规模	main / run方法规模	点评
Detail	4	3	64
FileState	4	3	26
InputHandler	9	6	107		相似的问题
Monitor	8	2	60	30
SafeFile	2	15	110		为测试者写了较多的方法
Summary	4	3	64
TestDrive	0	1	15
TestThread
Trigger	3	8	94		设计有问题

第7次作业：

类名	属性个数	方法个数	代码规模	main / run方法规模	点评
_Point	2	7	40
CHandler	9	4	76	32
CityMap	4	4	114		算法代码比较长
FHandler	2	4	55
Queue	3	3	49
Request	3	3	24
SafeFile	2	5	57
Schedule	6	6	146	44	调度方法夹杂输出代码
Taxi	16	9	204	40	运行方法夹杂大量输出代码
TestDrive	0	1	18	12

3）各次作业的类图

第5次作业：由于指导书给出了上次电梯的参考类图，自己的设计基本遵循了指导书。但是Tray这个类没能发挥出应有的作用，只是单纯地缓存请求。更好的做法是同时缓存电梯状态，电梯运行时更新，调度器需要时读取。

第6次作业：写得很糟糕，有“面条代码”的嫌疑。对Monitor和Trigger两个类的职责没有明确，而且Summary和Detail的代码有大量重用。

第7次作业：很多地方参考借鉴了第5次作业（多线程电梯）。各个类的职责相对清晰。

4）UML的协作图（从上到下依次是第5，6，7次作业的图）

5）设计原则检查（仅针对第7次作业）

DIP (Dependency Inversion Principle)：高层次不依赖低层次。

程序有两个渠道获取输入，一是通过文本文件获取城市地图，二是通过控制台获取叫车请求。我的程序没有将这两种途径进行抽象和归纳，导致程序对输入方式变化的适应性不好。

命名：

在为类、实例变量命名时我尽可能遵循“顾名思义”，但是走向了另一个极端。我将一个记录点信息的类命名为“Point”，结果后来发现有java.awt.Point这个类，使用GUI时很不方便。无奈之下我将自己写的类改名为“_Point”，花了一部分时间改名字。在顾名思义的同时，也尽量不要取过于简单、大众化的名字，否则容易与JAVA类库重名，造成麻烦。

另外，eclipse建议包名首字母小写，类名首字母大写，作为初学者还是遵守得好。

 

（3）分析自己程序的bug

第5次作业：

所有的“正确请求测试多线程功能”样例均有错（公测未发现或是被发现bug）。

问题所在的类是Scheduler。

被发现了一个CRASH是由于想向文件写入结果，但文件已经关闭导致的。这暴露出我对于多线程同步控制尚未掌握，且自己构造的测试样例太宽松，很容易露出破绽。

从设计结构角度分析，我把所有的电梯调度方法全写入一个调度器类。Scheduler类的代码规模更是破了200行，远远超过其它类。

在总结课上，我才了解到有更加均衡的实现方式。总调度器只负责将请求分配给不同的电梯，而每部电梯对应一个专门的调度器负责排请求的执行先后顺序。这种方式显然更合适，既是遵循均衡原则，又符合实际的应用场景。

第6次作业：

对方没有进行公测，且没有发现bug，故不作分析。

第7次作业：

被发现了一个bug，为新增节点“等待状态下出租车的运行不具备随机性”。

问题所在的类为Taxi，方法为run_edge

这个bug被发现在情理之中，因为我曾经尝试过实现出租车的随机运行，但是失败了（出租车发生了瞬移）。最终改成了一版确定性运行的方法。

（4）分析自己发现别人程序bug所采用的策略

很多学生（包括我）在编写多线程程序时遇到的一个技术难点就是如何让程序正常结束（在eclipse下是在控制台上方看到<terminated>）。尽管这不是指导书的硬性要求，但是能够正常结束的程序势必带来更好的用户体验和更强的鲁棒性。如果被测者没有在readme中对程序的结束进行说明，或是说明能结束但实际上没实现的，则可以报告bug。

边界条件是在编程过程中需要着重考虑的。一些在实际情况中完全有可能出现，但编程者很难考虑到的测试点上往往容易发现bug。第7次作业我通过构造“乘客请求起始坐标正好是出租车所在位置”的样例，成功发现了别人的bug。

后期的作业不但注重程序正确性，而且对程序设计原则也提出了要求。测试者可以阅读被测代码，发现其中不符合设计要求的部分，予以扣分。

 

（5）心得体会

1）线程安全

在线程安全方面，重点是把握课上重点讲过的“生产者-消费者”模型，学会将共享对象的存取方法设置为同步化的，以及方法内部具体的写法。拿到指导书之后，在分析程序需要哪些对象、对象之间关系时，必须额外考虑哪些对象需要被共享的问题。无论是自己写被共享类的代码，还是包装为线程安全类，都要想清楚哪些方法需要保证原子性，并使用synchronized关键字。

2）设计原则

从第7讲开始，课后作业将程序设计原则也纳入了作业要求和互评范围。设计原则与程序的正确性没有直接的关系，而是为了让程序具有较好的可读性、可扩展性。在软件开发行业，用户需求发生变更是经常遇到的事件。遵循课上讲过的一些设计原则可以增强程序的可扩展性。在需求变更时，只需要对原有程序进行有限的修改，而不是推倒重来。自己在3次电梯作业中，后面的作业往往不能有效利用前面作业的代码，原因在于自己没有在一开始构造一个良好的设计，没有遵循设计原则。另一些原则是为了程序可读性，因为将来我们开发的程序只是一个大项目的一部分。不但要保证别人放心调用，而且最好在代码中清楚写出自己的逻辑。可能经过后面几次作业的训练，我能够更深入地理解设计原则。