OO第五到七次作业小结

Posted 2020-11-02 idealee

一、写在前面：

　　经过了前三次作业的试水，在第二阶段的三次作业中，因为多线程的引入，面向对象课程进入了需要摸着石头过河的“深水期”。犹记第五次作业发布恰逢清明假期，助教学姐语重心长地在通知板提示同学们早点开始，毕竟此次作业“拿下过往届很多同学的oo课程通宵首杀”。经过我的“实际体验”，多线程电梯的搭建过程实属不易。之后的IFTTT，再到出租车调度系统，都是基于多线程的进一步应用。攻克多线程设计的这个过程中的艰辛自然不必多说，相信每个同学都有着深刻的体会。不过从当初面对多线程的不知所措，再到现如今的基本理解并且可以不错的应用，这一阶段的三次作业确实起到了很大的帮助，其中的所思所想，多线程知识点应用上的认识，就在这里一同诉说吧！

 

二、第五次作业：

1.多线程的协同和同步控制策略

　　本次作业实现的是一套由3部电梯组成的多电梯调度系统，参照指导书提示，在本次作业实现过程中我共设计了三种线程——输入处理线程，调度器线程以及电梯线程，并且为了线程间的数据交换设计了托盘。

　　在托盘中，我设计了共计4个队列，分别对应三个电梯需要执行的指令队列和楼层请求队列。线程间运作的大概实现思路是，输入处理线程将有效输入送入托盘中队列，电梯内请求直接送入对应电梯队列。对于暂时未分配给具体电梯的楼层请求，调度器会不断扫描电梯的状态，在出现符合条件的电梯后，将此请求转移至特定电梯队列中。调度器会分别根据三个电梯的请求队列，再继承上次ALS的调度方式进行电梯调度，将特定指令传达给特定电梯进程执行。

 

2.度量分析

（类图）

（UML时序图）

（度量图总览）

（度量图部分细节）

　　分析：从圈复杂度和块嵌套深度可以看出，我的程序在电梯调度和输入处理上显得过于复杂。在实现这些功能时，确实仅仅是在一个方法中实现所有逻辑判断。并且很多流程直接写在run函数中，显得比较冗余，今后可以尝试将相似的功能写成对象内方法，并且精简run方法，提高可读性，减小复杂度。

　　托盘的数据量确实略多，基本上所有的数据交换都通过了一个大托盘。今后在不同线程数据交换的过程中可以考虑使用多个托盘，避免单个托盘过于复杂的问题。

 

3.自己程序的bug

01.

　　由于这是第一次对多线程程序的“试水”，本次程序在多线程调度层面出现了一些bug。具体体现为，在特定情况下，程序的运行结果可能正确亦可能错误。这个bug源自于对线程安全设计的不熟练，在开始设计时并没有得到足够的重视，最终导致了数据冲突等问题的出现，导致错误运行结果的出现。

02.

　　一种输出情况是，有多条指令在同一时间被执行，除原指令外的输出均相同。这里我想当然的认为同一时间同一个电梯最多仅能够处理两条指令，楼层指令和单个电梯指令。实际上楼层指令又分了上下，所以会出现同一时间处理三条指令的情况，这种情况在设计时并未考虑到，所以出现了调度层面的bug。

4.别人程序的bug

01.

　　线程运行的不确定性，在相同条件的输入下输出不同结果。这个和我的第一个问题类似，应该源自于对线程安全设计的不熟练。

02.

　　楼层请求的正确分配。问题应该出在调度器线程对于楼层请求的分配失误。

 

三、第六次作业

1.多线程的协同和同步控制策略

　　本次作业实现的是一个监控程序，即根据指令监控文件的变化并且做出相应的反应。除多线程外，我认为本次作业的着重点有二，对文件的处理监控以及线程安全设计。对于后者，我专门实现了SafeFile类对原本File类进行了再封装，使得原本可能发生冲突的类变为线程安全类，从源头上杜绝了数据冲突导致的错误。

　　整个程序含五种线程——输入处理，监控器，summary输出，detail输出以及用来改变文件状态的测试线程。输入处理线程将合法的输入送入托盘，并且启动相应的监控器线程。对于监控器线程，会不断扫描当前监控文件的状态，与上一次状态进行比对，若发现触发器被触发，则根据上次状态进行还原操作，或者通过托盘向summary或detail传递信息，进行输出。若监控对象为文件夹，每次扫描相当于是生成了包含一个目录内所有文件信息的“快照”，通过前后两次快照的比对进行操作。

2.度量分析

（类图）

（UML时序图）

（度量图总览）

 

（度量图部分细节）

　　分析：设计不足基本和上次相似，即线程run方法的冗余和托盘存储的数据量过大。

3.自己程序的bug

　　由于在进行IFTTT设计的那个星期时间比较紧张，导致本次程序设计出现了一个严重的bug，使得对目录进行监控的功能基本失效。后来证实，是在进行新老快照分享时出现了问题。我使用的是last和now两个数组存储两次快照的所有文件信息，在进行下一次扫描时，进行了”last=now”的操作。这一操作看似是将当前快照赋值到存储上一次快照的数组，实则是将两个数组的头指针指向了同一个位置，导致now和last不论发生什么变化都不会改变，最终导致目录监控的失效。

4.别人程序的bug

　　在进行测试时我观察到，别人程序在触发器为size-changed，处理方式为detail时，在detail文件中输出文件前后变化时，最后修改时间并没有发生任何改变。原因则在于前后信息的存储输出环节出现了失误。

 

四、第七次作业：

1.多线程的协同和同步控制策略

　　本次作业实现的是模拟出租车的乘客呼叫与应答系统。

　　程序中含三种线程，输入处理，出租车和请求。输入处理线程将合法线程送入托盘，并且启动定时为三秒的请求线程。请求线程从调度器(Tray)获取出租车状态，最终选定合适出租车，推送本请求。出租车按照所处状态以及收到的有效指令信息进行运动，并且和调度器进行数据交换。

2.度量分析

（类图）

（UML时序图）

（度量图总览）

 

（度量图部分细节）

　　分析：可以看到，除gui本身可能存在的不足外，圈复杂度和块嵌套深度高的问题集中体现在run()方法，问题大致和之前相同。需要在之后的设计中尽量予以避免。

3.自己程序的bug

　　在输入处理的时候，对于起始点和终点相同的请求。虽然进行了判错并进行了错误输出，但是忘记了标记flag，导致被当做有效指令被送到调度器，出现错误。

4.别人程序的bug

　　无

 

五、心得体会：

　　这一阶段的三次作业是对Java多线程应用的一个循序渐进的过程，主要体会如下：

1. 对于多线程程序，一个好的顶层设计很重要。
2. 在实现过程中必须理清逻辑，在必要的地方加锁，避免数据冲突，保证线程安全。
3. Debug时使用输出调试法。一个可行的方法是，在输出的时候输出实时状态，监控每一步的变化，这样比较容易找到问题所在。

 

六、结语：

　　还记得吴际老师在课堂上画过OO课下作业的难度曲线，这一阶段的作业难度最高，并且在多线程电梯处达到了峰值。情况基本如此，进行多线程电梯和IFTTT设计的过程都是很痛苦的，打车系统也算不上简单。但是，看到自己的程序能够作为一个整体，顺利运行的时候，真的是有一种莫大的成就感。我认为，之所以之后作业的难度不升反降，不是作业变简单了，而是我们在这个过程中不知不觉的收获了许许多多，正像破茧成蝶的过程一样，通过一次次的作业，实现我们的蜕变！

　　我们仍在途中！加油！