基于Java实现(GUI)电梯调度系统(操作系统作业)【100012821】

# 电梯调度 ###### 操作系统第一次作业 ## 项目介绍 ### 1. 背景 - 本项目为某栋共20层，拥有五部互联电梯的楼编写电梯调度算法（楼层和电梯数可在代码中设置） - 20层楼，每层楼有上下两个按钮（底楼的向下和顶楼的向上按钮为禁用状态） - 5部电梯，每部电梯内部有所有楼层按钮 ### 2. 开发和运行 - 使用 `java` 进行开发 - 运行：在根目录下运行命令 - ```shell java -jar App.jar ``` ## 具体实现 ### 1. 电梯运行 - 电梯类拥有一个状态变量 `state` ，代表电梯运动方向，其有三个取值为 `up` 、 `down` 和 `free` - 电梯类还拥有一个布尔变量 `arriveFloor` ，代表电梯是否到达任务楼层，即电梯是否处于停靠状态 - 电梯内部按钮按下后将对应楼层添加为任务楼层，具体操作如下： - 将该楼层标记为任务楼层 - 如果电梯处于 `free` 状态，任务楼层若大于当前楼层则置 `state` 为 `up` ，否则置为 `down` - 若任务楼层等于当前楼层，则执行开门操作并修改状态（修改状态的方法在下面） - 电梯类中计时器会每隔 **1800ms** 检查一次电梯状态，根据电梯状态执行一下四种不同的指令： - `arriveFloor` 为 `true` ，则将 `arriveFloor` 置为 `false` ，并修改部分数据，执行关门操作 - 状态为 `up` ，电梯向上一层 - 状态为 `down` ，电梯向下一层 - 状态为 `free` ，执行空操作 - 电梯每向下或向上移动一层后，都会检查该层是否为本电梯的任务楼层，如果是则执行开门操作并修改状态，**修改状态** 的方法如下： - 若没有剩余任务，则修改状态为 `free` - 若有剩余任务，且当前状态为 `up` ，判断剩余任务中最高楼层是否大于本楼层，是则继续保持 `up` 状态，否则修改状态为 `down` - 若有剩余任务，且当前状态为 `down` ，修改方法与上面相反即可 ### 2. 调度算法 - 外部调度中，**基本思想** 为将任务转化为电梯内部任务进行调度 - 为调度准确，在电梯类中添加一个变量 `order` 代表电梯执行的外部指令的方向。即电梯在 `free` 状态接受外部任务时，`order` 取决于外部任务按钮的方向而不是电梯实际运动方向，其他情况下 `order` 与 `state` 相同 - 调度的原则如下： - 电梯不响应 **与其运行方向相反** （即 `state` ）的请求。例如上行的电梯不会相应向下的请求 - 电梯不响应与其在 `free` 状态下已接受的外部指令方向（即 `order` ）相反的请求。即 **正在响应下降请求的上升电梯不响应上升请求，正在响应上升请求的下降电梯不响应下降请求** - **上升电梯不响应比电梯当前楼层低的上升请求，下降电梯不响应比电梯当前楼层高的下降请求** - 在满足上述要求的电梯中寻找 **距离最近** 的电梯，如果距离相同选择非 `free` 状态的电梯 - 暂时不能被响应的请求加入未处理的请求任务列表中，每隔 **1000ms** 检查清理一次 ### 3. 实现细节 - 电梯类 Elevator ```java public class Elevator { ... private ElevatorView view = new ElevatorView(this); private boolean []floorButtonPressed = new boolean[Floor.totalFloor + 1]; private int []outJobDirection = new int[Floor.totalFloor + 1]; private Timer timer; private TimerTask timerTask; private Floor floorView; private int state; // 电梯接受外部任务后order和state可能不一致 private int order; private int tempState; private boolean changeOrder; private int floor; private int maxJob; private int minJob; private boolean arriveFloor; ... } ``` - 电梯类主要函数 | 函数名 | 作用 | 代码位置 | | :----------------: | :----------------------------------------------: | :-------------------------: | | void start() | 每隔 **1800ms** 调用一次，根据状态来执行不同指令 | Elevator.java(line 199-218) | | void addJob(int f) | 添加任务（外部任务也会被转化为内部任务添加） | Elevator.java(line 175-197) | | void finishJob() | 当前到达楼层为任务楼层，修改状态，完成任务 | Elevator.java(line 236-292) | - Floor类外部调度函数 ```java private boolean schedule(int floor, int direction, boolean fromLookUp) { int adverseDirec = Elevator.up + Elevator.down - direction; int distance = totalFloor + 1; int elevatorId = -1; // 寻找最合适点电梯接受该任务 for (int i = 0; i < Elevator.totalElevator; ++i) { int d2 = Math.abs(floor - elevators[i].getFloor()); // 如果电梯已经上行/下行至该楼层且不是停靠状态跳过该电梯 // 如果电梯为非free状态且其所在楼层在要求楼层与direction相反的方向跳过该电梯 // 如果电梯运行方向与需求方向相反则跳过该电梯 if ( (d2 == 0 && (elevators[i].getState() == direction && !elevators[i].isPause())) || (elevators[i].getState() == Elevator.up && floor < elevators[i].getFloor()) || (elevators[i].getState() == Elevator.down && floor > elevators[i].getFloor()) || elevators[i].getState() == adverseDirec || elevators[i].getOrder() == adverseDirec ) { continue; } // 选距离更小者 if (d2 < distance) { distance = d2; elevatorId = i; // 若距离相等 选择非free状态的电梯 } else if (d2 == distance) { if (elevators[i].getState() == direction) { elevatorId = i; } } } // 若没找到合适的电梯则将其加入任务列表 if (elevatorId == -1) { if (!fromLookUp) { switch (direction) { case Elevator.up: noDispatchedJob.add(floor); break; case Elevator.down: noDispatchedJob.add(floor + totalFloor); break; } } return false; } else { // 若找到了合适的电梯让其接受该任务 elevators[elevatorId].addOutJob(floo, direction); return true; } } ``` ## 运行演示 - 界面截图  - 运行截图