队列请求

        所谓队列请求,就是对命令对象进行排队,组成工作队列,然后依次取出命令对象来执行。多用多线程或者线程池来进行命令队列的处理,当然也可以不用多线程,就是一个线程,一个命令一个命令的循环处理,就是慢点。
        继续宏命令的例子,其实在后厨,会收到很多很多的菜单,一般是按照菜单传递到后厨的先后顺序来进行处理,对每张菜单,假定也是按照菜品的先后顺序进行制作,那么在后厨就自然形成了一个菜品的队列,也就是很多个用户的命令对象的队列。
        后厨有很多厨师,每个厨师都从这个命令队列里面取出一个命令,然后按照命令做出菜来,就相当于多个线程在同时处理一个队列请求。
        因此后厨就是一个很典型的队列请求的例子。
        提示一点:后厨的厨师与命令队列之间是没有任何关联的,也就是说是完全解耦的。命令队列是客户发出的命令,厨师只是负责从队列里面取出一个,处理,然后再取下一个,再处理,仅此而已,厨师不知道也不管客户是谁。
下面就一起来看看如何实现队列请求。
1:如何实现命令模式的队列请求
(1)先从命令接口开始,除了execute方法外,新加了一个返回发出命令的桌号,就是点菜的桌号,还有一个是为命令对象设置接收者的方法,也把它添加到接口上,这个是为了后面多线程处理的时候方便使用。示例代码如下:

/**  * 命令接口,声明执行的操作  */  public interface Command {      /**      * 执行命令对应的操作      */      public void execute();      /**      * 设置命令的接收者      * @param cookApi 命令的接收者       */      public void setCookApi(CookApi cookApi);      /**      * 返回发起请求的桌号,就是点菜的桌号      * @return 发起请求的桌号      */      public int getTableNum();  }

(2)厨师的接口也发生了一点变化,在cook的方法上添加了发出命令的桌号,这样在多线程输出信息的时候,才知道到底是在给哪个桌做菜,示例代码如下:

/**  * 厨师的接口  */  public interface CookApi {      /**      * 示意,做菜的方法      * @param tableNum 点菜的桌号      * @param name 菜名      */      public void cook(int tableNum,String name);  }

(3)开始来实现命令接口,为了简单,这次只有热菜,因为要做工作都在后厨的命令队列里面,因此凉菜就不要了,示例代码如下:

/**  * 命令对象,绿豆排骨煲  */  public class ChopCommand implements Command{      /**      * 持有具体做菜的厨师的对象      */      private CookApi cookApi = null;      /**      * 设置具体做菜的厨师的对象      * @param cookApi 具体做菜的厨师的对象      */      public void setCookApi(CookApi cookApi) {          this.cookApi = cookApi;      }      /**      * 点菜的桌号      */      private int tableNum;      /**      * 构造方法,传入点菜的桌号      * @param tableNum 点菜的桌号      */      public ChopCommand(int tableNum){          this.tableNum = tableNum;      }      public int getTableNum(){          return this.tableNum;      }      public void execute() {          this.cookApi.cook(tableNum,"绿豆排骨煲");      }  }

  还有一个命令对象是“北京烤鸭“,跟上面实现一样,只是菜名不同而已,所以就不去展示示例代码了。
(4)接下来构建很重要的命令对象的队列,其实也不是有多难,多个命令对象嘛,用个集合来存储就好了,然后按照放入的顺序,先进先出即可。
         请注意:为了演示的简单性,这里没有使用java.util.Queue,直接使用List来模拟实现了。
示例代码如下:

/**  * 命令队列类  */  public class CommandQueue {      /** * 用来存储命令对象的队列 */      private static List cmds = new ArrayList();      /**      * 服务员传过来一个新的菜单,需要同步,      * 因为同时会有很多的服务员传入菜单,而同时又有很多厨师在从队列里取值      * @param menu 传入的菜单      */      public  synchronized  static void addMenu(MenuCommand menu){          //一个菜单对象包含很多命令对象          for(Command cmd : menu.getCommands()){              cmds.add(cmd);          }      }      /**      * 厨师从命令队列里面获取命令对象进行处理,也是需要同步的      */      public   synchronized   static Command getOneCommand(){          Command cmd = null;          if(cmds.size() > 0 ){              //取出队列的第一个,因为是约定的按照加入的先后来处理              cmd = cmds.get(0);              //同时从队列里面取掉这个命令对象              cmds.remove(0);          }          return cmd;      }  }

 提示:这里并没有考虑一些复杂的情况,比如:如果命令队列里面没有命令,而厨师又来获取命令怎么办?这里只是做一个基本的示范,并不是完整的实现,所以这里就没有去处理这些问题了,当然出现这种问题,就需要使用wait/notify来进行线程调度了。
(5)有了命令队列,谁来向这个队列里面传入命令呢?
        很明显是服务员,当客户点菜完成,服务员就会执行菜单,现在执行菜单就相当于把菜单直接传递给后厨,也就是要把菜单里的所有命令对象加入到命令队列里面。因此菜单对象的实现需要改变,示例代码如下:

/**  * 菜单对象,是个宏命令对象  */  public class MenuCommand implements Command {      /**       * 用来记录组合本菜单的多道菜品,也就是多个命令对象 */      private Collection col = new ArrayList();      /**      * 点菜,把菜品加入到菜单中      * @param cmd 客户点的菜      */      public void addCommand(Command cmd){          col.add(cmd);      }      public void setCookApi(CookApi cookApi){          //什么都不用做      }      public int getTableNum(){          //什么都不用做          return 0;      }      /**      * 获取菜单中的多个命令对象      * @return 菜单中的多个命令对象      */      public Collection getCommands(){          return this.col;      }           public void execute() {          //执行菜单就是把菜单传递给后厨          CommandQueue.addMenu(this);      }  }

(6)现在有了命令队列,也有人负责向队列里面添加命令了,可是谁来执行命令队列里面的命令呢?
        答案是:由厨师从命令队列里面获取命令,并真正处理命令,而且厨师在处理命令前会把自己设置到命令对象里面去当接收者,表示这个菜由我来实际做。
        厨师对象的实现,大致有如下的改变:

  • 为了更好的体现命令队列的用法,再说实际情况也是多个厨师,这里用多线程来模拟多个厨师,他们自己从命令队列里面获取命令,然后处理命令,然后再获取下一个,如此反复,因此厨师类要实现多线程接口。

  • 还有一个改变,为了在多线程中输出信息,让我们知道是哪一个厨师在执行命令,给厨师添加了一个姓名的属性,通过构造方法传入。

  • 另外一个改变是为了在多线程中看出效果,在厨师真正做菜的方法里面使用随机数模拟了一个做菜的时间。

        好了,介绍完了改变的地方,一起看看代码吧,示例代码如下:

/**  * 厨师对象,做热菜的厨师  */  public class HotCook implements CookApi,Runnable{      /**      * 厨师姓名      */      private String name;      /**      * 构造方法,传入厨师姓名      * @param name 厨师姓名      */      public HotCook(String name){          this.name = name;      }         public void cook(int tableNum,String name) {          //每次做菜的时间是不一定的,用个随机数来模拟一下          int cookTime = (int)(20 * Math.random());          System.out.println(this.name+"厨师正在为"+tableNum  +"号桌做:"+name);          try {              //让线程休息这么长时间,表示正在做菜              Thread.sleep(cookTime);          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }          System.out.println(this.name+"厨师为"+tableNum  +"号桌做好了:"+name+",共计耗时="+cookTime+"秒");      }      public void run() {          while(true){              //到命令队列里面获取命令对象              Command cmd = CommandQueue.getOneCommand();              if(cmd != null){                  //说明取到命令对象了,这个命令对象还没有设置接收者                  //因为前面都还不知道到底哪一个厨师来真正执行这个命令                  //现在知道了,就是当前厨师实例,设置到命令对象里面                  cmd.setCookApi(this);                  //然后真正执行这个命令                  cmd.execute();              }              //休息1秒              try {                  Thread.sleep(1000L);              } catch (InterruptedException e) {                  e.printStackTrace();              }          }      }  }

(7)该来看看服务员类了,由于现在考虑了后厨的管理,因此从实际来看,这次服务员也不知道到底命令的真正接收者是谁了,也就是说服务员也不知道某个菜到底最后由哪一位厨师完成,所以服务员类就简单了。

        组装命令对象和接收者的功能后移到厨师类的线程里面了,当某个厨师从命令队列里面获取一个命令对象的时候,这个厨师就是这个命令的真正接收者。
        看看服务员类的示例代码如下:

/**  * 服务员,负责组合菜单,还负责执行调用  */  public class Waiter {      /**      * 持有一个宏命令对象——菜单      */      private MenuCommand menuCommand = new MenuCommand();      /**      * 客户点菜      * @param cmd 客户点的菜,每道菜是一个命令对象      */      public void orderDish(Command cmd){          //添加到菜单中          menuCommand.addCommand(cmd);      }      /**      * 客户点菜完毕,表示要执行命令了,这里就是执行菜单这个组合命令      */      public void orderOver(){          this.menuCommand.execute();      }  }

(8)在见到曙光之前,还有一个问题要解决,就是谁来启动多线程的厨师呢?
       为了实现后厨的管理,为此专门定义一个后厨管理的类,在这个类里面去启动多个厨师的线程。而且这种启动在运行期间应该只有一次。示例代码如下:

/**  * 后厨的管理类,通过此类让后厨的厨师进行运行状态  */  public class CookManager {      /**      * 用来控制是否需要创建厨师,如果已经创建过了就不要再执行了      */      private static boolean runFlag = false;      /**      * 运行厨师管理,创建厨师对象并启动他们相应的线程,      * 无论运行多少次,创建厨师对象和启动线程的工作就只做一次      */      public static void runCookManager(){          if(!runFlag){              runFlag = true;              //创建三位厨师              HotCook cook1 = new HotCook("张三");              HotCook cook2 = new HotCook("李四");              HotCook cook3 = new HotCook("王五");                //启动他们的线程              Thread t1 = new Thread(cook1);              t1.start();              Thread t2 = new Thread(cook2);              t2.start();              Thread t3 = new Thread(cook3);              t3.start();          }      }  }

(9)曙光来临了,写个客户端测试测试,示例代码如下:

public class Client {      public static void main(String[] args) {          //先要启动后台,让整个程序运行起来          CookManager.runCookManager();                    //为了简单,直接用循环模拟多个桌号点菜          for(int i = 0;i<5;i++){              //创建服务员              Waiter waiter = new Waiter();              //创建命令对象,就是要点的菜              Command chop = new ChopCommand(i);              Command duck = new DuckCommand(i);                //点菜,就是把这些菜让服务员记录下来              waiter.orderDish(chop);              waiter.orderDish(duck);                //点菜完毕              waiter.orderOver();          }             }  }

(10)运行一下,看看效果,可能每次运行的效果不一样,毕竟是使用多线程在处理请求队列,某次运行的结果如下:

 好好观察上面的数据,在多线程环境下,虽然保障了命令对象取出的顺序是先进先出,但是究竟是哪一个厨师来做,还有具体做多长时间都是不定的。