java课程设计报告(模拟电梯系统)

Java课程设计报告

组号：第四组

课题名称：模拟电梯调度

班级：09计一

课题组成员姓名及学号：

09030101

课程设计日期：2011.6.20－2011.6.24

地点：秋白楼B720

一．正文

1）[课程设计目的与要求]

○1目的

掌握线程的应用及线程在多媒体中的使用，了解线程的运行机制和线程的新建、就绪、运行、挂起、死亡五种状态，对线程由新的认识和巩固。熟练java的动画编程，理解repaint()方法的调用过程及如何通过改写update()方法和双缓冲技术消除动画中出现的闪烁现象。理解java的容器和组件的应用。掌握java的事件处理机制：实现ActionListener接口，对事件源添加侦听器，实现actionPerformed()方法用以处理事件源所产生的事件。另外使组员能够针对具体的有一定代表性的小型综合应用类课题设计、分析，全面掌握面向对象的思想、JAVA语言的应用技巧、方法，从而使组员进一步理解和掌握利用JAVA开发综合系统的过程，学会用java开发工具，同时培养组员的合作意识和团队精神，培养学生对实际系统的采用面向对象的方法进行分析与设计能力，从而使学生提高JAVA语言运用与开发的综合能力。

○2需求分析

模拟电梯调度：有一栋三层的楼房，楼内有三个电梯。要求电梯实现可以正常上下，和到达目的楼层后即停留并且实现开门及关门动作。

电梯需有多层停留功能即：当对同一个电梯需要其在多层都有下客时，电梯要在有下客动作的楼层停留然后自动去下一个有下客动作的楼层，而不需要乘客在次发出请求。

电梯具有距离发出请求的楼层最近的电梯响应请求的功能即：当某一楼层有乘客需要使用电梯时，由距离该楼层最近的电梯去响应，而不是任意一个电梯都可以响应。（注：当存在距离该楼层最近的电梯且该电梯正在远离该楼层运动时该电梯不响应，当存在多个电梯距离该楼层最近时由编号低的电梯响应而不是全都响应。

2）[本人在课程设计中承担的任务]

在课程设计中我主要负责事件处理，并判断该事件是何种事件，需要做出怎样的响应。同时确定各电梯的工作状态，以及判断该事件是否应该得到响应若响应该事件那么应由哪一个电梯去响应。当然我所做的还有判断哪一个电梯距离发出请求的楼层最近，此时由距离该楼层最近的电梯响应请求，若距离最近的电梯处于远离该楼层的运动状态时则由下一个最近的电梯响应，若存在多个电梯距离最近，那么由编号低的响应。总的来说我的工作是考虑各种情况下给控制电梯各种动作（上、下、开门、关门、电梯响应、楼层）的变量赋予正确的值以实现电梯的正常运作。

3）[程序中使用的数据结构及符号说明]

由于电梯有三个楼层也有三层，所以要实现各电梯之间互不影响就需要由不同的变量去控制电梯的动作。这也是为什么程序中变量较多的原因。

下面是对本段程序中使用到得变量的解释说明：

Object str：获取的组件信息赋予str（按钮名）。

String st：获取的组件信息赋予st（按钮上的内容）。

int a,b,c：三个临时变量，主要用于记录各电梯当前位置（y1,y2,y3）与产生请求的楼层的差值，用以判断哪一个电梯距离该楼层最近。

int y1,y2,y3：记录各电梯的位置，同时通过加1减1控制电梯的上下，y1对应第一个电梯y2对应第二个电梯y3对应第三个电梯。

int number[]：记录电梯有效信息，有4个元素（本程序中第一个元素未用），number[1]=1时说明第一个电梯响应number[2]=2时说明第二个电梯响应

number[3]=3时说明第三个电梯响应。number[]值为0时未响应即电梯

未有动作。

int s：控制电梯的上下动作，s=1时电梯向上运动s=-1电梯向下运动。

int n1[],n2[],n3[]：记录各电梯中所响应的楼层信息，n1[]、n2[]、n3[]各对应一二

三号电梯，且各有三个元素各对应于一二三层楼。n1[]、n2[]、

n3[]中元素值为1说明对应楼层有响应即电梯到达该楼层时要停

留并开关门。值为0说明无响应。

boolean moving1，moving2，moving3：记录电梯的状态，moving1、moving2、moving3

各对应一二三号电梯。值为true时电梯处于动

作状态（上下或开关门），值为false时电梯处

于静止状态。

boolean open1,open2,open3：电梯的开门关门控制变量，open1、open2、open3各控

制一二三号电梯的开关门动作。值为true时允许电梯开

门，值为false时允许电梯关门。

int a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3：记录各电梯响应的楼层信息，与n1[],n2[],n3[]

用处差不多，但不可少。a1、a2、a3分别对应n1[0]、

n1[1]、n1[2]以此类推b,c对应n2,n3。其主要目

的是当电梯到达最后一个目的楼层后将电梯的有

效信息number[]的值设置为0。这是

n1[],n2[],n3[]无法做到的，应为在到达相应的目

的楼层后n1[],n2[],n3[]中的相应值也就设置为

0了。

Button bt1···：各组件（各楼层及各电梯的按钮）。

4）[程序流程图]

由于此程序中情况众多，因此流程图中的判断框较多也较复杂。下面给出一个较简单的流程图。

5）[程序运行时的初值和运行结果]

程序开始运行时，未点击任何按钮所以对于我的程序部分来说不存在初始值，只有y1=440,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,0,0}

此时三个电梯均处于第一层。

下面分几种情况分别说明一下程序实现的电梯调度的过程：

○1.若开始时点击bt1即第一层的up按钮，则通过计算得出三个电梯均距离第一层最

近，所以由一号电梯响应请求。此时open1=true，number[1]=1随即一号电梯门打开并关上，此时点击一号电梯上的楼层按钮，比如bt5即第三层。此时各变量值为：

S=1

y1=440,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=true,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,1},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,1,0,0}

随即电梯向上移动到达三楼后open1=true，number[1]=1开门并关门此时:

S=1

y1=140,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,0,0}

此时再点击bt1，则通过计算得出二号和三号电梯距离第一层最近，所以由二号电梯响应请求。此时open2=true，number[2]=2随即二号电梯门打开并关上，此时点击二号电梯上的楼层按钮，比如bt24即第二层。此时各变量值为：

S=1

y1=140,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=true,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,1,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,2,0}

随即电梯向上移动到达二楼后open2=true，number[2]=2开门并关门此时:

S=1

y1=140,y2=290,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,0,0}

此时点击bt21即第二层的up按钮，则通过计算的出二号电梯距离第二层最近，所以由二号电梯响应请求。此时open2=true，number[2]=2随即二号电梯门打开并关上，此时点击二号电梯上的楼层按钮，比如bt25即第三层。此时各变量值为：

S=1

y1=140,y2=290,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=true,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,0,1},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,2,0}

随即电梯向上移动到达三楼后open2=true，number[2]=2开门并关门此时:

S=1

y1=140,y2=140,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,0,0}

○2.若开始时点击bt1，，则通过计算得出三个电梯均距离第一层最近，所以由一号电

梯响应请求。此时open1=true，number[1]=1随即一号电梯门打开并关上，此时点击一号电梯上的楼层按钮，比如bt5即第三层。此时各变量值为：

S=1

y1=440,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=true,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,1},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,1,0,0}

随即电梯开始向上移动，若在一号电梯向上移动并且过了第二层但没到第三层时点击bt21即二楼的up按钮，则经过计算得到一号电梯距离二楼最近，但是由于一号电梯正处于远离二楼的运动状态中所以一号电梯不响应请求，由二号电梯响应，此时:

S=1

290

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=true,moving2=true,moving3=false

n1[]={0,0,1},n2[]={0,1,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,1,2,0}

随即二号电梯向上移动，显然一号电梯比二号电梯早到达目的楼层，当一号电梯到达目的楼层时open1=true,number[1]=1,open2=false,number[2]=2,一号电梯开门并关门此时：

S=1

y1=140,290

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=true,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,1,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,2,0}

当二号电梯到达目的楼层时open2=true,number[2]=2,此时二号电梯开门并关门此时：

S=1

y1=140,y2=290,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,0,0}

○3.若开始时点击按钮bt1，则由一号电梯响应请求此时open1=true，number[1]=1随

即一号电梯门打开并关上，此时点击一号电梯上的楼层按钮，比如bt5和bt4即第三层和第二层。此时各变量值为：

S=1

y1=440,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=true,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,1,1},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,1,0,0}

随即电梯开始向上移动，到达二楼后此时open1=true,number[1]=1，n[1]=1,n1[2]=1电梯开始开门并关门此时：

S=1

y1=290,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=true,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,1},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,1,0,0}

随即电梯又开始向上移动，到达三楼即最后一个目的楼层后open1=true,number[1]=1电梯开门并关门此时：

S=1

y1=140,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,0,0}

○4.若开始时点击bt22即第一层的down按钮，则通过计算得出三个电梯均距离第一层

最近，所以由一号电梯响应请求。此时open1=false，number[1]=1随即电梯开始向上移动，此时各变量值为：

S=1

y1=440,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=true,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,1,0},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,1,0,0}

到达二楼时open1=true,number[1]=1电梯开门并关门，此时点击二号电梯上的楼层按钮，比如bt3即一楼此时各变量值为：

S=-1

y1=290,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=true,moving2=false,moving3=false

n1[]={1,0,0},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,1,0,0}

随即电梯开始向下运动，到达一楼时open1=true,number[1]=1电梯开门并关门，此时：

S=-1

y1=440,y2=440,y3=440

open1=false,open2=false,open3=false

moving1=false,moving2=false,moving3=false

n1[]={0,0,0},n2[]={0,0,0},n3[]={0,0,0},number[]={0,0,0,0}

6）[代码分析]

int a=0,b=0,c=0;

str=e.getSource(); //获取所点击的按钮名

if(str==bt1) //发出请求的楼层是1楼

{

a=(y1-440); //计算一号电梯距离1楼得距离

if(moving1==true&&a<0) //一号电梯处于远离1楼得运动状态时a=1000即a=1000; 保证a最大

a=Math.abs(a);

b=(y2-440); //计算二号电梯距离1楼得距离

if(moving2==true&&b<0) //一号电梯处于远离1楼得运动状态时a=1000即b=1000; 保证b最大

b=Math.abs(b);

c=(y3-440); //计算二号电梯距离1楼得距离

if(moving3==true&&c<0) //一号电梯处于远离1楼得运动状态时a=1000即c=1000; 保证c最大

c=Math.abs(c);

}

if(str==bt21||str==bt22) //发出请求的楼层是2楼

{

a=(y1-290);

if(moving1==true&&a<0)

a=1000; //保证a最大

a=Math.abs(a);

b=(y2-290);

if(moving2==true&&b<0)

b=1000; //保证b最大

b=Math.abs(b);

c=(y3-290);

if(moving3==true&&c<0)

c=1000; //保证c最大

c=Math.abs(c);

}

if(str==bt32) //发出请求的楼层是3楼

{

a=(y1-140);

if(moving1==true&&a<0)

a=1000;

a=Math.abs(a);

b=(y2-140);

if(moving2==true&&b<0)

b=1000;

b=Math.abs(b);

c=(y3-140);

if(moving3==true&&c<0)

c=1000;

c=Math.abs(c);

}

st=e.getActionCommand(); //获取所点击的按钮的内容

if(st=="up")

{

t=1;

if(a>b) //进行比较最终得出a,b,c中的最小值

{

if(b>c)

number[3]=3; //若c最小则将3赋予number[3]即三号电梯响应请求if(b

number[2]=2;

if(b==c)

number[2]=2;

}

if(a

{

if(a>c)

number[3]=3;

if(a

number[1]=1;

if(a==c)

number[1]=1;

}

if(a==b)

{

if(a>c)

number[3]=3;

if(a

number[1]=1;

if(a==c)

number[1]=1;

}

以上的一段算法主要是确定当楼层有请求时由距离该楼层最近的电梯去响应该请求，若最近的电梯处于远离该楼层的运动状态则由另一个最近的电梯响应。

if(number[1]==1&&(str==bt32)) //一号电梯响应且请求楼层为三层

{

if(y1>140) //一号电梯在三楼以下

s=1; //一号电梯向上

n1[2]=1; //记录三楼有请求

}

if(number[2]==2&&(str==bt32)) //二号电梯响应且请求楼层为三层

{

if(y2>140)

s=1;

n2[2]=1;

}

if(number[3]==3&&(str==bt32)) //三号电梯响应且请求楼层为三层

{

if(y3>140)

s=1;

n3[2]=1;

}

以上一段程序主要是在当确定了响应请求的电梯后，找出请求发出的楼层。并通过判断电梯的位置来决定电梯是否需要向上或者向下到达该楼层，同时记录该楼层。这一段只是请求楼层为3楼时的代码，请求楼层为1楼2楼时的代码与其相似，这里就不再列出。

if((str==bt1)&&(y1==440||y2==440||y3==440)) //请求楼层为1楼，且有电梯处于该楼层

{

if(number[1]==1&&moving1==false) //若1号电梯响应且其处于静止状态

open1=true; //1号电梯允许开门

if(number[2]==2&&moving2==false) //若2号电梯响应且其处于静止状态

open2=true; //2号电梯允许开门

if(number[3]==3&&moving3==false) //若3号电梯响应且其处于静止状态

open3=true; //3号电梯允许开门

}

if((str==bt21||str==bt22)&&(y1==290||y2==290||y3==290)) //请求楼层为2楼，且有电梯处于该楼层

{

if(number[1]==1&&moving1==false)

open1=true;

if(number[2]==2&&moving2==false)

open2=true;

if(number[3]==3&&moving3==false)

open3=true;

}

if((str==bt32)&&(y1==140||y2==140||y3==140)) //请求楼层为2楼，且有电梯处于该楼层

{

if(number[1]==1&&moving1==false)

open1=true;

if(number[2]==2&&moving2==false)

open2=true;

if(number[3]==3&&moving3==false)

open3=true;

}

以上一段程序主要是考虑当在发出请求的楼层存在静止的电梯时，直接由该电梯响应请求并立即允许该电梯开门。

上面的程序是我负责的部分中较为重要的部分，当然我所编写的程序还远不止这些，其它的一些部分虽说没有以上的重要但也必不可少，其中也有一些对于特殊情况下的各变量的赋值。由于这些部分比较琐碎并且长度很大所以这里也不一一列出。

7) [小结与体会]

经过一个星期的努力，终于完成了模拟电梯调度。其实说完成也有点违心，我只道我比任何人都要了解这个模拟电梯调度程序到底还存在什么问题，运行过程中可能会出现什么样的情况。只不过因为时间和技术限制我没有能够进一步该处其中的错误。不过错误虽然任然存在但是并不影响程序的一般运行，很多时候程序还是可以正常运行的。

通过这个课程设计我发现其实实现一部电梯的正常上下及开关门动作还是很简单的，但要实现多部电梯在多层楼之间的正常动作却是比较复杂的，因为必须要保证电梯之间互不影响，就必须设置多个控制电梯动作的变量，且要时刻监视电梯的运动状态。与其它课题相比模拟电梯调度难的并不是各功能的实现，而是电梯在楼内的状态众多，需要编程者考虑的情况复杂，每一步都要给众多的用于控制各电梯动作的变量赋予正确的值才能使电梯正常运行。

其实至始至终都有一个问题困扰着我，那就是当两部电梯同时运动，若其中一部电梯到达了目的地进行开关门动作而另一部仍处于向上或向下运动时，由于开关门动作不可能与电梯运动速度一样，开关门需要再次调用sleep()方法减慢其动作。这样便使得一个电梯开门时另一个运动中的电梯会出现停滞不动或运动极其缓慢的情况。我想之所以会出现这样的情况是因为程序执行过程是顺序执行的而不能并行执行吧？所以即使我使用多个线程并且使用线程的方法同步也无法解决这个问题。如果我想的没有错，那么需要怎样才能解决这个问题呢？

不管怎样，课程设计还是如期完成。从中我当然获得了很多，至少在这个过程中遇到了问题之后还是通过思考解决了。这当然会提高我的java编程能力和积累更多的解决程序问题的方法。这个课题的完成是以小组为单位的，所以无论如何组内成员之间或多或少的都有合作，这也必然会增强我的团队协作能力。我想这也因该是我从中获益最重要的吧。