IMSc. HF - Liftrendszer¶

Bevezetés¶

A házi feladatban egy konzol alapú alkalmazást kell elkészíteni, mely egy liftrendszert szimulál, az Observer tervezési mintára építve.

A megvalósításért 7 IMSc pont szerezhető.

A házi feladat az Observer és Adapter tervezési minta ismeretére épít (lásd kapcsolódó tervezési minták előadásanyag).

A szükséges fejlesztőkörnyezetről itt található leírás. Ez egy konzolos alkalmazás, akár Linux/Mac környezetben is megvalósítható.

A beadás menete¶

Az alapfolyamat megegyezik a korábbiakkal. GitHub Classroom segítségével hozz létre magadnak egy repository-t. A meghívó URL-t Moodle-ben találod (a tárgy nyitóoldalán a "GitHub classroom hivatkozások a házi feladatokhoz" hivatkozásra kattintva megjelenő oldalon látható). Fontos, hogy a megfelelő, ezen házi feladathoz tartozó meghívó URL-t használd (minden házi feladathoz más URL tartozik). Klónozd le az így elkészült repository-t. Ez tartalmazni fogja a megoldás elvárt szerkezetét. A feladatok elkészítése után commit-old és push-old a megoldásod.
Ehhez a feladathoz érdemi előellenőrző nem tartozik: minden push után lefut ugyan, de csak a neptun.txt kitöltöttségét ellenőrzi. Az érdemi ellenőrzést a határidő lejárta után a laborvezetők teszik majd meg.

1. feladat - Liftrendszer alapok¶

Készíts egy Lift osztályt, mely egy emeletes ház felvonóját reprezentálja! A következő tagokkal rendelkezzen:

Floor tulajdonság: Aktuális emelet. Egész érték.
TargetFloor tulajdonság: Cél emelet. Egész érték.
Stairway tulajdonság: Lépcsőház száma, melyben a lift található. Egész érték. Egy lépcsőházban egy lift lehet (ezt nem kell validálni az alkalmazásban, de mindig így használjuk).
Call művelet: A lift hívására szolgál, beállítja a célemeletet a paraméterben magadott értékre.
Step művelet: A lift egy emelettel történő léptetésére szolgál (amennyiben az aktuális és célemelet nem egyezik: ha egyezik, nem csinál semmit). Véletlenszerű esetben - átlagosan kb. minden 5. lépés során - a lift ideiglenesen beragad: ez azt jelenti, hogy az adott lépés során nem vált emeletet a célemelet irányába.

Készíts egy LiftDoor osztályt, mely egy liftajtót reprezentál:

Konstruktor paraméterben lehessen megadni a lift objektumot, melyhez a lift tartozik, valamint azt, hogy az ajtó melyik emeleten helyezkedik el.
A liftajtó kijelzője mindig a liftjének aktuális emeletét mutatja, kivéve, amikor a lift az adott liftajtó szintjére érkezik. Ekkor, ha ez volt a célállomás, egy 'o' jelenik meg a kijelzőn (jelezve, hogy nyílik az ajtó), egyébként egy '*'.
A kijelzőhöz nem kell külön osztályt készíteni, a megjelenítésért a LiftDoor osztály felel.
Egy adott lifthez tartozó ajtók adatai egy oszlopban, egymás alatt (emelet sorrendjében) jelenjenek meg. Az 1. oszlopban az 1. lépcsőház, 2. oszlopban a 2. lépcsőház stb. lift/liftajtó adatok jelenjenek meg. Az oszlopok 20-as karakterszélességűek, így az 1. oszlop a 20-as, a 2. oszlop a 40-es stb. karakterpozícióban kezdődik. Az alábbi ábra illusztrálja az elrendezést két lift esetére (1. lift az első lépcsőházban, 2. lift a 2. lépcsőházban található):

Az ábra azt is illusztrálja, hogy a liftajtóknak milyen formában kell a kimenetet megjeleníteni (emelet után kettőspont, majd [ ] között a kijelző értéke).
A konzolra írás során a Console.SetCursorPosition műveletet érdemes használni az írási pozíció beállítására.
Egyszerűsítés: a Lift osztálynak nem kell tudnia, hogy hány szint tartozik hozzá, így nem szükséges erre vonatkozó validációkat sem megvalósítani.
Kulcsfontosságú, hogy a Lift osztály nem tudhatja, milyen más osztályok építenek az állapotára. Pl. esetünkben egyelőre a LiftDoor ilyen (később lesz más is). Vagyis a rendszernek könnyen bővíthetőnek kell lenni más osztályokkal, melyek a Lift működésétől/állapotától függenek, új ilyen osztály bevezetésekor a Lift osztályt nem szabad a későbbiekben módosítani. Ennek megfelelően a Lift - LiftDoor viszonyát az Observer mintára kell építeni.
A jövőben a továbbfejlesztés során lehetnek más Subject osztályok is, ezért be kell vezetni egy Subject ősosztályt a kódduplikáció elkerülésére (de a házi feladatban csak egy subject lesz).
A megoldás NEM építhet .NET event-ekre (ugyanezen osztályokkal/interfészekkel pl. Java nyelven is megvalósíthatónak kell lennie).

A liftrendszer konfiguráció összeállításért és a szimuláció futtatásáért egy LiftSystemModel osztály legyen a felelős. Ennek forráskódját alább megadjuk, ebből kell egy példányt a Main függvényben létrehozni, és a Run függvényét meghívni:

class LiftSystemModel
{
    int iterationCount = 0;

    Lift lift1 = new() { Stairway = 1 };
    Lift lift2 = new() { Stairway = 2 };

    public LiftSystemModel()
    {
        var a1 = new LiftDoor(1, lift1);
        var a2 = new LiftDoor(2, lift1);
        var a3 = new LiftDoor(3, lift1);
        var a4 = new LiftDoor(4, lift1);
        var a5 = new LiftDoor(5, lift1);

        var b1 = new LiftDoor(1, lift2);
        var b2 = new LiftDoor(2, lift2);
        var b3 = new LiftDoor(3, lift2);
        var b4 = new LiftDoor(4, lift2);
        var b5 = new LiftDoor(5, lift2);
    }

    public void Run()
    {
        while (true)
        {
            Step();
            Thread.Sleep(1000);
            iterationCount++;
        }
    }

    private void Step()
    {
        lift1.Step();
        lift2.Step();

        if (iterationCount == 0)
            lift1.Call(5);
        if (iterationCount == 2)
            lift2.Call(5);

        if (iterationCount == 6)
            lift1.Call(1);
        if (iterationCount == 9)
            lift2.Call(1);
    }

}

A fenti kód rövid magyarázata:

A modell két liftet tartalmaz, az egyik az 1., a másik a 2. lépcsőházban található.
A konstruktorban létrehozzuk a két lifthez az egyes emeleteken található ajtókat (mindkét lépcsőház 5 emeletes).
A Run egy végtelen ciklusban futtatja a szimulációt. A Step műveletben léptet, vár egy másodpercet, majd megnöveli az aktuális iterációszámot.
A Step hívódik minden iterációban. Ebben léptetjük mindkét liftet, és bizonyos iterációkban hívjuk a két liftet az 5. illetve 1. emeletre.

A következő mozgókép illusztrálja a működést:

2. Feladat - LiftController osztály bevezetése¶

Készíts el egy LiftController osztályt, mely egy adott liftre vonatkozóan folyamatosan meg tudja jeleníteni, mely szinten van és mely szintre hívták utoljára (ez a központi vezérlőterem számára hasznos).

Konstruktor paraméterben lehessen a lift objektumot megadni, melyhez a LiftController tartozik.
LiftSystemModel konstruktorában mindkét lifthez vegyünk fel egy-egy LiftController példányt.
Kulcsfontosságú, hogy a bevezetése során NE kelljen a Lift osztályt módosítani (az Observer mintának köszönhetően).
LiftController-ek a hozzájuk tartozó lift oszlopában a liftajtók alatt jelenítsék meg egy "->" előtt az aktuális, utána pedig a cél emeletet.

A megoldás illusztrálása:

3. feladat - Meglévő LiftMonitor osztály beillesztése¶

A feladat a liftek működési státuszáról információ megjelenítése. Emlékezzünk: a liftek véletlenszerű időközönként elakadnak, mint ahogy a korábbi leírásban szerepelt! Minden időpillanatban tudni szeretnénk, hogy egy lift működik (státusza "OK"), vagy el van akadva (státusza "stuck"). Ehhez rendelkezésre is áll az alábbi osztály:

class LiftMonitor
{
    int prevFloor;
    bool isPrevFloorInitialized;

    public void CheckLift(Lift lift)
    {
        Console.SetCursorPosition(lift.Stairway * 20, 13);
        if (lift.Floor == prevFloor && isPrevFloorInitialized)
        {
            Console.Write($"LiftMonitor: stuck!");
        }
        else
            Console.Write($"LiftMonitor: OK    ");

        prevFloor = lift.Floor;
        isPrevFloorInitialized = true;
    }
}

Vegyük fel a fenti osztályt!

Ettől a pillanattól feltesszük, hogy a fenti osztályt egy könyvtár formájában kaptuk meg, így forráskódja nem módosítható!

Illesszük be az Adapter minta segítségével a fenti osztályt a megoldásunkba:

A LiftMonitor osztály nem módosítható!
Kulcsfontosságú, hogy a beillesztése során NE kelljen a Lift osztályt módosítani (az Observer mintának köszönhetően). Tipp: a Lift akkor is kell értesítse a megfigyelőit, ha beragadás miatt nem váltott szintet, máskülönben a LiftMonitor nem tudja detektálni a beragadást.
LiftSystemModel konstruktorában mindkét lifthez vegyünk fel egy-egy monitorozást megvalósító objektumot.
Csak Object Adapter alapú megoldás fogadható el (Class Adapter nem).

A megoldás működésének illusztrálása:

2024-05-06 Szerzők