寻找“洗碗机在工作”的解决方案

Question

我正在寻找适用于“洗碗机工作”问题的算法。

虽然能够将脏咖啡杯等放入其中是很棒的，但您很快就会遇到“菜肴状态如何？”困境。如果你走到厨房，你可以从洗碗机中取出菜肴，因为它们很干净而且没有放好吗？你可以把一个脏盘放在洗碗机里，还是会使干净的盘子无效？

这似乎是一个必须具有编程等效的问题。您有一个异步触发的共享进程，并将对象从一个状态移动到另一个状态。您需要能够在任何给定时间知道对象的状态。可以应用哪些算法？

我的开始选择是在洗碗机上创建一个“清洁”和“脏”的翻转标志。当洗碗机清空时，必须将其切换为“脏”，当它运行时必须切换到“清洁”。这个算法有问题吗？是否有更好/更少错误？

注意：请不要使用轮询时间表的算法......

Answer 1

当User线程想要将脏Dish放入干净的洗碗机中时，会出现问题中的主要问题。

解决方案很简单。创建另一个Dishwasher对象。

一个Dishwasher拿着脏盘子，等待清理它们，另一个拿着最近洗过的盘子。

当持有干净餐具的Dishwasher为空时，开始清洁另一个Dishwasher中的脏盘子。

此时，User个线程现在可以将脏菜放入干净的Dishwasher（现在为空）。

继续无限期地交替使用两个Dishwashers的角色。 User线程总是可以放弃脏盘而不需要KitchenCounterBuffer。

注意：此解决方案无法解决杯子饥饿问题。 User线程仍然可能阻止等待洗碗机完成清洁。

注意2：在Dishwasher为单身的受限制环境中，提供KitchenCounterBuffer以及DishwasherOperator来收集餐具并将KitchenCounterBuffer的脏菜放入Dishwasher。 KitchenCounterBuffer然后在上面的算法中扮演脏Dishwasher的角色。但是，这可能会导致User个线程抛出异常或死亡。

Answer 2

没有编程相关但它可能有助于解答您的逻辑问题...我的洗碗机有一个“清洁”灯，当你运行洗衣机时会出现。如果您只是短时间打开门（即取出一个干净的杯子），灯会一直亮着，但是如果您长时间打开门（有足够的时间清空洗衣机），灯会熄灭。 它并不完美，但它比前面的旗帜更可靠，必须被（有点健忘的）人类翻转。

Answer 3

我假设洗碗机中的所有物品必须干净或脏，但不能混合搭配。下面的解决方案强制执行该属性。如果没有，你的比喻就不太对了。

只需要几个互斥量即可。

你有四种状态。

• 洗碗机空了，你可以放脏盘子
• 洗碗机脏了，你可以放脏盘子
• 洗碗机运行时，不能放脏盘子或取出干净的盘子。
• 洗碗机清洁，你不能放脏盘子，可以去掉干净的。

你可以进一步折叠空虚和肮脏，因为你不关心差异。

• 如果您要插入某些内容，请等待DirtyMutex
• 当您想要开始洗涤时，您需要等待DirtyMutex，这样您就不会浪费水;）
• 洗涤结束后，您会发出CleanMutex信号
• 当您要清空洗碗机时，请等待CleanMutex
• 当洗碗机为空时，您会发出DirtyMutex信号

这假设您可以知道洗碗机什么时候是空的，如果没有，您需要在发信号DirtyMutex之前等待的ElementsInDishwasher的计数信号量。

Answer 4

我喜欢你的比喻，但潜在的问题让我担心。根据我的经验，精心设计的系统总是知道（通常含蓄地）你所指的那种状态。例如，共享资源队列中的资源可供其他进程使用 - 如果不是，则不会在队列中。或者，由工作线程修改的资源处于线程处理所处的任何状态 - 更重要的是，没有其他线程需要来知道它是“干净”还是“脏”。

有一些令人难以置信的有效设计模式，我还没有遇到（或发明:-)，但你所描述的有设计气味（或脏菜）的暗示，而不是有效的模式

Answer 5

也许Finite State Machine符合您要解决的问题？

Answer 6

只是制定一个规则，总是从洗碗机中取出干净的餐具，所以任何脏的东西都可以添加更多

Answer 7

看，这是程序性思维的问题。它将一切都变成了一个批处理过程，而这在异步的，事件驱动的世界中并不能很好地发挥作用。你需要开始担心状态，线程，竞争条件，持久性等等。

避免这些问题的解决方案是让所有菜肴都不可变。如果你需要一个脏盘子，你只需创建一个带有污垢的新实例。

如果获得一个干净的菜肴副本是一种常见的操作（听起来就像你的情况），你可以在Dish对象中添加一个.AsClean（）方法，它会自动为你返回一个干净的克隆。如果性能成为瓶颈，如果实例已经清理，可以通过返回this来优化。

当然，这假设您处于具有合理堆空间和自动垃圾收集的环境中。

Answer 8

我见过商用洗碗机通过隧道在传送带上送菜。你把脏盘子放在左边的架子上。你从右边的架子上取出干净的盘子。单个盘子的清洁/脏污状态与其在机器内的物理位置相对应。

这是一个完全不同的架构。使用标准洗碗机，您会将“清洁/脏”视为洗碗机的属性。 “清洁”意味着“不含脏菜”。使用传送式洗碗机，“清洁/脏”不是洗碗机的属性。

您可能不想切换到此体系结构，但如果这样做，请考虑通过并发阻塞队列连接的一系列处理对象。一道菜进入预冲洗机，出来，进入洗衣机，出来，进入烘干机，然后出来。

Answer 9

您只需要一个标志，如您所示（清洁/脏）。洗碗机通常已经提供了这种机制：（物理）锁定。

• 洗碗机开空，解锁
• 洗碗机已解锁，因此可能会将脏盘子放入其中
• 在运行洗碗机之前，它已锁定
• 跑步后，它仍然被锁定，表明里面的一切都很脏
• 如果您从中删除了某些内容，并且它不是最后一项，则重新锁定它

从软件的角度来说，锁只是能够将餐具放入洗碗机中 - 你知道根据它是否被锁定而被移除的菜是干净还是脏，但只能放一个菜如果它解锁了如果你拿最后一道菜，你就解锁了。

Answer 10

对此的一个简单解决方案是维护始终为真的不变量。这种不变量集的一个例子可以是：

• 如果洗碗机是空的/没有完全充满 - 所有餐具都很脏
• 如果洗碗机已满 - 那么所有餐具都是干净的。

对象的工作是与洗碗机交互以使这些不变量保持有序。如果有人在洗碗机中加入一个杯子并使其充满，他也必须将其打开，以便下一个到处的人会发现洗碗机已经满了，所有的杯子都是干净的。

Answer 11

在洗涤周期结束时，您是否可以让洗碗机自动弹出餐具？

这与Mark Lutton的想法相似，类似于将清洁过的菜肴推到已知清洁餐具的（可能是临时的）队列中，然后可以将它们出列。

Answer 12

这是因使用衰减技术而产生的设计问题 - 通过将设计的一部分更新为更高级的形式，您可以摆脱整个问题并节省时间，水和能源。

使用可食用的盘子？