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系统设计:用Go构建停车场系统

来源:dev.to

时间:2024-11-11 18:40:08 222浏览 收藏

珍惜时间,勤奋学习!今天给大家带来《系统设计:用Go构建停车场系统》,正文内容主要涉及到等等,如果你正在学习Golang,或者是对Golang有疑问,欢迎大家关注我!后面我会持续更新相关内容的,希望都能帮到正在学习的大家!

在本文中,我们将介绍 go 中停车场系统的低级设计 (lld) 实现。我们将探索系统的不同方面,并了解每个组件如何与其余组件交互。此实现侧重于清晰度和现实世界的实用性,因此如果您想添加更多车辆类型、多种付款选项或现货预订等功能,您可以轻松扩展它。

该系统处理诸如管理停车楼层和停车位、停放车辆和处理付款等任务。我们还将确保它对于并发访问是线程安全的,因此如果我们需要将其扩展到更大的系统,它不会在压力下崩溃。


核心组件

我们的设计包括六个主要组成部分:

  1. 停车场 - 管理楼层和停车操作的主要入口点。
  2. 停车场 - 每层都有多个停车位,可停放不同类型的车辆。
  3. 停车位 - 代表可停放特定类型车辆的停车位。
  4. 停车票 - 跟踪进入/退出时间、停车费用和相关车辆。
  5. 支付系统 - 处理停车费计算和付款处理。
  6. 车辆类型 - 支持不同类型的车辆(汽车、货车、卡车和摩托车)。每种类型的每小时费用不同。

辛格尔顿停车场

我们的停车场使用单例模式。这意味着停车场只有一个实例,该实例创建一次并在整个应用程序中重复使用。这是使其正常工作的代码:

var (
    parkinglotinstance *parkinglot
    once               sync.once
)

type parkinglot struct {
    name   string
    floors []*parkingfloor
}

func getparkinglotinstance() *parkinglot {
    once.do(func() {
        parkinglotinstance = &parkinglot{}
    })
    return parkinglotinstance
}

使用sync.once,我们确保只创建一个实例,即使被多个 goroutine 访问也是如此。

停车场楼层管理

停车场有多层,每层都有针对不同车辆类型(例如汽车、货车、卡车和摩托车)的指定停车位。要向停车场添加楼层,我们使用 addfloor 方法:

func (p *parkinglot) addfloor(floorid int) {
    p.floors = append(p.floors, newparkingfloor(floorid))
}

每个楼层都是使用 newparkingfloor 函数创建的,该函数按车辆类型组织停车位。

停车位

每个 parkingspot 都与特定的车辆类型(例如汽车或摩托车)相关联。这使得系统能够管理和限制每个停车位可以停放的车辆。这是 parkingspot 结构和 parkvehicle 方法:

type parkingspot struct {
    spotid         int
    vehicletype    vehicles.vehicletype
    currentvehicle *vehicles.vehicleinterface
    lock           sync.mutex
}

func (p *parkingspot) parkvehicle(vehicle vehicles.vehicleinterface) error {
    p.lock.lock()
    defer p.lock.unlock()

    if vehicle.getvehicletype() != p.vehicletype {
        return fmt.errorf("vehicle type mismatch: expected %s, got %s", p.vehicletype, vehicle.getvehicletype())
    }
    if p.currentvehicle != nil {
        return fmt.errorf("parking spot already occupied")
    }

    p.currentvehicle = &vehicle
    return nil
}

我们使用互斥锁来确保同一时间只能停放一辆车。

停车券

每辆车都会收到一张票,上面有进入时间、离开时间、停车位和总费用。此票会在车辆退出时更新,并根据停车时间计算费用。

type parkingticket struct {
    entrytime   time.time
    exittime    time.time
    vehicle     vehicles.vehicleinterface
    spot        *parkingspot
    totalcharge float64
}

func newparkingticket(vehicle vehicles.vehicleinterface, spot *parkingspot) *parkingticket {
    return &parkingticket{entrytime: time.now(), exittime: time.time{}, vehicle: vehicle, spot: spot, totalcharge: 0.00}
}

calculatetotalcharge 方法根据车辆类型和持续时间计算停车费。

支付系统

paymentsystem 类处理付款,根据是否支付所需金额更新付款状态:

type paymentsystem struct {
    status        status
    amount        float64
    parkingticket *parkingticket
}

func (p *paymentsystem) processpayment() error {
    if p.parkingticket == nil {
        return fmt.errorf("payment failed: no parking ticket found")
    }
    if p.parkingticket.totalcharge < p.amount {
        p.status = paymentstatusfailed
        return fmt.errorf("payment failed: insufficient funds")
    }

    p.status = paymentstatuscompleted
    return nil
}

processpayment 函数检查金额并将付款状态更新为“已完成”或“失败”。

添加车辆类型

我们的系统支持不同类型的车辆(汽车、货车、卡车和摩托车)。每种类型的每小时费用不同。这是通过在单独的车辆包中设置 vehicletype 和 vehicleinterface 来实现的:

package vehicles

type VehicleType string

const (
    CarType        VehicleType = "Car"
    VanType        VehicleType = "Van"
    TruckType      VehicleType = "Truck"
    MotorcycleType VehicleType = "Motorcycle"
)

type VehicleInterface interface {
    GetLicenceNumber() string
    GetVehicleType() VehicleType
    GetVehicleCost() float64
}

我们可以通过调用newcar、newvan、newtruck等来创建新的车辆,它们都实现了vehicleinterface。


将一切整合在一起

让我们看看各个部分如何在流程中组合在一起:

  • 创建停车场:调用 getparkinglotinstance() 并使用 addfloor 添加楼层。
  • 查找停车位并停放车辆:parkvehicle 方法查找可用停车位,根据车辆类型对其进行验证,并生成票证。
  • unpark vehicle 并处理付款:unparkvehicle 生成总费用,启动支付系统,并完成交易。

这个停车场系统是构建更复杂系统的简化起点。我们介绍了楼层和停车位管理、车辆停车和出库以及基本付款流程的基础知识。

有关完整代码实现,请检查以下存储库:

系统设计:用Go构建停车场系统 主题树 / 低级设计 golang

golang 中的底层系统设计解决方案

go 中的底层系统设计

欢迎来到go 中的低级系统设计存储库!该存储库包含各种低级系统设计问题及其在 go 中实现的解决方案。主要目的是通过实际示例展示系统的设计和架构。

目录

  • 概述
  • 停车场系统
  • 电梯系统
  • 图书馆管理系统
  • 自动售货机系统
  • 社交媒体平台

概述

底层系统设计涉及理解系统架构的核心概念以及设计可扩展、可维护和高效的系统。该存储库将尝试涵盖使用 go 的各种问题和场景的解决方案。

停车场系统

此存储库中的第一个项目是停车场系统。该系统模拟一个可以停放车辆和出库车辆的停车场。它演示了:

  • 用于管理停车场实例的单例设计模式。
  • 处理不同类型的车辆(例如汽车、卡车)。
  • 多个楼层的停车位管理。
  • 付款处理...


在 github 上查看


到这里,我们也就讲完了《系统设计:用Go构建停车场系统》的内容了。个人认为,基础知识的学习和巩固,是为了更好的将其运用到项目中,欢迎关注golang学习网公众号,带你了解更多关于的知识点!

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