تجزیه و تحلیل و طراحی شی گرا (OOAD) برای سیستم پارکینگ

تعریف مشکل

پارکینگ یک منطقه مشخص برای پارک وسایل نقلیه است و تقریباً در همه مکان‌های محبوب مانند مراکز خرید، استادیوم‌های ورزشی، ادارات و غیره یافت می‌شود. وسايل نقليه. هر یک از این نقاط با توجه به زمانی که وسیله نقلیه در پارکینگ پارک شده است، شارژ می شود. زمان پارک با یک بلیط پارکینگ صادر شده برای وسیله نقلیه در ورودی پارکینگ پیگیری می شود. هنگامی که وسیله نقلیه آماده خروج شد، می‌تواند با استفاده از کارت یا روش پرداخت نقدی، در پنل خروجی خودکار یا به نمایندگی پارکینگ در خروجی پرداخت کند.

سیستم مورد نیاز

ما در هنگام طراحی پارکینگ بر روی مجموعه الزامات زیر تمرکز خواهیم کرد:

پارکینگ باید چندین طبقه داشته باشد که مشتریان بتوانند اتومبیل خود را در آن پارک کنند.

پارکینگ باید دارای چندین نقطه ورودی و خروجی باشد.

مشتریان می توانند بلیط پارکینگ را از مبادی ورودی دریافت کنند و در هنگام خروج می توانند هزینه پارکینگ را در نقاط خروجی پرداخت کنند.

مشتریان می توانند بلیط ها را در پنل خروجی خودکار یا به متصدی پارکینگ پرداخت کنند.

مشتریان می توانند از طریق کارت های نقدی و اعتباری پرداخت کنند.

مشتریان همچنین باید بتوانند هزینه پارکینگ را در پورتال اطلاعات مشتری در هر طبقه بپردازند. اگر مشتری در پورتال اطلاعات پرداخت کرده باشد، مجبور نیست در خروجی پول پرداخت کند.

این سیستم نباید بیش از حداکثر ظرفیت پارکینگ اجازه تردد وسایل نقلیه را بدهد. اگر پارکینگ پر باشد، سیستم باید بتواند پیامی را در پانل ورودی و روی تابلوی نمایش پارکینگ در طبقه همکف نشان دهد.

هر طبقه پارکینگ دارای نقاط پارکینگ زیادی خواهد بود. این سیستم باید از انواع مختلفی از نقاط پارک مانند فشرده، بزرگ، معلولان، موتور سیکلت و غیره پشتیبانی کند.

پارکینگ باید دارای چند مکان پارکینگ برای خودروهای برقی باشد. این نقاط باید دارای یک تابلو برق باشد که از طریق آن مشتریان بتوانند وسایل نقلیه خود را پرداخت و شارژ کنند.

این سیستم باید از پارکینگ برای انواع مختلف وسایل نقلیه مانند ماشین، کامیون، وانت، موتور سیکلت و غیره پشتیبانی کند.

هر طبقه پارکینگ باید دارای تابلوی نمایشی باشد که هر جای پارک رایگان را برای هر نوع نقطه نشان دهد.

این سیستم باید از یک مدل هزینه پارکینگ در ساعت پشتیبانی کند. به عنوان مثال، مشتریان باید 4 دلار برای ساعت اول، 3.5 دلار برای ساعت دوم و سوم و 2.5 دلار برای تمام ساعات باقی مانده بپردازند.

از نمودار موردی استفاده کنید

در اینجا بازیگران اصلی سیستم ما هستند:

مدیر: مسئولیت اصلی افزودن و اصلاح طبقات پارکینگ، نقاط پارکینگ، پانل های ورودی و خروجی، افزودن/حذف متصدیان پارکینگ و غیره را بر عهده دارد.

مشتری: همه مشتریان می توانند بلیط پارکینگ دریافت کرده و هزینه آن را پرداخت کنند.

متصدی پارکینگ: متصدیان پارکینگ می توانند تمام فعالیت ها را از طرف مشتری انجام دهند و می توانند برای پرداخت بلیط پول نقد دریافت کنند.

سیستم: برای نمایش پیام ها در پانل های اطلاعات مختلف و همچنین اختصاص دادن و حذف یک وسیله نقلیه از محل پارک.

در اینجا موارد استفاده برتر برای پارکینگ آورده شده است:

افزودن/حذف/ویرایش طبقه پارکینگ: برای افزودن، حذف یا اصلاح یک طبقه پارکینگ از سیستم. هر طبقه می تواند تابلوی نمایش مخصوص به خود را برای نشان دادن مکان های پارک رایگان داشته باشد.
افزودن/حذف/ویرایش جای پارک: برای افزودن، حذف یا اصلاح یک مکان پارکینگ در یک طبقه پارکینگ.
اضافه/حذف متصدی پارکینگ: برای افزودن یا حذف یک متصدی پارکینگ از سیستم.
بلیط بگیر: در هنگام ورود به پارکینگ، بلیط پارک جدید را به مشتریان ارائه دهد.
اسکن بلیط: برای اسکن بلیط برای اطلاع از کل هزینه.
پرداخت کارت اعتباری: برای پرداخت هزینه بلیط با کارت اعتباری.
پرداخت نقدی: برای پرداخت بلیط پارکینگ به صورت نقدی.
افزودن/تغییر نرخ پارکینگ: برای اجازه دادن به مدیر برای اضافه کردن یا تغییر نرخ پارکینگ ساعتی.

مرحله 1: شناسایی اشیاء اصلی (کلاس ها)

“ابتدا، من به دقت موارد مورد نیاز را می خوانم و اسم ها را شناسایی می کنم. این ها اغلب به اشیاء یا کلاس های اصلی ما ترجمه می شوند.”

اشیاء اصلی شناسایی شده:

1. محوطه پارکینگ
2. کف
3. محل پارک
4. وسیله نقلیه
5. بلیط
6. پنل ورودی
7. خروجی پنل
8. CustomerInfoPortal
9. خدمه پارکینگ
10. پرداخت
11. پنل الکتریکی
12. تخته نمایش

مرحله 2: روابط بین اشیاء را تجزیه و تحلیل کنید

حالا، به این فکر خواهم کرد که این اشیا چگونه با یکدیگر ارتباط دارند.»

• ParkingLot دارای چندین طبقه است
• طبقه دارای چندین پارکینگ است
• طبقه دارای صفحه نمایش است
• ParkingLot دارای پنل های ورودی و خروجی است
• طبقه دارای CustomerInfoPortals است
• بلیط با یک وسیله نقلیه و یک پارکینگ اسپات مرتبط است
• پرداخت با یک بلیط همراه است
• پنل الکتریکی با پارکینگ اسپات های خاصی مرتبط است

مرحله 3: مشخص کردن ویژگی ها برای هر کلاس

بیایید در مورد ویژگی هایی که هر طبقه باید داشته باشد فکر کنیم.

1. محوطه پارکینگ

   • نام
   • نشانی
   • طبقات (فهرست)
   • پنل های ورودی (فهرست)
   • exitPanels (فهرست)
   • حداکثر ظرفیت

2. کف

   • شماره طبقه
   • مکان های پارکینگ (فهرست)
   • تخته نمایش
   • customerInfoPortals (فهرست)

3. محل پارک

   • شماره نقطه
   • نوع (عدد: جمع و جور، بزرگ، معلولان، موتور سیکلت، برقی)
   • اشغال شده است
   • وسیله نقلیه (تهی شدن)

4. وسیله نقلیه

   • شماره پروانه
   • نوع (تعداد: ماشین، کامیون، وانت، موتور سیکلت)

5. بلیط

   • شماره بلیط
   • issueTime
   • زمان پرداخت (تهی شدن)
   • وسیله نقلیه
   • محل پارک
   • وضعیت پرداخت (تعدادی: پرداخت نشده، پرداخت شده)

6. پنل ورودی

7. خروجی پنل

8. CustomerInfoPortal

9. خدمه پارکینگ

10. پرداخت

    • میزان
    • زمان پرداخت
    • روش پرداخت (تعدادی: نقدی، کارت اعتباری)

11. پنل الکتریکی

12. تخته نمایش

    • شناسه
    • freeSpotsCounts (فرهنگ لغت)

مرحله 4: روش ها (رفتارها) را برای هر کلاس مشخص کنید

اکنون، بیایید به این فکر کنیم که هر شی چه اعمالی می تواند انجام دهد یا چه کارهایی می توان با آن انجام داد.

1. محوطه پارکینگ

   • کامل است()
   • addFloor (طبقه)
   • getAvailableSpot (نوع وسیله نقلیه)

2. کف

   • addParkingSpot (ParkingSpot)
   • updateDisplayBoard()
   • getAvailableSpot (نوع وسیله نقلیه)

3. محل پارک

4. وسیله نقلیه

   • (بدون روش خاصی، عمدتاً برای شناسایی استفاده می شود)

5. بلیط

   • محاسبه هزینه()
   • markAsPaid()

6. پنل ورودی

7. خروجی پنل

   • فرآیند پرداخت (بلیت، روش پرداخت)
   • اعتبار بلیت (بلیت)

8. CustomerInfoPortal

   • فرآیند پرداخت (بلیت، روش پرداخت)
   • getFloorSummary()

9. خدمه پارکینگ

   • فرآیند پرداخت (بلیت، روش پرداخت)

10. پرداخت

11. پنل الکتریکی

    • startCharging()
    • stopCharging()
    • محاسبه شارژ هزینه()

12. تخته نمایش

    • به روز رسانیFreeSpotsCounts (فرهنگ لغت)

مرحله 5: انتزاعات و وراثت را شناسایی کنید

“آیا مشترکاتی وجود دارد که بتوانیم آنها را انتزاع کنیم؟ آیا می توانیم از وراثت برای ساده سازی طراحی خود استفاده کنیم؟”

• ما می‌توانیم یک کلاس انتزاعی «ParkingSpot» با زیر کلاس‌ها برای هر نوع ایجاد کنیم (کامپکت، بزرگ، معلول، موتور سیکلت، ElectricSpot)
• ما می توانیم یک واسط «PaymentProcessor» ایجاد کنیم که EntrancePanel، ExitPanel و CustomerInfoPortal می توانند آن را پیاده سازی کنند.
• خودرو می تواند یک کلاس انتزاعی با زیر کلاس های خودرو، کامیون، وانت، موتور سیکلت باشد

مرحله 6: الگوهای طراحی را در نظر بگیرید
آیا الگوهای طراحی وجود دارد که بتواند سیستم ما را بهبود بخشد؟

• الگوی Singleton برای ParkingLot (با فرض یک پارکینگ در سیستم)
• الگوی کارخانه برای ایجاد انواع مختلف پارکینگ اسپات و وسایل نقلیه
• الگوی استراتژی برای روش های مختلف پرداخت
• الگوی مشاهده‌گر برای به‌روزرسانی DisplayBoard هنگام تغییر وضعیت ParkingSpots

مرحله 7: طراحی را اصلاح کنید
بیایید طراحی خود را بر اساس این ملاحظات اصلاح کنیم.

public abstract class ParkingSpot {
    private String spotNumber;
    private boolean isOccupied;
    private Vehicle vehicle;

    public abstract boolean canFitVehicle(Vehicle vehicle);

    public void occupy(Vehicle vehicle) {
        this.vehicle = vehicle;
        this.isOccupied = true;
    }

    public void vacate() {
        this.vehicle = null;
        this.isOccupied = false;
    }
}

public class CompactSpot extends ParkingSpot {
    public boolean canFitVehicle(Vehicle vehicle) {
        return vehicle.getType() == VehicleType.CAR;
    }
}

public class LargeSpot extends ParkingSpot {
    public boolean canFitVehicle(Vehicle vehicle) {
        return vehicle.getType() == VehicleType.CAR || vehicle.getType() == VehicleType.TRUCK;
    }
}

public abstract class Vehicle {
    private String licenseNumber;
    private VehicleType type;

    public abstract VehicleType getType();
}

public class Car extends Vehicle {
    public VehicleType getType() {
        return VehicleType.CAR;
    }
}

public interface PaymentProcessor {
    public boolean processPayment(Ticket ticket, PaymentMethod method);
}

public class ExitPanel implements PaymentProcessor {
    public boolean processPayment(Ticket ticket, PaymentMethod method) {
        // Implementation
    }
}

public class ParkingLot {
    private static ParkingLot instance = null;
    private ListFloor> floors;
    // Other attributes

    private ParkingLot() {
        // Private constructor
    }

    public static ParkingLot getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new ParkingLot();
        }
        return instance;
    }

    public ParkingSpot getAvailableSpot(Vehicle vehicle) {
        // Implementation
    }
}

public class ParkingSpotFactory {
    public static ParkingSpot createParkingSpot(ParkingSpotType type) {
        switch(type) {
            case COMPACT:
                return new CompactSpot();
            case LARGE:
                return new LargeSpot();
            // Other cases
        }
    }
}

مرحله 8: موارد لبه و مدیریت خطا را در نظر بگیرید

“چه چیزی ممکن است اشتباه باشد؟ چگونه باید با خطاها برخورد کنیم؟”

• اگر وسیله نقلیه ای بخواهد بدون پرداخت هزینه از آن خارج شود چه؟
• اگر وسیله نقلیه ای بخواهد وارد شود، پارکینگ پر باشد؟
• اگر یک وسیله نقلیه الکتریکی در یک نقطه غیر برقی پارک شده باشد چه؟

ما باید مدیریت استثنا و پیام های خطای مناسب را برای این سناریوها اضافه کنیم.

مرحله 9: به مقیاس پذیری و عملکرد فکر کنید

“این سیستم چگونه مقیاس خواهد شد؟ آیا گلوگاه های بالقوه عملکرد وجود دارد؟”

• روش getAvailableSpot ممکن است با رشد پارکینگ کند شود. ممکن است برای ردیابی نقاط موجود نیاز به اجرای یک ساختار داده کارآمدتر داشته باشیم.
• ما باید داده‌هایی را که اغلب به آنها دسترسی پیدا می‌کنید، مانند تعداد مکان‌های موجود در هر طبقه، ذخیره کنیم.

مرحله 10: برنامه های افزودنی آینده را در نظر بگیرید

“چگونه می توانیم این سیستم را در آینده آسان کنیم؟”

• استفاده از تزریق وابستگی برای آسان کردن تعویض اجزا (مانند پردازشگرهای پرداخت)
• API را به گونه‌ای طراحی کنید که اضافه کردن ویژگی‌های جدید را آسان کند (مانند پارکینگ یا مکان‌های رزرو شده)

این فرآیند فکر نشان می دهد که چگونه می توان به تحلیل و طراحی شی گرا سیستمی مانند پارکینگ نزدیک شد. این شامل تفکر تکراری است که به طور مداوم طرح را با آشکار شدن ملاحظات جدید اصلاح می کند. نتیجه نهایی یک سیستم منعطف و توسعه پذیر است که نیازهای فعلی را برآورده می کند و در عین حال برای تغییرات آینده آماده می شود.

آنچه ارائه کردم در واقع بخشی از فرآیند مدل‌سازی دامنه است که گامی مهم در تحلیل و طراحی شی گرا (OOAD) است. این فرآیند به ما کمک می کند تا دامنه مشکل را درک کنیم و قبل از شروع کدنویسی یک مدل مفهومی ایجاد کنیم. حال، بیایید به نحوه تبدیل این به ساختن یک سیستم با استفاده از ASP.NET Core Web API و معماری لایه‌ای بپردازیم.

فرآیند فکری یک مهندس نرم افزار حرفه ای:

1. درک رابطه بین مدل سازی و پیاده سازی دامنه

“مدل دامنه ای که ما ایجاد کردیم به عنوان طرحی برای اجرای واقعی ما عمل می کند. به ما کمک می کند مفاهیم اصلی و روابط آنها را درک کنیم. اکنون، ما باید این مدل مفهومی را با استفاده از ASP.NET Core Web API و معماری لایه ای به یک پیاده سازی واقعی ترجمه کنیم. “

2. انتخاب یک معماری لایه ای

“برای سیستم پارکینگ خود، از یک معماری لایه ای مشترک استفاده خواهیم کرد:

1. لایه ارائه (کنترل کننده های API)
2. لایه کاربردی (خدمات)
3. لایه دامنه (موجودات و واسط ها)
4. لایه زیرساخت (دسترسی به داده، خدمات خارجی)

این جداسازی نگرانی‌ها، برنامه ما را قابل نگهداری و آزمایش‌پذیرتر می‌کند.”

3. تنظیم ساختار پروژه

بیایید یک راه حل با چندین پروژه ایجاد کنیم:

• ParkingLot.API (پروژه ASP.NET Core Web API)
• ParkingLot.Application (کتابخانه کلاس)
• ParkingLot.Domain (کتابخانه کلاس)
• ParkingLot.Infrastructure (کتابخانه کلاس)”

4. پیاده سازی لایه دامنه

“ما با پیاده سازی موجودیت های دامنه خود در پروژه ParkingLot.Domain شروع می کنیم. اینها بسیار شبیه کلاس هایی هستند که در مدل دامنه خود شناسایی کرده ایم.”

// ParkingLot.Domain/Entities/ParkingLot.cs
public class ParkingLot
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int Capacity { get; set; }
    public ListFloor> Floors { get; set; }
    // Other properties and methods
}

// ParkingLot.Domain/Entities/Floor.cs
public class Floor
{
    public int Id { get; set; }
    public int FloorNumber { get; set; }
    public ListParkingSpot> ParkingSpots { get; set; }
    // Other properties and methods
}

// ParkingLot.Domain/Entities/ParkingSpot.cs
public abstract class ParkingSpot
{
    public int Id { get; set; }
    public string SpotNumber { get; set; }
    public bool IsOccupied { get; set; }
    public abstract bool CanFitVehicle(Vehicle vehicle);
    // Other properties and methods
}

// Additional entity classes...

5. پیاده سازی Application Layer

“در پروژه ParkingLot.Application، ما رابط هایی را برای سرویس های خود تعریف کرده و آنها را پیاده سازی خواهیم کرد. این خدمات شامل منطق تجاری ما خواهند بود.”

// ParkingLot.Application/Interfaces/IParkingService.cs
public interface IParkingService
{
    TaskTicket> ParkVehicle(Vehicle vehicle);
    TaskPayment> ExitParking(Ticket ticket);
    // Other method signatures
}

// ParkingLot.Application/Services/ParkingService.cs
public class ParkingService : IParkingService
{
    private readonly IParkingLotRepository _parkingLotRepository;

    public ParkingService(IParkingLotRepository parkingLotRepository)
    {
        _parkingLotRepository = parkingLotRepository;
    }

    public async TaskTicket> ParkVehicle(Vehicle vehicle)
    {
        var parkingLot = await _parkingLotRepository.GetParkingLotAsync();
        var availableSpot = parkingLot.FindAvailableSpot(vehicle);
        if (availableSpot == null)
            throw new NoAvailableSpotException();

        availableSpot.OccupySpot(vehicle);
        var ticket = new Ticket(vehicle, availableSpot);
        await _parkingLotRepository.SaveChangesAsync();
        return ticket;
    }

    // Implement other methods...
}

6. پیاده سازی لایه زیرساخت

“در پروژه ParkingLot.Infrastructure، منطق دسترسی به داده های خود و هرگونه ادغام خدمات خارجی را پیاده سازی خواهیم کرد.”

// ParkingLot.Infrastructure/Data/ParkingLotDbContext.cs
public class ParkingLotDbContext : DbContext
{
    public DbSetParkingLot> ParkingLots { get; set; }
    public DbSetFloor> Floors { get; set; }
    public DbSetParkingSpot> ParkingSpots { get; set; }
    // Other DbSets...

    protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
    {
        // Configure entity relationships and constraints
    }
}

// ParkingLot.Infrastructure/Repositories/ParkingLotRepository.cs
public class ParkingLotRepository : IParkingLotRepository
{
    private readonly ParkingLotDbContext _context;

    public ParkingLotRepository(ParkingLotDbContext context)
    {
        _context = context;
    }

    public async TaskParkingLot> GetParkingLotAsync()
    {
        return await _context.ParkingLots
            .Include(pl => pl.Floors)
            .ThenInclude(f => f.ParkingSpots)
            .FirstOrDefaultAsync();
    }

    // Implement other methods...
}

7. پیاده سازی لایه API

در نهایت، در پروژه ParkingLot.API خود، کنترل‌کننده‌هایی ایجاد می‌کنیم که از خدمات برنامه ما برای رسیدگی به درخواست‌های HTTP استفاده می‌کنند.

// ParkingLot.API/Controllers/ParkingController.cs
[ApiController]
[Route("api/[controller]")]
public class ParkingController : ControllerBase
{
    private readonly IParkingService _parkingService;

    public ParkingController(IParkingService parkingService)
    {
        _parkingService = parkingService;
    }

    [HttpPost("park")]
    public async TaskActionResultTicketDto>> ParkVehicle(VehicleDto vehicleDto)
    {
        var vehicle = new Vehicle(vehicleDto.LicenseNumber, vehicleDto.VehicleType);
        var ticket = await _parkingService.ParkVehicle(vehicle);
        return Ok(new TicketDto(ticket));
    }

    [HttpPost("exit")]
    public async TaskActionResultPaymentDto>> ExitParking(TicketDto ticketDto)
    {
        var ticket = new Ticket(ticketDto.TicketNumber);
        var payment = await _parkingService.ExitParking(ticket);
        return Ok(new PaymentDto(payment));
    }

    // Other action methods...
}

8. پیکربندی تزریق وابستگی

“در فایل Startup.cs خود، تزریق وابستگی خود را برای سیم کشی سرویس ها و مخازن خود پیکربندی می کنیم.”

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddDbContextParkingLotDbContext>(options =>
        options.UseSqlServer(Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection")));

    services.AddScopedIParkingLotRepository, ParkingLotRepository>();
    services.AddScopedIParkingService, ParkingService>();

    services.AddControllers();
    // Other service configurations...
}

9. اجرای دغدغه های مقطعی

ما همچنین باید در نظر داشته باشیم که نگرانی‌های میان بخشی مانند ورود به سیستم، مدیریت خطا و اعتبارسنجی را اجرا کنیم.»

// Example of a global exception handler middleware
public class ExceptionMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;
    private readonly ILoggerExceptionMiddleware> _logger;

    public ExceptionMiddleware(RequestDelegate next, ILoggerExceptionMiddleware> logger)
    {
        _next = next;
        _logger = logger;
    }

    public async Task InvokeAsync(HttpContext httpContext)
    {
        try
        {
            await _next(httpContext);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            _logger.LogError($"Something went wrong: {ex}");
            await HandleExceptionAsync(httpContext, ex);
        }
    }

    private async Task HandleExceptionAsync(HttpContext context, Exception exception)
    {
        context.Response.ContentType = "application/json";
        context.Response.StatusCode = (int)HttpStatusCode.InternalServerError;

        await context.Response.WriteAsync(new ErrorDetails()
        {
            StatusCode = context.Response.StatusCode,
            Message = "Internal Server Error."
        }.ToString());
    }
}

// In Startup.cs
public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    app.UseMiddlewareExceptionMiddleware>();
    // Other middleware configurations...
}

10. آزمایش

در طول این فرآیند، ما باید تست های واحد را برای منطق دامنه، تست های یکپارچه سازی برای دسترسی به داده ها و تست های API برای نقاط پایانی خود بنویسیم.

این رویکرد نشان می دهد که چگونه مدل دامنه خود را با استفاده از معماری لایه ای به یک برنامه ASP.NET Core Web API کامل تبدیل می کنیم. مدل دامنه پیاده‌سازی ما را راهنمایی می‌کند و اطمینان می‌دهد که کد ما به‌طور دقیق دامنه مشکل را نشان می‌دهد. معماری لایه ای به ما کمک می کند تا نگرانی ها را از هم جدا کنیم و برنامه را قابل نگهداری و آزمایش تر کند.

به یاد داشته باشید، این یک فرآیند تکراری است. همانطور که پیاده سازی و آزمایش می کنید، ممکن است بینش های جدیدی را کشف کنید که باعث می شود مدل دامنه خود را مجدداً بررسی و اصلاح کنید. این چرخه مدل سازی، پیاده سازی و پالایش بخش کلیدی توسعه نرم افزار حرفه ای است.