系统设计：用Go构建停车场系统

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。

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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、退出时间、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。

var (
    parkingLotInstance *ParkingLot
    once               sync.Once
)

type ParkingLot struct {
    Name   string
    floors []*ParkingFloor
}

func GetParkingLotInstance() *ParkingLot {
    once.Do(func() {
        parkingLotInstance = &ParkingLot{}
    })
    return parkingLotInstance
}

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：

func (p *ParkingLot) AddFloor(floorID int) {
    p.floors = append(p.floors, NewParkingFloor(floorID))
}

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：

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
}

我们可以通过调用NewCar、NewVan、NewTruck等来创建新的车辆，它们都实现了VehicleInterface。

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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。

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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：

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

以上是系统设计：用Go构建停车场系统的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！