Diskrete Ereignissimulation

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Bettina Fried
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1 Diskrete Ereignissimulation 2002, W. Pree 1 Allgemeines Die Grundidee bei diskreten Simulationen ist, daß Ereignisse (Kunde betritt Geschäft, Kunde wird bedient, etc.) zu bestimmten Zeitpunkten eintreten. Die Ereignisse sind entsprechend ihrer Zeit auf einer Zeitachse sortiert: t Mit einem Ereignis ist immer eine bestimmte Aktion verbunden. Wir nennen daher die ein Ereignis repräsentierende abstrakte Klasse. Somit kann ein von einer spezifischen Simulation unabhängiges Framework zur Abarbeitung der s implementiert werden. 2002, W. Pree 2

2 Simulationsframework (I) Die abstrakte Klasse : time: long (t: long) commit() Queue-Klassen zur Verwaltung von 0 contains * Objekten: Queue Queue() enqueue(a: ) dequeue(): isempty(): boolean FIFOQueue FIFOQueue() enqueue(a: ) LIFOQueue LIFOQueue() enqueue(a: ) SortedQueue SortedQueue() enqueue(a: ) 2002, W. Pree 3 Simulationsframework (II) Framework ( Separation Pattern) zur Verwaltung und Abarbeitung der mit s gefüllten Zeitachse: Simulation time: long actors: SortedQueue 0 manages * time: long Simulation() schedule(a:, time: long) simulate(duration: long) reset() (t: long) commit() 2002, W. Pree 4

3 Simulationsframework (III) public class Simulation { public void simulate(long duration) { actor; long endofsimulation= time + duration; do { if (!actors.isempty()) { actor= actors.dequeue(); time= actor.time; actor.commit(); else // no more actors enqueued time= endofsimulation+1; // exit loop while (time <= endofsimulation); 2002, W. Pree 5 Framework-Anpassung (I) Es soll eine Simulation einer Kassa mit einer Warteschlange implementiert werden. Eine solche Simulation besteht aus folgenden Komponenten: Customer Generator Waiting Line Service Station Waiting Line Server Server Server Server 2002, W. Pree 6

4 Framework-Anpassung (II) Interaktion zwischen Simulationskomponenten: : Simulation : SimpleServiceStation c: Customer requestservice(c) customer enters system customer waits for server commit() activate() schedule(c, ) free() customer is served customer leaves system 2002, W. Pree 7 Framework-Anpassung (III) Die Klassen SimpleServiceStation und Customer: SimpleServiceStation Customer... waitingline: FIFOQueue serves *... arrivaltime: long... requestservice(customer c) free()... commit() activate() Da SimpleServiceStation kein zeitabhängiges Verhalten hat, ist sie auch nicht von abgeleitet. 2002, W. Pree 8

5 Framework-Anpassung (IV) Methode requestservice() von SimpleServiceStation: public void requestservice(customer c) { if (no customer is in the waiting line) c.activate(); // server processes customer request else waitingline.enqueue(c); // gather waiting line statistics 2002, W. Pree 9 Framework-Anpassung (V) Methode free() von SimpleServiceStation: public void free() { actor; // gather waiting line statistics if (customers are in the waiting line) { actor= waitingline.dequeue(); if (actor instanceof Customer) ((Customer)actor).activate(); 2002, W. Pree 10

6 Framework-Anpassung (VI) Ein CustomerGenerator-Objekt erzeugt zufällig (basierend auf negativer Exponentialverteilung) jeweils ein Customer- Objekt. Da die Erzeugung von Kunden zeitabhängig ist, ist CustomerGenerator eine Unterklasse von : public class CustomerGenerator extends { SimpleServiceStation station; Simulation simulation; public CustomerGenerator(long t, SimpleServiceStation s, Simulation sim) { super(t); station= s; simulation= sim; 2002, W. Pree 11 Framework-Anpassung (VII) Methode commit() von CustomerGenerator: public void commit() { Customer c= new Customer(); station.requestservice(c); simulation.schedule(new CustomerGenerator(), // actor simulation.time + (long)(randomnumbers.negexp(station.arrivalrate)) ); 2002, W. Pree 12

7 Framework-Anpassung (VIII) Bei der Implementierung von Customer wird das zeitabhängige Verhalten von insoferne genutzt, als ein Kunde bei Beginn der Bedienung gleich das Ende markiert. public void activate() { simulation.schedule(this, simulation.time + (long)(randomnumbers.negexp(station.avrgserviceduration)); public void commit() { station.free(); // gather statistics regarding the waiting time 2002, W. Pree 13 Framework-Anpassung (IX) Anpassungen im Überblick: White-Box Komponenten Simulation manages * SimpleServiceStation manages * Customer CustomerGenerator Black-Box Komponenten 2002, W. Pree 14

8 Framework-Anpassung (X) Die Erstellung der fertigen Simulation erfordert lediglich eine Komposition der Black-Box-Teile: public class ConvenienceStoreSim { public void simulate(int avrgserviceduration, int arrivalrate, int duration) { SimpleServiceStation station; Simulation simulation; CustomerGenerator generator; simulation= new Simulation(); station= new SimpleServiceStation(simulation, arrivalrate, avrgserviceduration, ); 2002, W. Pree 15 Framework-Anpassung (XI) generator= new CustomerGenerator(0, station, simulation); simulation.schedule(generator, 0); // start customer generation simulation.simulate(duration); station.providestatistics(); 2002, W. Pree 16

9 Was haben wir gelernt? Modularisierung OK, wenn einzelne Klassen für sich verstehbar sind (trotz komplexer Interaktion) Was Black-Box/White-Box-Framework- Aspekte sind Ein OO System verstanden, dessen Komplexität durchaus mit OO Systemen in der Praxis vergleichbar ist 2002, W. Pree 17

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