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@@ -41,10 +41,10 @@ dwelling_times = [
medium['TempoMédioSistema'].mean(),
high['TempoMédioSistema'].mean()
]
plt.bar(['Low', 'Medium', 'High'], dwelling_times, color=['green', 'orange', 'red'])
plt.ylabel('Average Dwelling Time (s)')
plt.title('System Performance vs Load')
plt.xlabel('Load Scenario')
plt.bar(['Baixa', 'Média', 'Alta'], dwelling_times, color=['green', 'orange', 'red'])
plt.ylabel('Tempo Médio no Sistema (s)')
plt.title('Desempenho do Sistema vs Carga')
plt.xlabel('Cenário de Carga')
plt.grid(axis='y', alpha=0.3)
for i, v in enumerate(dwelling_times):
plt.text(i, v + 1, f'{v:.2f}s', ha='center', va='bottom')
@@ -59,10 +59,10 @@ completion_rates = [
medium['TaxaConclusão'].mean(),
high['TaxaConclusão'].mean()
]
plt.bar(['Low', 'Medium', 'High'], completion_rates, color=['green', 'orange', 'red'])
plt.ylabel('Completion Rate (%)')
plt.title('Vehicle Completion Rate vs Load')
plt.xlabel('Load Scenario')
plt.bar(['Baixa', 'Média', 'Alta'], completion_rates, color=['green', 'orange', 'red'])
plt.ylabel('Taxa de Conclusão (%)')
plt.title('Taxa de Conclusão de Veículos vs Carga')
plt.xlabel('Cenário de Carga')
plt.grid(axis='y', alpha=0.3)
plt.ylim(0, 100)
for i, v in enumerate(completion_rates):
@@ -78,10 +78,10 @@ waiting_times = [
medium['TempoMédioEspera'].mean(),
high['TempoMédioEspera'].mean()
]
plt.bar(['Low', 'Medium', 'High'], waiting_times, color=['green', 'orange', 'red'])
plt.ylabel('Average Waiting Time (s)')
plt.title('Average Waiting Time vs Load')
plt.xlabel('Load Scenario')
plt.bar(['Baixa', 'Média', 'Alta'], waiting_times, color=['green', 'orange', 'red'])
plt.ylabel('Tempo Médio de Espera (s)')
plt.title('Tempo Médio de Espera vs Carga')
plt.xlabel('Cenário de Carga')
plt.grid(axis='y', alpha=0.3)
for i, v in enumerate(waiting_times):
plt.text(i, v + 1, f'{v:.2f}s', ha='center', va='bottom')
@@ -91,44 +91,44 @@ plt.close()
# 4. Gráfico: Summary Statistics
fig, ((ax1, ax2), (ax3, ax4)) = plt.subplots(2, 2, figsize=(14, 10))
loads = ['Low', 'Medium', 'High']
loads = ['Baixa', 'Média', 'Alta']
# Vehicles generated
ax1.bar(loads, [low['VeículosGerados'].mean(), medium['VeículosGerados'].mean(), high['VeículosGerados'].mean()], color=['green', 'orange', 'red'])
ax1.set_title('Vehicles Generated')
ax1.set_ylabel('Count')
ax1.set_title('Veículos Gerados')
ax1.set_ylabel('Quantidade')
ax1.grid(axis='y', alpha=0.3)
# Vehicles completed
ax2.bar(loads, [low['VeículosCompletados'].mean(), medium['VeículosCompletados'].mean(), high['VeículosCompletados'].mean()], color=['green', 'orange', 'red'])
ax2.set_title('Vehicles Completed')
ax2.set_ylabel('Count')
ax2.set_title('Veículos Concluídos')
ax2.set_ylabel('Quantidade')
ax2.grid(axis='y', alpha=0.3)
# Min/Max dwelling time
x = range(3)
width = 0.35
ax3.bar([i - width/2 for i in x], [low['TempoMínimoSistema'].mean(), medium['TempoMínimoSistema'].mean(), high['TempoMínimoSistema'].mean()], width, label='Min', color='lightblue')
ax3.bar([i + width/2 for i in x], [low['TempoMáximoSistema'].mean(), medium['TempoMáximoSistema'].mean(), high['TempoMáximoSistema'].mean()], width, label='Max', color='darkblue')
ax3.set_title('Min/Max Dwelling Time')
ax3.set_ylabel('Time (s)')
ax3.bar([i - width/2 for i in x], [low['TempoMínimoSistema'].mean(), medium['TempoMínimoSistema'].mean(), high['TempoMínimoSistema'].mean()], width, label='Mín', color='lightblue')
ax3.bar([i + width/2 for i in x], [low['TempoMáximoSistema'].mean(), medium['TempoMáximoSistema'].mean(), high['TempoMáximoSistema'].mean()], width, label='Máx', color='darkblue')
ax3.set_title('Tempo no Sistema Mín/Máx')
ax3.set_ylabel('Tempo (s)')
ax3.set_xticks(x)
ax3.set_xticklabels(loads)
ax3.legend()
ax3.grid(axis='y', alpha=0.3)
# Performance summary
metrics = ['Dwelling\nTime', 'Waiting\nTime', 'Completion\nRate']
metrics = ['Tempo no\nSistema', 'Tempo de\nEspera', 'Taxa de\nConclusão']
low_vals = [low['TempoMédioSistema'].mean(), low['TempoMédioEspera'].mean(), low['TaxaConclusão'].mean()]
med_vals = [medium['TempoMédioSistema'].mean(), medium['TempoMédioEspera'].mean(), medium['TaxaConclusão'].mean()]
high_vals = [high['TempoMédioSistema'].mean(), high['TempoMédioEspera'].mean(), high['TaxaConclusão'].mean()]
x = range(len(metrics))
width = 0.25
ax4.bar([i - width for i in x], low_vals, width, label='Low', color='green')
ax4.bar(x, med_vals, width, label='Medium', color='orange')
ax4.bar([i + width for i in x], high_vals, width, label='High', color='red')
ax4.set_title('Performance Summary')
ax4.bar([i - width for i in x], low_vals, width, label='Baixa', color='green')
ax4.bar(x, med_vals, width, label='Média', color='orange')
ax4.bar([i + width for i in x], high_vals, width, label='Alta', color='red')
ax4.set_title('Resumo de Desempenho')
ax4.set_xticks(x)
ax4.set_xticklabels(metrics)
ax4.legend()

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@@ -27,23 +27,22 @@ import sd.protocol.MessageProtocol;
import sd.protocol.SocketConnection;
/**
* Ponto terminal da malha de simulação (Sink Node).
* <p>
* Este processo atua como o sumidouro da rede de filas. A sua função primária é
* a <b>coleta de telemetria final</b>. Diferente das interseções, não encaminha veículos;
* em vez disso, retira-os do sistema, calcula as métricas de latência "end-to-end"
* (tempo no sistema, tempo de espera acumulado) e reporta ao Dashboard.
* <p>
* <b>Arquitetura de Concorrência:</b>
* Utiliza um {@link ServerSocket} multithreaded para aceitar conexões simultâneas de
* qualquer interseção de fronteira (Cr1, Cr5, etc.) que envie veículos para fora da malha.
* Destino final de todos os veículos da simulação (nó de saída S).
*
* <p>Opera como sumidouro da rede:
* <ol>
* <li>Recebe veículos que completaram a viagem
* <li>Regista estatísticas finais (tempo total, espera, travessia)
* <li>Envia métricas ao dashboard em tempo real
* </ol>
*
* <p>Participa no DES rastreando eventos, mas opera principalmente
* de forma reativa, aguardando chegadas via socket.
*/
public class ExitNodeProcess {
private final SimulationConfig config;
private ServerSocket serverSocket;
/** Pool de threads elástica para tratamento de conexões de entrada. */
private final ExecutorService connectionHandlerPool;
// DES components
@@ -52,37 +51,37 @@ public class ExitNodeProcess {
private final EventLogger eventLogger;
private Thread eventProcessorThread;
/** Flag de controlo (volatile para visibilidade entre threads de I/O e lógica). */
/** Flag de controlo (volatile para visibilidade entre threads) */
private volatile boolean running;
/** Instante de início da simulação (milissegundos) sincronizado com o Coordenador. */
/** Instante de início da simulação (milissegundos) */
private long simulationStartMillis;
/** Contador atómico (via synchronized) de throughput total. */
/** Contador de veículos que completaram a rota */
private int totalVehiclesReceived;
/** Tempo acumulado no sistema (System Time) de todos os veículos. */
/** Tempo acumulado no sistema de todos os veículos */
private double totalSystemTime;
/** Tempo acumulado em espera (Waiting Time) de todos os veículos. */
/** Tempo acumulado em espera de todos os veículos */
private double totalWaitingTime;
/** Tempo acumulado em travessia (Service Time) de todos os veículos. */
/** Tempo acumulado em travessia de todos os veículos */
private double totalCrossingTime;
/** Agregação por categoria de veículo. */
/** Contagem de veículos por tipo */
private final Map<VehicleType, Integer> vehicleTypeCount;
/** Latência acumulada por categoria. */
/** Tempo de espera acumulado por tipo de veículo */
private final Map<VehicleType, Double> vehicleTypeWaitTime;
/** Cliente TCP persistente para push de métricas ao Dashboard. */
/** Cliente socket para envio de estatísticas ao dashboard */
private SocketClient dashboardClient;
/**
* Bootstrap do processo ExitNode.
* Carrega configuração, inicializa subsistemas e entra no loop de serviço.
* * @param args Argumentos de CLI (caminho do config).
* Ponto de entrada do processo.
*
* @param args args[0] (opcional) = caminho do ficheiro de configuração
*/
public static void main(String[] args) {
System.out.println("=".repeat(60));
@@ -118,9 +117,13 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Instancia o nó de saída.
* Prepara os acumuladores estatísticos e a infraestrutura de logging distribuído.
* * @param config A configuração global da simulação.
* Configura o Nó de Saída.
*
* Inicializamos os nossos contadores, preparamos a pool de threads para tratar
* das ligações de veículos recebidas,
* e configuramos os componentes DES para rastreio de eventos.
*
* @param config A configuração da simulação.
*/
public ExitNodeProcess(SimulationConfig config) {
this.config = config;
@@ -154,8 +157,9 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Estabelece o canal de controlo (Control Plane) com o Dashboard.
* Essencial para a visualização em tempo real das métricas de saída.
* Tenta estabelecer uma ligação ao dashboard.
* Se for bem-sucedido, poderemos enviar estatísticas em tempo real. Se não,
* apenas registamos localmente.
*/
public void initialize() {
System.out.println("Connecting to dashboard...");
@@ -175,9 +179,10 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Inicia a thread de processamento de eventos DES.
* Embora o ExitNode seja primariamente reativo (Network-driven), o motor DES
* é mantido para consistência de relógio e agendamento de fim de simulação.
* Starts the DES event processing thread.
* Currently, ExitNode is primarily reactive (receives vehicles via network),
* but maintains event queue for potential scheduled events and history
* tracking.
*/
private void startEventProcessor() {
eventProcessorThread = new Thread(() -> {
@@ -213,8 +218,8 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Dispatcher de eventos discretos.
* Trata eventos de fim de simulação. Chegadas de veículos são tratadas via Socket.
* Processes a discrete event based on its type.
* Currently supports VEHICLE_EXIT and SIMULATION_END events.
*/
private void processEvent(SimulationEvent event) {
try {
@@ -239,7 +244,7 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Executa a lógica de encerramento desencadeada pelo evento DES.
* Handles simulation end event.
*/
private void handleSimulationEndEvent(SimulationEvent event) {
eventLogger.log(EventType.SIMULATION_STOPPED, "ExitNode",
@@ -251,8 +256,9 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Exporta o histórico completo de eventos para auditoria.
* Requisito funcional para verificação de trace.
* Exports the complete event history for the exit node.
* This satisfies the spec requirement: "Deve ser possível verificar a lista
* completa de eventos"
*/
public void exportEventHistory(String outputPath) {
String history = eventQueue.exportEventHistory();
@@ -265,8 +271,9 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Agenda o fim determinístico da simulação.
* * @param endTime Tempo virtual de paragem.
* Schedules a simulation end event at the specified time.
*
* @param endTime The simulation time when the simulation should end
*/
public void scheduleSimulationEnd(double endTime) {
SimulationEvent endEvent = new SimulationEvent(
@@ -278,16 +285,22 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Inicia o servidor TCP em modo de bloqueio (Blocking I/O).
* @throws IOException Se ocorrer erro no bind da porta.
* Abre o socket do servidor e começa a escutar por veículos.
*
* Este é o loop principal. Aceitamos ligações das interseções (de onde vêm os
* veículos)
* e passamo-las para a nossa pool de threads para processamento.
*
* @throws IOException Se não conseguirmos fazer bind à porta.
*/
public void start() throws IOException {
start(true); // Default to DES mode
}
/**
* Inicia o processo com opção de ativar o rastreio DES.
* * @param useDES Se verdadeiro, ativa a thread do processador de eventos.
* Starts the exit node process.
*
* @param useDES If true, starts event processor for DES mode tracking
*/
public void start(boolean useDES) throws IOException {
int port = config.getExitPort();
@@ -297,15 +310,15 @@ public class ExitNodeProcess {
System.out.println("Exit node started on port " + port);
if (useDES) {
// Note: ExitNode is primarily reactive (network-driven), but maintains
// event queue for simulation end events and history tracking
System.out.println("Running in DES mode (event history tracking enabled)");
}
System.out.println("Waiting for vehicles...\\n");
// Loop de aceitação principal
while (running) {
try {
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
// Delega o processamento da conexão para o Thread Pool
connectionHandlerPool.submit(() -> handleIncomingConnection(clientSocket));
} catch (IOException e) {
if (running) {
@@ -316,11 +329,12 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Worker method para tratar uma conexão persistente vinda de uma interseção.
* <p>
* Mantém o socket aberto e consome mensagens num loop até que a conexão seja fechada
* pelo remetente. Responsável pela desserialização polimórfica (JSON/Gson).
* * @param clientSocket O socket conectado.
* Trata uma ligação de uma interseção.
*
* Mantemos a ligação aberta e escutamos por mensagens `VEHICLE_TRANSFER`.
* Cada mensagem contém um veículo que acabou de terminar a sua viagem.
*
* @param clientSocket O socket ligado à interseção.
*/
private void handleIncomingConnection(Socket clientSocket) {
String clientAddress = clientSocket.getInetAddress().getHostAddress();
@@ -336,14 +350,14 @@ public class ExitNodeProcess {
" from " + message.getSourceNode());
if (message.getType() == MessageType.SIMULATION_START) {
// Sincronização de relógio com o Coordenador
// Coordinator sends start time - use it instead of our local start
simulationStartMillis = ((Number) message.getPayload()).longValue();
System.out.println("[Exit] Simulation start time synchronized");
} else if (message.getType() == MessageType.VEHICLE_TRANSFER) {
Object payload = message.getPayload();
System.out.println("[Exit] Payload type: " + payload.getClass().getName());
// Tratamento de artefatos de desserialização do Gson (LinkedTreeMap -> POJO)
// Handle Gson LinkedHashMap
Vehicle vehicle;
if (payload instanceof com.google.gson.internal.LinkedTreeMap ||
payload instanceof java.util.LinkedHashMap) {
@@ -376,21 +390,26 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Processa atomicamente a saída de um veículo.
* <p>
* <b>Secção Crítica:</b> Método {@code synchronized} para garantir que a atualização
* das estatísticas globais (totalSystemTime, contadores) é atómica, prevenindo
* Race Conditions quando múltiplos veículos chegam simultaneamente de interseções diferentes.
* * @param vehicle O veículo que completou a rota.
* Processa um veículo que acabou de sair do sistema.
*
* Calculamos quanto tempo demorou, atualizamos as nossas estatísticas globais e
* notificamos o dashboard.
* Este método é sincronizado porque múltiplos veículos podem chegar ao mesmo
* tempo.
*
* @param vehicle O veículo que completou a sua rota.
*/
private synchronized void processExitingVehicle(Vehicle vehicle) {
totalVehiclesReceived++;
// Cálculo de métricas finais baseadas no tempo virtual de simulação acumulado no veículo
// Use simulation time instead of wall-clock time
// System time = total time vehicle spent in system (wait + crossing times)
// This represents the actual simulation time elapsed, not real-time
double waitTime = vehicle.getTotalWaitingTime();
double crossingTime = vehicle.getTotalCrossingTime();
double systemTime = waitTime + crossingTime;
// Store times in seconds, will be converted to ms when sending to dashboard
totalSystemTime += systemTime;
totalWaitingTime += waitTime;
totalCrossingTime += crossingTime;
@@ -402,20 +421,23 @@ public class ExitNodeProcess {
System.out.printf("[Exit] Vehicle %s completed (type=%s, system_time=%.2fs, wait=%.2fs, crossing=%.2fs)%n",
vehicle.getId(), vehicle.getType(), systemTime, waitTime, crossingTime);
// Logging estruturado
// Log vehicle exit
EventLogger.getInstance().logVehicle(EventType.VEHICLE_EXITED, "ExitNode", vehicle.getId(),
String.format("Completed - System: %.2fs, Wait: %.2fs, Crossing: %.2fs", systemTime, waitTime,
crossingTime));
// Finaliza o trace individual do veículo
// Complete vehicle trace if tracking
VehicleTracer.getInstance().logExit(vehicle, systemTime);
// Push imediato para o Dashboard para visualização em tempo real
// Send stats after every vehicle to ensure dashboard updates quickly
sendStatsToDashboard();
}
/**
* Constrói e transmite o DTO de atualização de estatísticas.
* Envia as estatísticas mais recentes para o dashboard.
*
* Empacotamos as contagens totais e os tempos médios num `StatsUpdatePayload`
* e enviamo-lo.
*/
private void sendStatsToDashboard() {
if (dashboardClient == null || !dashboardClient.isConnected()) {
@@ -426,28 +448,29 @@ public class ExitNodeProcess {
// Create stats payload
StatsUpdatePayload payload = new StatsUpdatePayload();
// Set global stats - convert seconds to milliseconds for display consistency
// Set global stats - convert seconds to milliseconds
payload.setTotalVehiclesCompleted(totalVehiclesReceived);
payload.setTotalSystemTime((long) (totalSystemTime * 1000.0));
payload.setTotalWaitingTime((long) (totalWaitingTime * 1000.0));
payload.setTotalSystemTime((long) (totalSystemTime * 1000.0)); // s -> ms
payload.setTotalWaitingTime((long) (totalWaitingTime * 1000.0)); // s -> ms
// Hack: Usar campos de interseção para mostrar throughput no dashboard
// Set intersection-like stats so it shows up correctly in the dashboard table
payload.setIntersectionArrivals(totalVehiclesReceived);
payload.setIntersectionDepartures(totalVehiclesReceived);
payload.setIntersectionQueueSize(0);
// Detailed breakdown
// Set vehicle type stats
Map<VehicleType, Integer> typeCounts = new HashMap<>();
Map<VehicleType, Long> typeWaitTimes = new HashMap<>();
for (VehicleType type : VehicleType.values()) {
typeCounts.put(type, vehicleTypeCount.get(type));
typeWaitTimes.put(type, (long) (vehicleTypeWaitTime.get(type) * 1000.0));
typeWaitTimes.put(type, (long) (vehicleTypeWaitTime.get(type) * 1000.0)); // s -> ms
}
payload.setVehicleTypeCounts(typeCounts);
payload.setVehicleTypeWaitTimes(typeWaitTimes);
// Send message
Message message = new Message(
MessageType.STATS_UPDATE,
"ExitNode",
@@ -466,8 +489,9 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Encerramento gracioso do processo.
* Fecha sockets, termina a pool de threads e liberta recursos.
* Encerra graciosamente o processo.
*
* Imprimimos as estatísticas finais, fechamos ligações e limpamos threads.
*/
public void shutdown() {
System.out.println("\n[Exit] Shutting down...");
@@ -503,7 +527,9 @@ public class ExitNodeProcess {
}
/**
* Imprime o relatório final no stdout.
* Imprime um resumo dos resultados da simulação na consola.
* Isto dá-nos uma visão rápida de como a simulação correu (médias, contagens de
* veículos, etc.).
*/
private void printFinalStatistics() {
System.out.println("\n=== EXIT NODE STATISTICS ===");

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@@ -33,22 +33,19 @@ import sd.protocol.SocketConnection;
import sd.serialization.SerializationException;
/**
* Representa um nó de processamento autónomo na malha de simulação distribuída
* (Worker Node).
* <p>
* Esta classe implementa a lógica de uma interseção rodoviária utilizando uma
* arquitetura híbrida:
* <ol>
* <li><b>Reativa (Network I/O):</b> Threads dedicadas aceitam conexões TCP e
* injetam veículos nas filas de entrada assim que chegam.</li>
* <li><b>Proativa (DES Engine):</b> Uma thread de processamento de eventos gere
* a lógica temporal (mudança de semáforos, tempos de travessia) baseada num
* relógio virtual monotónico.</li>
* </ol>
* <p>
* A sincronização entre a chegada assíncrona de veículos (Rede) e o
* processamento determinístico (DES) é gerida através de estruturas de dados
* concorrentes e bloqueios justos (Fair Locks).
* Representa uma única interseção na nossa simulação de tráfego distribuída.
*
* Esta classe opera como um processo independente (uma aplicação Java autónoma)
* e é responsável por:
* 1. Gerir os semáforos e a sua temporização.
* 2. Processar as chegadas e partidas de veículos.
* 3. Comunicar com outras interseções e com o dashboard.
*
* Utiliza uma abordagem de Simulação de Eventos Discretos (DES), onde as
* mudanças de estado (como semáforos a mudar para verde)
* são agendadas como eventos numa fila de prioridade, em vez de depender de
* loops contínuos ou threads em espera.
* Isto garante uma temporização precisa e uma execução eficiente.
*/
public class IntersectionProcess {
@@ -60,56 +57,48 @@ public class IntersectionProcess {
private ServerSocket serverSocket;
/**
* Tabela de encaminhamento dinâmico para conexões de saída (Next-Hop Cache).
*/
private final Map<String, SocketConnection> outgoingConnections;
/** Pool de threads para tratamento de I/O de rede (entrada de veículos). */
private final ExecutorService connectionHandlerPool;
private ScheduledExecutorService statsExecutor;
private ScheduledExecutorService departureExecutor;
private volatile boolean running;
/** Fator de dilatação temporal (0.0 = Velocidade Máxima, 1.0 = Tempo Real). */
/** Escala temporal para visualização: tempo_real = tempo_simulado * escala */
private double timeScale;
// --- Componentes DES (Simulação de Eventos Discretos) ---
/** Relógio central virtual da interseção. */
/** Relógio central da simulação */
private final SimulationClock clock;
/** Fila de prioridade (Min-Heap) para agendamento temporal de eventos. */
/** Fila de eventos discretos agendados */
private final EventQueue eventQueue;
/** Sistema de registo de eventos */
private final EventLogger eventLogger;
/** Thread "Single-Writer" responsável pela mutação de estado da simulação. */
/** Thread dedicada ao processamento sequencial de eventos DES */
private Thread eventProcessorThread;
/**
* Mecanismo de exclusão mútua para controlo de fases semafóricas.
* Configurado com política de justiça (fairness=true) para evitar inanição
* (starvation) de direções com menos tráfego.
* Lock para exclusão mútua entre semáforos.
* Garante que apenas um semáforo pode estar verde de cada vez nesta interseção.
*/
private final Lock trafficCoordinationLock;
/**
* Estado volátil que indica a direção ativa. Apenas uma direção pode deter o
* token 'Green' por vez.
* Regista qual direção tem atualmente o sinal verde.
* {@code null} significa que todos os semáforos estão vermelhos.
*/
private volatile String currentGreenDirection;
private SocketClient dashboardClient;
// Métricas voláteis para acesso atómico sem bloqueio
private volatile int totalArrivals = 0;
private volatile int totalDepartures = 0;
/**
* Inicializa o processo da interseção, carregando a topologia e preparando o
* motor DES.
* Inicializa o processo da interseção.
*
* @param intersectionId O identificador único na malha (ex: "Cr1").
* @param configFilePath Caminho para o ficheiro de propriedades.
* @throws IOException Se falhar o bind da porta ou leitura de config.
* @param intersectionId O identificador único para esta interseção (ex: "Cr1").
* @param configFilePath O caminho para o ficheiro de configuração.
* @throws IOException Se houver algum problema ao ler a configuração.
*/
public IntersectionProcess(String intersectionId, String configFilePath) throws IOException {
this.intersectionId = intersectionId;
@@ -138,16 +127,13 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Inicia o ciclo principal do motor de simulação (DES Engine Loop).
* <p>
* Executa o ciclo "Fetch-Decode-Execute":
* <ol>
* <li>Remove o evento com menor timestamp da fila (Fetch).</li>
* <li>Avança o relógio virtual para o tempo do evento.</li>
* <li>Aplica atraso artificial se {@code timeScale > 0} (para visualização
* humana).</li>
* <li>Despacha o evento para o manipulador apropriado (Execute).</li>
* </ol>
* Inicia o ciclo de processamento de eventos.
*
* Esta thread é o coração do modelo DES para esta interseção. Retira eventos da
* fila
* e executa-os por ordem cronológica. Enquanto a thread principal trata das
* operações de I/O de rede (receção de veículos),
* esta thread trata da lógica da simulação (semáforos, travessias de veículos).
*/
private void startEventProcessor() {
eventProcessorThread = new Thread(() -> {
@@ -159,9 +145,9 @@ public class IntersectionProcess {
while (running) {
SimulationEvent event = eventQueue.poll();
if (event == null) {
// Backoff exponencial ou sleep curto para evitar busy-waiting em idle
// No events currently, wait a bit before checking again
try {
Thread.sleep(50);
Thread.sleep(50); // Short sleep to avoid busy-waiting
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
break;
@@ -169,7 +155,7 @@ public class IntersectionProcess {
continue;
}
// Aplicação de escala temporal (Throttle)
// Apply time scaling for visualization
if (timeScale > 0) {
double simTimeDelta = event.getTimestamp() - lastTime;
long realDelayMs = (long) (simTimeDelta * timeScale * 1000);
@@ -184,10 +170,10 @@ public class IntersectionProcess {
lastTime = event.getTimestamp();
}
// Atualização atómica do tempo de simulação
// Advance clock to event time
clock.advanceTo(event.getTimestamp());
// Processamento polimórfico
// Process the event
processEvent(event);
}
@@ -199,12 +185,10 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Despachante central de eventos.
* <p>
* Encaminha o evento para a lógica de negócio específica baseada no tipo
* {@link DESEventType}.
* Processa um evento da fila de simulação.
* Cada tipo de evento é encaminhado para o seu tratador específico.
*
* @param event O evento de simulação a ser processado.
* @param event o evento a processar
*/
private void processEvent(SimulationEvent event) {
try {
@@ -214,8 +198,8 @@ public class IntersectionProcess {
break;
case VEHICLE_ARRIVAL:
// Chegadas são tratadas reativamente via Socket, mas eventos podem ser usados
// para métricas
// Vehicle arrivals are still handled via network messages
// This event type is for internal scheduling if needed
break;
case VEHICLE_CROSSING_START:
@@ -241,18 +225,12 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Gere a máquina de estados dos semáforos.
* <p>
* O fluxo de execução é o seguinte:
* <ol>
* <li>Atualiza o estado do semáforo (Verde <-> Vermelho).</li>
* <li>Se o novo estado for Verde: Calcula a capacidade de vazão e agenda
* travessias (Service Events).</li>
* <li>Agenda recursivamente a próxima mudança de estado para manter o ciclo
* infinito.</li>
* </ol>
* Trata da mudança dos semáforos.
*
* @param event O evento que desencadeou a mudança de estado.
* Quando um semáforo muda de estado, registamos o evento, atualizamos o modelo
* e, se tiver mudado para VERDE,
* verificamos imediatamente se há veículos à espera para atravessar.
* Também agendamos aqui o *próximo* evento de mudança, mantendo o ciclo ativo.
*/
private void handleTrafficLightChangeEvent(SimulationEvent event) {
TrafficLightEvent tlEvent = (TrafficLightEvent) event.getPayload();
@@ -274,12 +252,12 @@ public class IntersectionProcess {
String.format("Direction %s changed to %s at time %.2f",
direction, newState, event.getTimestamp()));
// Processamento de lote (Batch Processing) para a fase Verde
// If light turned GREEN, process queued vehicles
if (newState == TrafficLightState.GREEN) {
processQueuedVehiclesForLight(light, event.getTimestamp());
}
// Agendamento do próximo ciclo (Feedback Loop)
// Schedule next state change
double nextChangeTime = event.getTimestamp() +
(newState == TrafficLightState.GREEN ? light.getGreenTime() : light.getRedTime());
@@ -291,19 +269,23 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Calcula a vazão da interseção durante uma fase verde.
* Processa a fila de veículos quando um semáforo fica verde.
*
* <p>
* Implementa uma lógica de previsão ("Look-ahead"):
* Para cada veículo na fila:
* </p>
* <ol>
* <li>Itera sobre a fila de espera do semáforo.</li>
* <li>Calcula o tempo de serviço acumulado (Service Time) baseado no tipo de
* veículo.</li>
* <li>Agenda a partida apenas se o veículo couber na janela temporal restante
* do sinal verde.</li>
* <li>Calcula o tempo de travessia com base no tipo de veículo</li>
* <li>Verifica se cabe na duração restante do sinal verde</li>
* <li>Agenda o evento de partida do veículo</li>
* </ol>
*
* @param light O semáforo ativo.
* @param currentTime O instante de início da fase verde.
* <p>
* Os veículos que não couberem no tempo verde ficam à espera do próximo ciclo.
* </p>
*
* @param light o semáforo que acabou de ficar verde
* @param currentTime o tempo atual da simulação em segundos
*/
private void processQueuedVehiclesForLight(TrafficLight light, double currentTime) {
double greenDuration = light.getGreenTime();
@@ -313,29 +295,30 @@ public class IntersectionProcess {
System.out.printf("[%s] Processing queue for %s (GREEN for %.2fs, queue size: %d, currentTime=%.2f)%n",
intersectionId, light.getId(), greenDuration, queueSize, currentTime);
// Algoritmo de esvaziamento de fila baseado em Time Budget
// Process vehicles while queue not empty and within green light duration
while (light.getQueueSize() > 0) {
// Estimativa inicial (optimista)
// Calculate crossing time for next vehicle (peek at queue size to estimate)
// We'll use LIGHT vehicle as default for estimation
double crossingTime = config.getLightVehicleCrossingTime();
// Verificação de limite de tempo (Hard Deadline do sinal vermelho)
// Check if another vehicle can fit in remaining green time
if (timeOffset + crossingTime > greenDuration) {
break; // Veículo não cabe no ciclo atual
break; // No more vehicles can cross this green phase
}
// Commit: Remove da fila
// Remove vehicle from queue with current simulation time
Vehicle vehicle = light.removeVehicle(currentTime + timeOffset);
if (vehicle == null)
break;
// Recálculo preciso baseado no tipo real do veículo
// Get actual crossing time for this vehicle
crossingTime = getCrossingTimeForVehicle(vehicle);
// Agendamento do evento futuro de término de travessia
// Schedule crossing
double crossingStartTime = currentTime + timeOffset;
scheduleVehicleCrossing(vehicle, crossingStartTime, crossingTime);
// Incrementa offset para serializar as travessias (Head-of-Line Blocking)
// Update offset for next vehicle
timeOffset += crossingTime;
System.out.printf("[%s] Scheduled vehicle %s to cross at t=%.2f (duration=%.2fs)%n",
@@ -344,11 +327,12 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Cria e agenda o evento de conclusão de travessia (Partida).
* Agenda a travessia e partida de um veículo.
* Cria um evento de fim de travessia agendado para o tempo correto.
*
* @param vehicle O veículo que está a atravessar.
* @param startTime Instante de início da travessia.
* @param crossingDuration Duração estimada da travessia.
* @param vehicle o veículo que vai atravessar
* @param startTime quando a travessia começa (segundos de simulação)
* @param crossingDuration quanto tempo demora a atravessar (segundos)
*/
private void scheduleVehicleCrossing(Vehicle vehicle, double startTime, double crossingDuration) {
// Schedule crossing end (when vehicle departs)
@@ -367,10 +351,11 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Determina o custo temporal da travessia baseado na física do veículo.
* Calcula o tempo de travessia com base no tipo de veículo.
* Bicicletas são mais rápidas, veículos pesados mais lentos.
*
* @param vehicle O veículo em questão.
* @return O tempo em segundos necessário para atravessar a interseção.
* @param vehicle o veículo para calcular o tempo
* @return tempo de travessia em segundos
*/
private double getCrossingTimeForVehicle(Vehicle vehicle) {
return switch (vehicle.getType()) {
@@ -382,45 +367,36 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Manipula o evento de início de travessia de um veículo.
* <p>
* Atualmente serve como placeholder para lógica futura de animação ou
* ocupação de zonas críticas na interseção.
* Trata o evento de início de travessia de um veículo.
* (Implementação futura - atualmente apenas regista o evento)
*
* @param event O evento de início de travessia.
* @param event o evento de início de travessia
*/
private void handleVehicleCrossingStartEvent(SimulationEvent event) {
// Placeholder para lógica futura de animação ou ocupação de zona crítica
// Implementation will depend on how vehicle crossing is modeled
// For now, log the event
eventLogger.log(sd.logging.EventType.VEHICLE_DEPARTED, intersectionId,
"Vehicle crossing started at time " + event.getTimestamp());
}
/**
* Finaliza a lógica de travessia e inicia a transferência (handover) para o
* próximo nó.
* <p>
* Este método é invocado quando o tempo de travessia expira no relógio virtual.
* Executa as seguintes ações:
* <ol>
* <li>Atualiza as métricas de tempo de travessia do veículo.</li>
* <li>Incrementa contadores locais de veículos processados.</li>
* <li>Transfere a responsabilidade do veículo para a rede, enviando-o ao
* próximo destino.</li>
* </ol>
* Trata o fim da travessia de um veículo pela interseção.
* Atualiza estatísticas, regista o tempo de travessia e envia o veículo
* para o próximo destino na sua rota.
*
* @param event O evento de fim de travessia.
* @param event evento contendo o veículo que terminou a travessia
*/
private void handleVehicleCrossingEndEvent(SimulationEvent event) {
Vehicle vehicle = (Vehicle) event.getPayload();
// Atualiza métricas do veículo
// Add crossing time to vehicle stats
double crossingTime = getCrossingTimeForVehicle(vehicle);
vehicle.addCrossingTime(crossingTime);
// Atualiza métricas locais
// Update intersection statistics
intersection.incrementVehiclesSent();
// Handover: Transfere a responsabilidade do veículo para a rede
// Send vehicle to next destination
sendVehicleToNextDestination(vehicle);
eventLogger.log(sd.logging.EventType.VEHICLE_DEPARTED, intersectionId,
@@ -428,9 +404,10 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Finaliza a execução do processo de simulação.
* Trata o evento de fim da simulação.
* Define a flag de execução como falsa para terminar o processamento.
*
* @param event O evento de fim de simulação.
* @param event o evento de fim de simulação
*/
private void handleSimulationEndEvent(SimulationEvent event) {
eventLogger.log(sd.logging.EventType.SIMULATION_STOPPED, intersectionId,
@@ -439,9 +416,10 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Exporta o histórico completo de eventos para análise post-mortem.
* Exporta o histórico completo de eventos para um ficheiro.
* Útil para análise posterior e debugging da simulação.
*
* @param outputPath O caminho do ficheiro onde o histórico será guardado.
* @param outputPath caminho do ficheiro onde guardar o histórico
*/
public void exportEventHistory(String outputPath) {
String history = eventQueue.exportEventHistory();
@@ -453,12 +431,7 @@ public class IntersectionProcess {
}
}
/**
* Ponto de entrada principal da aplicação.
*
* @param args Argumentos da linha de comando (ID da interseção e ficheiro de
* configuração opcional).
*/
// Main entry point for running an intersection process
public static void main(String[] args) {
if (args.length < 1) {
System.err.println("Usage: java IntersectionProcess <intersectionId> [configFile]");
@@ -487,12 +460,6 @@ public class IntersectionProcess {
}
}
/**
* Realiza o bootstrap dos componentes lógicos e de rede da interseção.
* <p>
* Inclui a criação de semáforos, configuração de encaminhamento e conexão ao
* Dashboard.
*/
public void initialize() {
System.out.println("\n[" + intersectionId + "] Initializing intersection...");
@@ -506,7 +473,7 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Estabelece a conexão com o Dashboard para envio de telemetria em tempo real.
* Estabelece ligação ao servidor do dashboard para reportar estatísticas.
*/
private void connectToDashboard() {
try {
@@ -530,7 +497,9 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Inicializa os semáforos da interseção com base na configuração carregada.
* Cria os semáforos para esta interseção com base nas suas ligações físicas.
* Cada interseção tem um número e direções de semáforos diferentes de acordo
* com a topologia da rede.
*/
private void createTrafficLights() {
System.out.println("\n[" + intersectionId + "] Creating traffic lights...");
@@ -559,13 +528,6 @@ public class IntersectionProcess {
}
}
/**
* Obtém a configuração específica para esta interseção a partir da configuração
* global.
*
* @return O objeto de configuração da interseção.
* @throws RuntimeException Se a configuração estiver em falta.
*/
private SimulationConfig.IntersectionConfig getIntersectionConfig() {
if (config.getNetworkConfig() == null || config.getNetworkConfig().getIntersections() == null) {
throw new RuntimeException("Network configuration not loaded or empty.");
@@ -576,11 +538,6 @@ public class IntersectionProcess {
.orElseThrow(() -> new RuntimeException("Intersection config not found for " + intersectionId));
}
/**
* Configura a tabela de encaminhamento (routing) da interseção.
* <p>
* Define para cada destino qual a direção de saída (semáforo) correspondente.
*/
private void configureRouting() {
System.out.println("\n[" + intersectionId + "] Configuring routing...");
@@ -602,10 +559,11 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Primitiva de bloqueio: Solicita acesso exclusivo à zona crítica da
* interseção.
* Solicita permissão para um semáforo ficar verde.
* Bloqueia até que a permissão seja concedida (nenhum outro semáforo está
* verde).
*
* @param direction A direção que solicita passagem.
* @param direction A direção que solicita o sinal verde
*/
public void requestGreenLight(String direction) {
trafficCoordinationLock.lock();
@@ -613,9 +571,10 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Primitiva de bloqueio: Liberta o acesso exclusivo à zona crítica.
* Liberta a permissão de sinal verde, permitindo que outro semáforo fique
* verde.
*
* @param direction A direção que está a libertar a passagem.
* @param direction A direção que liberta o sinal verde
*/
public void releaseGreenLight(String direction) {
if (direction.equals(currentGreenDirection)) {
@@ -625,10 +584,8 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Inicializa o estado dos semáforos no arranque da simulação (t=0).
* <p>
* Garante que apenas um semáforo começa em Verde e os restantes em Vermelho,
* agendando os eventos iniciais na fila do DES.
* Modo DES: Agenda os eventos iniciais de mudança de semáforo.
* Isto substitui a antiga abordagem baseada em threads startTrafficLights().
*/
private void scheduleInitialTrafficLightEvents() {
System.out.println("\n[" + intersectionId + "] Scheduling initial traffic light events (DES mode)...");
@@ -639,12 +596,12 @@ public class IntersectionProcess {
for (TrafficLight light : intersection.getTrafficLights()) {
String direction = light.getDirection();
// Lógica de arranque: Primeiro da lista = Verde, outros = Vermelho
// Set initial state (first light starts green, others red)
boolean isFirstLight = intersection.getTrafficLights().indexOf(light) == 0;
TrafficLightState initialState = isFirstLight ? TrafficLightState.GREEN : TrafficLightState.RED;
light.changeState(initialState);
// Agenda a primeira transição
// Schedule first state change
double firstChangeTime = currentTime +
(initialState == TrafficLightState.GREEN ? light.getGreenTime() : light.getRedTime());
@@ -667,16 +624,14 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Encaminhamento de rede: Serializa e envia o objeto veículo para o próximo .
* <p>
* Calcula também o tempo de viagem virtual entre nós (Edge Weight).
* Envia um veículo para o seu próximo destino via ligação socket.
*
* @param vehicle O veículo a ser enviado.
* @param vehicle O veículo que atravessou esta interseção.
*/
public void sendVehicleToNextDestination(Vehicle vehicle) {
String nextDestination = vehicle.getCurrentDestination();
// Cálculo de latência de viagem (Edge Weight)
// Calculate travel time
double baseTime = config.getBaseTravelTime();
double multiplier = 1.0;
switch (vehicle.getType()) {
@@ -689,25 +644,22 @@ public class IntersectionProcess {
System.out.printf("[%s] Vehicle %s departing to %s. Travel time: %.2fs%n",
intersectionId, vehicle.getId(), nextDestination, travelTime);
// Record departure immediately as it leaves the intersection
recordVehicleDeparture();
// Envio imediato (o delay de viagem é implícito no tempo de chegada no próximo
// nó ou simulado aqui)
// In DES mode, send immediately (no real-time delay)
sendVehicleImmediately(vehicle, nextDestination);
}
/**
* Envia o veículo imediatamente para o próximo nó via conexão TCP persistente.
*
* @param vehicle O veículo a ser enviado.
* @param nextDestination O identificador do próximo nó destino.
* Envia imediatamente um veículo para o seu destino via rede.
*/
private void sendVehicleImmediately(Vehicle vehicle, String nextDestination) {
try {
// Lazy loading da conexão
// Get or create connection to next destination
SocketConnection connection = getOrCreateConnection(nextDestination);
// Encapsulamento da mensagem
// Create and send message using Message class
MessageProtocol message = new Message(
MessageType.VEHICLE_TRANSFER,
intersectionId,
@@ -720,6 +672,8 @@ public class IntersectionProcess {
System.out.println("[" + intersectionId + "] Vehicle " + vehicle.getId() +
" arrived at " + nextDestination + " (msg sent)");
// Note: vehicle route is advanced when it arrives at the next intersection
} catch (IOException | InterruptedException e) {
System.err.println("[" + intersectionId + "] Failed to send vehicle " +
vehicle.getId() + " to " + nextDestination + ": " + e.getMessage());
@@ -727,15 +681,12 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Obtém ou cria uma conexão para o destino especificado (Singleton por
* destino).
* <p>
* Este método é thread-safe.
* Obtém uma ligação existente para um destino ou cria uma nova.
*
* @param destinationId O identificador do nó destino.
* @return A conexão TCP estabelecida.
* @throws IOException Se ocorrer um erro de I/O na criação da conexão.
* @throws InterruptedException Se a thread for interrompida durante a espera.
* @param destinationId O ID do nó de destino.
* @return A SocketConnection para esse destino.
* @throws IOException Se a ligação não puder ser estabelecida.
* @throws InterruptedException Se a tentativa de ligação for interrompida.
*/
private synchronized SocketConnection getOrCreateConnection(String destinationId)
throws IOException, InterruptedException {
@@ -755,10 +706,10 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Resolve o hostname ou endereço IP para um determinado destino.
* Obtém o endereço host para um nó de destino a partir da configuração.
*
* @param destinationId O ID do destino.
* @return O endereço do host.
* @param destinationId O ID do nó de destino.
* @return O endereço host.
*/
private String getHostForDestination(String destinationId) {
if (destinationId.equals("S")) {
@@ -769,9 +720,9 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Resolve a porta TCP para um determinado destino.
* Obtém o número da porta para um nó de destino a partir da configuração.
*
* @param destinationId O ID do destino.
* @param destinationId O ID do nó de destino.
* @return O número da porta.
*/
private int getPortForDestination(String destinationId) {
@@ -783,11 +734,10 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Inicia o servidor e o loop de aceitação de conexões.
* <p>
* Este método bloqueia a thread chamadora durante a execução do servidor.
* Inicia o socket do servidor e começa a aceitar ligações recebidas.
* Este é o loop principal de escuta do processo.
*
* @throws IOException Se ocorrer um erro ao fazer bind da porta.
* @throws IOException Se o socket do servidor não puder ser criado.
*/
public void start() throws IOException {
int port = config.getIntersectionPort(intersectionId);
@@ -801,12 +751,12 @@ public class IntersectionProcess {
startEventProcessor();
System.out.println("[" + intersectionId + "] Running in DES mode");
// Background task para telemetria
// Start stats updater
statsExecutor.scheduleAtFixedRate(this::sendStatsToDashboard, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("[" + intersectionId + "] Waiting for incoming connections...\n");
// Loop principal de aceitação de conexões
// Main accept loop
while (running) {
try {
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
@@ -814,12 +764,13 @@ public class IntersectionProcess {
System.out.println("[" + intersectionId + "] New connection accepted from " +
clientSocket.getInetAddress().getHostAddress());
// Check running flag again before handling
if (!running) {
clientSocket.close();
break;
}
// Configura timeout para evitar bloqueios infinitos em leitura
// **Set timeout before submitting to handler**
try {
clientSocket.setSoTimeout(1000);
} catch (java.net.SocketException e) {
@@ -828,12 +779,13 @@ public class IntersectionProcess {
continue;
}
// Delega processamento para thread pool (NIO style)
// Handle each connection in a separate thread
connectionHandlerPool.submit(() -> handleIncomingConnection(clientSocket));
} catch (IOException e) {
// Expected when serverSocket.close() is called during shutdown
if (!running) {
break; // Shutdown normal
break; // Normal shutdown
}
System.err.println("[" + intersectionId + "] Error accepting connection: " +
e.getMessage());
@@ -842,13 +794,10 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Lógica de tratamento de conexões de entrada (Consumer).
* <p>
* Lê continuamente do socket até que a conexão seja fechada, processando
* mensagens
* de chegada de veículos ou comandos de simulação.
* Trata uma ligação recebida de outro processo.
* Escuta continuamente mensagens de transferência de veículos.
*
* @param clientSocket O socket do cliente conectado.
* @param clientSocket A ligação socket aceite.
*/
private void handleIncomingConnection(Socket clientSocket) {
try {
@@ -864,24 +813,27 @@ public class IntersectionProcess {
System.out.println("[" + intersectionId + "] New connection accepted from " +
clientSocket.getInetAddress().getHostAddress());
// Continuously receive messages while connection is active
while (running && connection.isConnected()) {
try {
MessageProtocol message = connection.receiveMessage();
// Handle simulation start time synchronization
if (message.getType() == MessageType.SIMULATION_START) {
System.out.println("[" + intersectionId + "] Simulation start time synchronized");
continue;
}
// Accept both VEHICLE_TRANSFER and VEHICLE_SPAWN (from coordinator)
if (message.getType() == MessageType.VEHICLE_TRANSFER ||
message.getType() == MessageType.VEHICLE_SPAWN) {
// Lógica de desserialização polimórfica (Vehicle ou Map)
// Cast payload to Vehicle - handle Gson deserialization
Vehicle vehicle;
Object payload = message.getPayload();
if (payload instanceof Vehicle) {
vehicle = (Vehicle) payload;
} else if (payload instanceof java.util.Map) {
// Gson deserialized as LinkedHashMap - re-serialize and deserialize as Vehicle
com.google.gson.Gson gson = new com.google.gson.Gson();
String json = gson.toJson(payload);
vehicle = gson.fromJson(json, Vehicle.class);
@@ -893,37 +845,43 @@ public class IntersectionProcess {
System.out.println("[" + intersectionId + "] Received vehicle: " +
vehicle.getId() + " from " + message.getSourceNode());
// Lógica de Roteamento Local
// Advance vehicle to next destination in its route
vehicle.advanceRoute();
// Add vehicle to appropriate queue with current simulation time
intersection.receiveVehicle(vehicle, clock.getCurrentTime());
// Log queue status after adding vehicle
System.out.printf("[%s] Vehicle %s queued. Total queue size: %d%n",
intersectionId, vehicle.getId(), intersection.getTotalQueueSize());
// Record arrival for statistics
recordVehicleArrival();
} else if (message.getType() == MessageType.SHUTDOWN) {
System.out.println(
"[" + intersectionId + "] Received SHUTDOWN command from " + message.getSourceNode());
running = false;
// Close this specific connection
break;
}
} catch (java.net.SocketTimeoutException e) {
// Timeout - check running flag and continue
if (!running) {
break;
}
// Continue waiting for next message
} catch (ClassNotFoundException e) {
System.err.println("[" + intersectionId + "] Unknown message type received: " +
e.getMessage());
break;
break; // Invalid message, close connection
} catch (IOException e) {
if (running) {
System.err.println("[" + intersectionId + "] Failed to deserialize message: " +
e.getMessage());
e.printStackTrace();
e.printStackTrace(); // For debugging - maybe change//remove later
}
break;
break; // Connection error, close connection
}
}
@@ -931,29 +889,27 @@ public class IntersectionProcess {
if (running) {
System.err.println("[" + intersectionId + "] Connection error: " + e.getMessage());
}
// Expected during shutdown
}
}
/**
* Procedimento de Encerramento Gracioso (Graceful Shutdown).
* <ol>
* <li>Para a aceitação de novas conexões.</li>
* <li>Envia últimas estatísticas.</li>
* <li>Encerra pools de threads.</li>
* <li>Fecha sockets ativos.</li>
* </ol>
* Stops the intersection process gracefully.
* Shuts down all threads and closes all connections.
*/
public void shutdown() {
// Check if already shutdown
if (!running) {
return;
return; // Already shutdown, do nothing
}
System.out.println("\n[" + intersectionId + "] Shutting down...");
running = false;
// Send final stats before closing connections
sendStatsToDashboard();
// 1. Close ServerSocket
// 1. Close ServerSocket first
if (serverSocket != null && !serverSocket.isClosed()) {
try {
serverSocket.close();
@@ -962,7 +918,8 @@ public class IntersectionProcess {
}
}
// 2. Shutdown thread pools
// 2. Shutdown thread pools with force
if (connectionHandlerPool != null && !connectionHandlerPool.isShutdown()) {
connectionHandlerPool.shutdownNow();
}
@@ -973,8 +930,9 @@ public class IntersectionProcess {
departureExecutor.shutdownNow();
}
// 3. Wait briefly for termination
// 3. Wait briefly for termination (don't block forever)
try {
if (connectionHandlerPool != null) {
connectionHandlerPool.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);
}
@@ -1010,32 +968,31 @@ public class IntersectionProcess {
}
/**
* Obtém o modelo de dados da interseção.
* Gets the Intersection object managed by this process.
* Useful for testing and monitoring.
*
* @return O objeto Intersection.
* @return The Intersection object.
*/
public Intersection getIntersection() {
return intersection;
}
/**
* Regista a chegada de um novo veículo para fins estatísticos.
* Records that a vehicle has arrived at this intersection.
*/
public void recordVehicleArrival() {
totalArrivals++;
}
/**
* Regista a partida de um veículo para fins estatísticos.
* Records that a vehicle has departed from this intersection.
*/
public void recordVehicleDeparture() {
totalDepartures++;
}
/**
* Envia um "snapshot" do estado atual para o Dashboard (Telemetria Push).
* <p>
* Inclui o número acumulado de chegadas, partidas e o tamanho atual das filas.
* Sends current statistics to the dashboard server.
*/
private void sendStatsToDashboard() {
if (dashboardClient == null || !dashboardClient.isConnected()) {
@@ -1043,6 +1000,7 @@ public class IntersectionProcess {
}
try {
// Calculate current queue size
int currentQueueSize = intersection.getTrafficLights().stream()
.mapToInt(TrafficLight::getQueueSize)
.sum();
@@ -1052,6 +1010,7 @@ public class IntersectionProcess {
.setIntersectionDepartures(totalDepartures)
.setIntersectionQueueSize(currentQueueSize);
// Send StatsUpdatePayload directly as the message payload
sd.model.Message message = new sd.model.Message(
MessageType.STATS_UPDATE,
intersectionId,

View File

@@ -30,22 +30,8 @@ import sd.config.SimulationConfig;
import sd.model.VehicleType;
/**
* Interface Gráfica (GUI) baseada em JavaFX para visualização de telemetria em tempo real.
* <p>
* Esta classe atua como a camada de apresentação (View) do sistema. Implementa o padrão
* <i>Observer</i> (via polling) para refletir o estado do modelo {@link DashboardStatistics}
* nos componentes visuais.
* <p>
* <b>Aspetos Técnicos Relevantes:</b>
* <ul>
* <li><b>Concorrência de UI:</b> Utiliza um {@link ScheduledExecutorService} para buscar dados
* em background e {@link Platform#runLater(Runnable)} para injetar atualizações na
* <i>JavaFX Application Thread</i>, evitando exceções de "Not on FX application thread".</li>
* <li><b>Data Binding:</b> Utiliza {@link TableView} com classes internas (DTOs) para
* renderização tabular eficiente de tipos de veículos e interseções.</li>
* <li><b>Controlo de Processos:</b> Integra com {@link SimulationProcessManager} para orquestrar
* o ciclo de vida (spawn/kill) dos processos externos da simulação.</li>
* </ul>
* JavaFX-based Dashboard UI for displaying real-time simulation statistics.
* Provides a graphical interface with auto-updating statistics panels.
*/
public class DashboardUI extends Application {
@@ -66,7 +52,7 @@ public class DashboardUI extends Application {
// Intersection Table
private TableView<IntersectionRow> intersectionTable;
// Update scheduler (Background Thread)
// Update scheduler
private ScheduledExecutorService updateScheduler;
// Configuration controls
@@ -74,10 +60,6 @@ public class DashboardUI extends Application {
private String selectedConfigFile = "simulation.properties";
private Label configInfoLabel;
/**
* Ponto de entrada da aplicação JavaFX.
* Configura o Stage primário, inicializa o servidor de backend e constrói a árvore de cena (Scene Graph).
*/
@Override
public void start(Stage primaryStage) {
try {
@@ -90,27 +72,29 @@ public class DashboardUI extends Application {
server = new DashboardServer(config);
statistics = server.getStatistics();
// Start the dashboard server (Backend listening port)
// Start the dashboard server
server.start();
// Build UI Layout
// Build UI
BorderPane root = new BorderPane();
root.getStyleClass().add("root");
// Header (Top)
// Header
VBox header = createHeader();
root.setTop(header);
// Main content (Center)
// Main content
VBox mainContent = createMainContent();
root.setCenter(mainContent);
// Footer (Bottom)
// Footer
HBox footer = createFooter();
root.setBottom(footer);
// Create scene & apply CSS
// Create scene
Scene scene = new Scene(root, 1200, 850);
// Load CSS
String cssUrl = getClass().getResource("/dashboard.css").toExternalForm();
scene.getStylesheets().add(cssUrl);
@@ -118,10 +102,10 @@ public class DashboardUI extends Application {
primaryStage.setScene(scene);
primaryStage.show();
// Start periodic updates loop
// Start periodic updates
startPeriodicUpdates();
// Handle window close (Graceful shutdown)
// Handle window close
primaryStage.setOnCloseRequest(event -> {
shutdown();
});
@@ -165,8 +149,6 @@ public class DashboardUI extends Application {
// Passar o ficheiro de configuração selecionado
processManager.setConfigFile(selectedConfigFile);
processManager.startSimulation();
// Toggle UI state
btnStart.setDisable(true);
btnStop.setDisable(false);
configFileSelector.setDisable(true); // Bloquear mudanças durante simulação
@@ -177,8 +159,6 @@ public class DashboardUI extends Application {
btnStop.setOnAction(e -> {
processManager.stopSimulation();
// Toggle UI state
btnStart.setDisable(false);
btnStop.setDisable(true);
configFileSelector.setDisable(false); // Desbloquear para nova simulação
@@ -455,23 +435,13 @@ public class DashboardUI extends Application {
grid.add(container, colGroup, row);
}
/**
* Inicia o ciclo de polling em background.
* Atualiza a UI a cada 100ms.
*/
private void startPeriodicUpdates() {
updateScheduler = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
updateScheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {
// Crucial: Encapsular atualização de UI em Platform.runLater
// para garantir execução na JavaFX Application Thread
Platform.runLater(this::updateUI);
}, 0, 100, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
/**
* Sincroniza o estado atual do objeto Statistics com os controlos JavaFX.
* Chamado periodicamente pela thread de UI.
*/
private void updateUI() {
// Update global statistics
lblVehiclesGenerated.setText(String.valueOf(statistics.getTotalVehiclesGenerated()));
@@ -578,9 +548,7 @@ public class DashboardUI extends Application {
launch(args);
}
// --- DTOs para Data Binding nas Tabelas ---
/** DTO para linhas da tabela de Tipos de Veículo. */
// Inner classes for TableView data models
public static class VehicleTypeRow {
private final String vehicleType;
private final int count;
@@ -592,12 +560,19 @@ public class DashboardUI extends Application {
this.avgWaitTime = avgWaitTime;
}
public String getVehicleType() { return vehicleType; }
public int getCount() { return count; }
public String getAvgWaitTime() { return avgWaitTime; }
public String getVehicleType() {
return vehicleType;
}
public int getCount() {
return count;
}
public String getAvgWaitTime() {
return avgWaitTime;
}
}
/** DTO para linhas da tabela de Interseções. */
public static class IntersectionRow {
private final String intersectionId;
private final int arrivals;
@@ -611,9 +586,20 @@ public class DashboardUI extends Application {
this.queueSize = queueSize;
}
public String getIntersectionId() { return intersectionId; }
public int getArrivals() { return arrivals; }
public int getDepartures() { return departures; }
public int getQueueSize() { return queueSize; }
public String getIntersectionId() {
return intersectionId;
}
public int getArrivals() {
return arrivals;
}
public int getDepartures() {
return departures;
}
public int getQueueSize() {
return queueSize;
}
}
}

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@@ -6,17 +6,9 @@ import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* Orquestrador de processos para o ambiente de simulação distribuída.
* <p>
* Esta classe atua como um supervisor (Process Manager), responsável pelo <i>bootstrapping</i>
* e <i>teardown</i> das múltiplas Java Virtual Machines (JVMs) que compõem o sistema.
* <p>
* Funcionalidades principais:
* <ul>
* <li><b>Isolamento:</b> Cada nó (Interseção, Coordinator, ExitNode) corre no seu próprio processo OS.</li>
* <li><b>Ordem de Arranque:</b> Garante que os servidores (Interseções) estão online antes dos clientes (Coordenador).</li>
* <li><b>Gestão de Logs:</b> Redireciona stdout/stderr de cada processo filho para ficheiros temporários para facilitar o debug.</li>
* </ul>
* Gere o ciclo de vida dos processos de simulação (Intersections, Exit Node,
* Coordinator).
* Permite iniciar e parar a simulação distribuída dentro da aplicação Java.
*/
public class SimulationProcessManager {
@@ -24,10 +16,6 @@ public class SimulationProcessManager {
private final String classpath;
private String configFile;
/**
* Inicializa o gestor capturando o classpath da JVM atual.
* Isto garante que os processos filhos herdam as mesmas dependências e configurações de ambiente.
*/
public SimulationProcessManager() {
this.runningProcesses = new ArrayList<>();
this.classpath = System.getProperty("java.class.path");
@@ -35,9 +23,9 @@ public class SimulationProcessManager {
}
/**
* Define o perfil de configuração a ser injetado nos processos filhos.
* Útil para alternar entre cenários (Low/Medium/High Load) dinamicamente.
* * @param configFile Nome do ficheiro de propriedades (ex: "simulation-low.properties").
* Define o ficheiro de configuração a usar.
*
* @param configFile nome do ficheiro (ex: "simulation-low.properties")
*/
public void setConfigFile(String configFile) {
this.configFile = "src/main/resources/" + configFile;
@@ -45,16 +33,9 @@ public class SimulationProcessManager {
}
/**
* Executa o procedimento de arranque (Bootstrap) da simulação distribuída.
* <p>
* A ordem de inicialização é crítica para evitar <i>Race Conditions</i> na conexão TCP:
* <ol>
* <li><b>Workers (Interseções):</b> Iniciam os ServerSockets.</li>
* <li><b>Sink (Exit Node):</b> Prepara-se para receber métricas finais.</li>
* <li><b>Delay de Estabilização:</b> Pausa de 1s para garantir que os sockets estão em LISTENING.</li>
* <li><b>Source (Coordinator):</b> Inicia a geração de carga e conecta-se aos nós.</li>
* </ol>
* * @throws IOException Se falhar o fork de algum processo.
* Inicia a simulação completa: 5 Intersections, 1 Exit Node, e 1 Coordinator.
*
* @throws IOException se um processo falhar ao iniciar
*/
public void startSimulation() throws IOException {
if (!runningProcesses.isEmpty()) {
@@ -84,11 +65,8 @@ public class SimulationProcessManager {
}
/**
* Verifica o estado de "liveness" da simulação monitorizando o processo Coordenador.
* <p>
* Como o Coordenador gere o relógio DES e a geração de eventos, a sua terminação
* (após o drain time) sinaliza o fim efetivo da simulação.
* * @return true se o Coordenador ainda estiver ativo (alive).
* Checks if the coordinator process (last process started) is still running.
* When the coordinator finishes, the simulation is complete.
*/
public boolean isSimulationRunning() {
if (runningProcesses.isEmpty()) {
@@ -100,10 +78,8 @@ public class SimulationProcessManager {
}
/**
* Bloqueia a thread atual até que a simulação termine naturalmente ou ocorra timeout.
* * @param timeoutSeconds Tempo máximo de espera.
* @return true se terminou, false se o timeout expirou.
* @throws InterruptedException Se a espera for interrompida.
* Waits for the simulation to complete naturally.
* Returns true if completed, false if timeout.
*/
public boolean waitForCompletion(long timeoutSeconds) throws InterruptedException {
if (runningProcesses.isEmpty()) {
@@ -115,11 +91,7 @@ public class SimulationProcessManager {
}
/**
* Executa o procedimento de encerramento (Teardown) de todos os processos.
* <p>
* Tenta primeiro uma paragem graciosa (`SIGTERM`), aguarda meio segundo, e
* força a paragem (`SIGKILL`) para processos persistentes, garantindo que não
* ficam processos órfãos no SO.
* Stops all running simulation processes.
*/
public void stopSimulation() {
System.out.println("Stopping simulation processes...");
@@ -148,8 +120,7 @@ public class SimulationProcessManager {
}
/**
* Helper de baixo nível para construção e lançamento de processos Java.
* Configura o redirecionamento de I/O para ficheiros de log na diretoria temporária do SO.
* Helper para iniciar um único processo Java.
*/
private void startProcess(String className, String arg) throws IOException {
String javaBin = System.getProperty("java.home") + File.separator + "bin" + File.separator + "java";

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@@ -4,14 +4,7 @@ import sd.model.MessageType;
import sd.protocol.MessageProtocol;
/**
* Implementação concreta do protocolo de mensagens destinada ao transporte de telemetria.
* <p>
* Esta classe atua como um envelope especializado para o envio de dados estatísticos
* (encapsulados em {@link StatsUpdatePayload}) dos nós operacionais (Interseções, Coordenador)
* para o servidor de Dashboard centralizado.
* <p>
* Diferencia-se das mensagens de controlo genéricas por ter o destino fixado no
* "DashboardServer" e um tipo de mensagem imutável ({@code STATS_UPDATE}).
* Message wrapper for sending statistics to the dashboard.
*/
public class StatsMessage implements MessageProtocol {
@@ -21,49 +14,27 @@ public class StatsMessage implements MessageProtocol {
private final String destinationNode;
private final StatsUpdatePayload payload;
/**
* Cria uma nova mensagem de estatística.
*
* @param sourceNode O ID do nó que gerou as estatísticas (ex: "Cr1", "ExitNode").
* @param payload O objeto DTO contendo os dados estatísticos brutos ou agregados.
*/
public StatsMessage(String sourceNode, StatsUpdatePayload payload) {
this.sourceNode = sourceNode;
this.destinationNode = "DashboardServer"; // Destino implícito e fixo
this.destinationNode = "DashboardServer";
this.payload = payload;
}
/**
* Retorna o tipo da mensagem, que identifica semanticamente o conteúdo para o recetor.
* @return Sempre {@link MessageType#STATS_UPDATE}.
*/
@Override
public MessageType getType() {
return MessageType.STATS_UPDATE;
}
/**
* Obtém a carga útil da mensagem.
* @return O objeto {@link StatsUpdatePayload} associado.
*/
@Override
public Object getPayload() {
return payload;
}
/**
* Identifica a origem da mensagem.
* @return O ID do nó remetente.
*/
@Override
public String getSourceNode() {
return sourceNode;
}
/**
* Identifica o destino da mensagem.
* @return Sempre "DashboardServer".
*/
@Override
public String getDestinationNode() {
return destinationNode;

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@@ -7,60 +7,25 @@ import java.util.Map;
import sd.model.VehicleType;
/**
* Objeto de Transferência de Dados (DTO) otimizado para transporte de telemetria.
* <p>
* Esta classe encapsula as métricas de desempenho enviadas pelos nós da simulação (Coordenador,
* Interseções, ExitNode) para o Dashboard. Foi desenhada para suportar <b>atualizações parciais</b>
* (Sparse Updates):
* <ul>
* <li>Campos globais inicializados com {@code -1} indicam "sem alteração" (no-op). O Dashboard
* deve ignorar estes campos e manter o valor acumulado anterior.</li>
* <li>Campos de interseção ({@code arrivals}, {@code departures}) representam deltas ou snapshots
* específicos do nó remetente.</li>
* </ul>
* Implementa {@link Serializable} para transmissão direta via Java Sockets.
*
[Image of data transfer object pattern]
* DTO para atualizações de estatísticas ao dashboard.
* Campos com valor -1 não são atualizados nesta mensagem.
*/
public class StatsUpdatePayload implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
// Global Metrics (Coordinator/ExitNode)
/** Total gerado. Valor -1 indica que este campo deve ser ignorado na atualização. */
private int totalVehiclesGenerated = -1;
/** Total completado. Valor -1 indica que este campo deve ser ignorado. */
private int totalVehiclesCompleted = -1;
/** Tempo total de sistema acumulado (ms). Valor -1 indica que deve ser ignorado. */
private long totalSystemTime = -1;
/** Tempo total de espera acumulado (ms). Valor -1 indica que deve ser ignorado. */
private long totalWaitingTime = -1;
// Intersection Metrics (Worker Nodes)
/** Número de veículos que entraram na interseção desde o último reporte. */
private int intersectionArrivals = 0;
/** Número de veículos que saíram da interseção desde o último reporte. */
private int intersectionDepartures = 0;
/** Snapshot do tamanho atual da fila na interseção. */
private int intersectionQueueSize = 0;
// Detailed Breakdowns
/** Contagem acumulada por tipo de veículo. */
private Map<VehicleType, Integer> vehicleTypeCounts;
/** Tempos de espera acumulados por tipo de veículo. */
private Map<VehicleType, Long> vehicleTypeWaitTimes;
/**
* Inicializa o payload com os mapas vazios e contadores globais a -1 (estado neutro).
*/
public StatsUpdatePayload() {
this.vehicleTypeCounts = new HashMap<>();
this.vehicleTypeWaitTimes = new HashMap<>();
@@ -102,8 +67,6 @@ public class StatsUpdatePayload implements Serializable {
return vehicleTypeWaitTimes;
}
// Setters implementam Fluent Interface para construção encadeada
public StatsUpdatePayload setTotalVehiclesGenerated(int totalVehiclesGenerated) {
this.totalVehiclesGenerated = totalVehiclesGenerated;
return this;

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@@ -3,46 +3,31 @@ package sd.des;
import java.io.Serializable;
/**
* Representa um evento atómico e imutável no contexto da Simulação de Eventos Discretos (DES).
* <p>
* Esta classe é a unidade fundamental de processamento. Numa arquitetura DES, o estado do sistema
* não muda continuamente, mas sim em instantes discretos definidos por estes eventos.
* <p>
* Características principais:
* Evento discreto da simulação.
*
* <p>Unidade fundamental de execução num sistema DES:
* <ul>
* <li><b>Ordenação Temporal:</b> Implementa {@link Comparable} para ser armazenado numa Fila de
* Eventos Futuros (FEL - Future Event List), garantindo execução cronológica.</li>
* <li><b>Distribuído:</b> Implementa {@link Serializable} para permitir que eventos gerados num nó
* (ex: Coordenador) sejam transmitidos e executados noutro (ex: Interseção).</li>
* <li><b>Polimórfico:</b> Transporta um {@code payload} genérico, permitindo associar qualquer
* entidade (Veículo, Sinal, etc.) ao evento.</li>
* <li>timestamp - quando ocorre
* <li>type - o que acontece
* <li>payload - dados associados
* <li>location - qual processo o trata
* </ul>
*/
public class SimulationEvent implements Comparable<SimulationEvent>, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
/** O instante virtual exato em que o evento deve ser processado. */
private final double timestamp;
/** A categoria do evento (ex: VEHICLE_ARRIVAL, LIGHT_CHANGE). */
private final DESEventType type;
/** Dados contextuais associados (ex: o objeto Vehicle que chegou). */
private final Object payload;
private final String location; // Process ID (e.g., "Cr1", "Coordinator", "Exit")
/**
* O identificador do nó de destino onde o evento deve ser executado.
* (ex: "Cr1", "Coordinator", "ExitNode"). Se null, é um evento local.
*/
private final String location;
/**
* Instancia um novo evento de simulação completo.
* Cria um novo evento de simulação.
*
* @param timestamp Instante de execução (segundos virtuais).
* @param type Tipo enumerado do evento.
* @param payload Objeto de dados associado (pode ser null).
* @param location ID do processo alvo para execução distribuída.
* @param timestamp instante do evento (tempo de simulação em segundos)
* @param type tipo de evento
* @param payload dados associados (ex: objeto Vehicle)
* @param location processo que trata o evento
*/
public SimulationEvent(double timestamp, DESEventType type, Object payload, String location) {
this.timestamp = timestamp;
@@ -51,14 +36,7 @@ public class SimulationEvent implements Comparable<SimulationEvent>, Serializabl
this.location = location;
}
/**
* Construtor de conveniência para eventos locais (dentro do mesmo processo).
* Define {@code location} como null.
*
* @param timestamp Instante de execução.
* @param type Tipo do evento.
* @param payload Objeto de dados associado.
*/
/** Cria evento sem localização (para eventos locais) */
public SimulationEvent(double timestamp, DESEventType type, Object payload) {
this(timestamp, type, payload, null);
}
@@ -80,18 +58,8 @@ public class SimulationEvent implements Comparable<SimulationEvent>, Serializabl
}
/**
* Define a ordem natural de processamento na Fila de Prioridade.
* <p>
* <b>Lógica de Ordenação:</b>
* <ol>
* <li><b>Primária (Tempo):</b> Eventos com menor timestamp ocorrem primeiro.</li>
* <li><b>Secundária (Determinismo):</b> Em caso de empate temporal (simultaneidade),
* ordena alfabeticamente pelo nome do tipo. Isto garante que execuções repetidas
* da simulação produzam exatamente o mesmo resultado (determinismo estrito).</li>
* </ol>
*
* @param other O outro evento a comparar.
* @return Inteiro negativo, zero ou positivo conforme a ordem.
* Ordena eventos por timestamp (mais cedo primeiro).
* Em caso de empate, ordena por tipo para determinismo.
*/
@Override
public int compareTo(SimulationEvent other) {
@@ -99,7 +67,7 @@ public class SimulationEvent implements Comparable<SimulationEvent>, Serializabl
if (timeComparison != 0) {
return timeComparison;
}
// Tie-breaker: order by event type name to ensure reproducible runs
// Tie-breaker: order by event type name
return this.type.name().compareTo(other.type.name());
}

View File

@@ -3,47 +3,28 @@ package sd.des;
import sd.model.TrafficLight;
/**
* Encapsula o contexto de dados para eventos de mudança de estado de semáforos.
* <p>
* Este objeto atua como o <i>payload</i> transportado por um {@link SimulationEvent}
* quando o tipo de evento é relacionado com controlo de tráfego (ex: mudança Verde -> Amarelo).
* Permite que o motor DES identifique exatamente qual instância de {@link TrafficLight}
* deve ser atualizada numa determinada interseção e direção.
* Payload for traffic light change events.
* Contains the traffic light and its direction.
*/
public class TrafficLightEvent {
private final TrafficLight light;
private final String direction;
private final String intersectionId;
/**
* Cria um novo payload de evento de semáforo.
* @param light A instância do objeto semáforo a ser manipulado.
* @param direction A direção cardeal associada (ex: "North", "East").
* @param intersectionId O identificador da interseção onde o semáforo reside.
*/
public TrafficLightEvent(TrafficLight light, String direction, String intersectionId) {
this.light = light;
this.direction = direction;
this.intersectionId = intersectionId;
}
/**
* @return A referência direta para o objeto de domínio do semáforo.
*/
public TrafficLight getLight() {
return light;
}
/**
* @return A direção do fluxo controlado por este semáforo.
*/
public String getDirection() {
return direction;
}
/**
* @return O ID da interseção pai.
*/
public String getIntersectionId() {
return intersectionId;
}

View File

@@ -11,19 +11,10 @@ import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;
/**
* Motor de logging assíncrono e thread-safe para a simulação distribuída.
* <p>
* Implementa o padrão <i>Singleton</i> para garantir um ponto centralizado de registo.
* Utiliza o padrão <i>Producer-Consumer</i> com uma {@link BlockingQueue} para desacoplar
* a geração de eventos (crítica para a performance da simulação) da persistência em disco
* (operação de I/O lenta).
* <p>
* <b>Garantias:</b>
* <ul>
* <li>Non-blocking writes (para a thread chamadora, na maioria dos casos).</li>
* <li>Ordering cronológico aproximado (FIFO na fila).</li>
* <li>Graceful Shutdown (flush de logs pendentes ao terminar).</li>
* </ul>
* Sistema de registo centralizado de eventos para a simulação distribuída.
*
* <p>Regista todos os eventos da simulação num ficheiro com timestamps e categorização.
* Thread-safe e não-bloqueante para impacto mínimo na performance.</p>
*/
public class EventLogger {
@@ -31,33 +22,20 @@ public class EventLogger {
private static final Object instanceLock = new Object();
private final PrintWriter writer;
/** Buffer de memória para absorver picos de eventos (Burst traffic). */
private final BlockingQueue<LogEntry> logQueue;
/** Thread dedicada (Consumer) para escrita em ficheiro. */
private final Thread writerThread;
private final AtomicBoolean running;
private final SimpleDateFormat timestampFormat;
private final long simulationStartMillis;
/**
* Inicializa o sistema de logs.
* Abre o ficheiro, escreve o cabeçalho e inicia a thread consumidora.
*
* @param logFilePath Caminho relativo ou absoluto do ficheiro de log.
* @throws IOException Se não for possível criar ou escrever no ficheiro.
*/
/** Construtor privado para padrão singleton */
private EventLogger(String logFilePath) throws IOException {
// Auto-flush ativado para garantir persistência, mas gerido pelo buffer do BufferedWriter
this.writer = new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter(logFilePath, false)), true);
this.logQueue = new LinkedBlockingQueue<>(10000); // Backpressure: limita a 10k eventos pendentes
this.logQueue = new LinkedBlockingQueue<>(10000);
this.running = new AtomicBoolean(true);
this.timestampFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
this.simulationStartMillis = System.currentTimeMillis();
// Header inicial do log
writer.println("=".repeat(80));
writer.println("SIMULATION EVENT LOG");
writer.println("Started: " + timestampFormat.format(new Date()));
@@ -69,16 +47,11 @@ public class EventLogger {
writer.flush();
this.writerThread = new Thread(this::processLogQueue, "EventLogger-Writer");
this.writerThread.setDaemon(true); // Permite que a JVM termine se apenas esta thread sobrar
this.writerThread.setDaemon(true);
this.writerThread.start();
}
/**
* Obtém a instância única do logger (Lazy Initialization).
* Se não existir, cria uma predefinida em "logs/simulation-events.log".
*
* @return A instância singleton.
*/
/** Obtém ou cria a instância singleton */
public static EventLogger getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (instanceLock) {
@@ -99,8 +72,7 @@ public class EventLogger {
}
/**
* Reinicializa o logger com um ficheiro específico.
* Útil para testes ou configurações personalizadas.
* Initialize with custom log file path.
*/
public static void initialize(String logFilePath) throws IOException {
synchronized (instanceLock) {
@@ -112,13 +84,7 @@ public class EventLogger {
}
/**
* Regista um evento genérico.
* Esta operação é não-bloqueante (retorna imediatamente após colocar na fila),
* exceto se a fila estiver cheia (backpressure).
*
* @param eventType Categoria do evento.
* @param component Nome do componente (ex: "Coordinator", "IntersectionProcess").
* @param description Detalhes do evento.
* Logs an event (non-blocking).
*/
public void log(EventType eventType, String component, String description) {
if (!running.get()) return;
@@ -130,7 +96,7 @@ public class EventLogger {
description
);
// Non-blocking offer - if queue is full, drop oldest or warn
// Non-blocking offer - if queue is full, drop oldest
if (!logQueue.offer(entry)) {
// Queue full - this shouldn't happen with 10k buffer, but handle gracefully
System.err.println("EventLogger queue full - dropping event: " + eventType);
@@ -138,14 +104,14 @@ public class EventLogger {
}
/**
* Regista um evento associado a um veículo específico (Helper method).
* Logs an event with vehicle context.
*/
public void logVehicle(EventType eventType, String component, String vehicleId, String description) {
log(eventType, component, "[" + vehicleId + "] " + description);
}
/**
* Regista um erro ou exceção com formatação apropriada.
* Logs an error event.
*/
public void logError(String component, String description, Exception e) {
String fullDescription = description + (e != null ? ": " + e.getMessage() : "");
@@ -153,13 +119,11 @@ public class EventLogger {
}
/**
* Lógica da thread consumidora (Worker Thread).
* Retira eventos da fila e escreve no disco continuamente.
* Background thread that writes log entries to file.
*/
private void processLogQueue() {
while (running.get() || !logQueue.isEmpty()) {
try {
// Poll com timeout para permitir verificar a flag 'running' periodicamente
LogEntry entry = logQueue.poll(100, java.util.concurrent.TimeUnit.MILLISECONDS);
if (entry != null) {
writeEntry(entry);
@@ -170,7 +134,7 @@ public class EventLogger {
}
}
// Flush final: garantir que eventos restantes na fila são escritos antes de morrer
// Flush remaining entries
while (!logQueue.isEmpty()) {
LogEntry entry = logQueue.poll();
if (entry != null) {
@@ -180,7 +144,7 @@ public class EventLogger {
}
/**
* Formata e escreve uma entrada de log no PrintWriter.
* Writes a single log entry to file.
*/
private void writeEntry(LogEntry entry) {
String timestamp = timestampFormat.format(new Date(entry.timestampMillis));
@@ -194,7 +158,7 @@ public class EventLogger {
entry.description
);
// Flush periódico inteligente: se a carga for baixa, garante que vemos logs em tempo real
// Flush periodically for real-time viewing
if (logQueue.size() < 10) {
writer.flush();
}
@@ -206,17 +170,15 @@ public class EventLogger {
}
/**
* Encerra o logger de forma segura.
* Desativa a aceitação de novos eventos, aguarda que a fila esvazie (flush)
* e fecha o ficheiro.
* Shuts down the logger and flushes all pending entries.
*/
public void shutdown() {
if (!running.compareAndSet(true, false)) {
return; // Já encerrado
return; // Already shut down
}
try {
// Wait for writer thread to finish flushing
// Wait for writer thread to finish
writerThread.join(5000); // Wait up to 5 seconds
// Write footer
@@ -233,7 +195,7 @@ public class EventLogger {
}
/**
* DTO interno imutável para armazenar dados do evento na fila.
* Internal class to represent a log entry.
*/
private static class LogEntry {
final long timestampMillis;

View File

@@ -1,46 +1,34 @@
package sd.logging;
/**
* Taxonomia oficial de eventos para o subsistema de logging centralizado.
* <p>
* Este enumerado padroniza a categorização de todas as ocorrências na simulação, permitindo:
* <ul>
* <li>Filtragem granular de logs (ex: ver apenas erros ou apenas tráfego de rede).</li>
* <li>Análise estatística post-mortem (parsear logs para calcular latências).</li>
* <li>Correlação de eventos distribuídos (seguir o rastro de um veículo através de vários nós).</li>
* </ul>
* Tipos de eventos que podem ocorrer na simulação.
* Usados para categorizar e filtrar logs.
*/
public enum EventType {
// --- Ciclo de Vida do Veículo ---
VEHICLE_GENERATED("Vehicle Generated"),
VEHICLE_ARRIVED("Vehicle Arrived"),
VEHICLE_QUEUED("Vehicle Queued"),
VEHICLE_DEPARTED("Vehicle Departed"),
VEHICLE_EXITED("Vehicle Exited"),
// --- Controlo de Semáforos e Exclusão Mútua ---
LIGHT_CHANGED_GREEN("Light Changed to Green"),
LIGHT_CHANGED_RED("Light Changed to Red"),
LIGHT_REQUEST_GREEN("Light Requested Green"),
LIGHT_RELEASE_GREEN("Light Released Green"),
// --- Ciclo de Vida da Simulação/Processos ---
SIMULATION_STARTED("Simulation Started"),
SIMULATION_STOPPED("Simulation Stopped"),
PROCESS_STARTED("Process Started"),
PROCESS_STOPPED("Process Stopped"),
// --- Configuração e Telemetria ---
STATS_UPDATE("Statistics Update"),
CONFIG_CHANGED("Configuration Changed"),
// --- Camada de Rede (TCP/Sockets) ---
CONNECTION_ESTABLISHED("Connection Established"),
CONNECTION_LOST("Connection Lost"),
MESSAGE_SENT("Message Sent"),
MESSAGE_RECEIVED("Message Received"),
// --- Tratamento de Exceções ---
ERROR("Error");
private final String displayName;

View File

@@ -12,18 +12,16 @@ import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import sd.model.Vehicle;
/**
* Subsistema de auditoria granular responsável pelo rastreio detalhado (Tracing) de veículos individuais.
* Rastreia e regista a viagem completa de veículos individuais.
*
* <p>
* Diferente do {@link EventLogger} (que regista eventos globais do sistema), esta classe foca-se
* na perspetiva do <b>agente</b>. Cria um ficheiro de rastro dedicado (`.trace`) para cada veículo
* monitorizado, registando cronologicamente cada interação com a infraestrutura (interseções,
* filas, semáforos).
* <p>
* <b>Funcionalidades:</b>
* Cria ficheiros de trace detalhados com:
* <ul>
* <li>Análise forense de percursos individuais.</li>
* <li>Validão de tempos de espera e travessia por nó.</li>
* <li>Cálculo de eficiência de rota (tempo em movimento vs. tempo parado).</li>
* <li>Timestamps de todos os eventos
* <li>Localizões (interseções)
* <li>Tempos de espera em cada semáforo
* <li>Tempos de travessia
* <li>Tempo total no sistema
* </ul>
*/
public class VehicleTracer {
@@ -31,18 +29,12 @@ public class VehicleTracer {
private static VehicleTracer instance;
private static final Object instanceLock = new Object();
/** Mapa thread-safe de sessões de trace ativas (VehicleID -> TraceHandler). */
private final Map<String, VehicleTrace> trackedVehicles;
private final SimpleDateFormat timestampFormat;
private final long simulationStartMillis;
private final String traceDirectory;
/**
* Inicializa o tracer e prepara o diretório de saída.
*
* @param traceDirectory Caminho para armazenamento dos ficheiros .trace.
*/
/** Construtor privado (singleton) */
private VehicleTracer(String traceDirectory) {
this.trackedVehicles = new ConcurrentHashMap<>();
this.timestampFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");
@@ -56,10 +48,7 @@ public class VehicleTracer {
}
}
/**
* Obtém a instância única do tracer (Singleton).
* @return A instância global.
*/
/** Obtém ou cria a instância singleton */
public static VehicleTracer getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (instanceLock) {
@@ -71,10 +60,7 @@ public class VehicleTracer {
return instance;
}
/**
* Reinicializa o tracer com um diretório personalizado.
* Útil para isolar logs de diferentes execuções em lote.
*/
/** Inicializa com diretório de trace customizado */
public static void initialize(String traceDirectory) {
synchronized (instanceLock) {
if (instance != null) {
@@ -85,14 +71,12 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Inicia a sessão de rastreio para um veículo específico.
* Cria o ficheiro {@code logs/traces/vehicle-{id}.trace} e escreve o cabeçalho.
*
* @param vehicleId O identificador único do veículo.
* Começa a rastrear um veículo específico.
* Cria ficheiro de trace para este veículo.
*/
public void startTracking(String vehicleId) {
if (trackedVehicles.containsKey(vehicleId)) {
return; // Já está a ser rastreado
return; // Already tracking
}
VehicleTrace trace = new VehicleTrace(vehicleId, traceDirectory);
@@ -102,7 +86,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Encerra a sessão de rastreio, fecha o descritor de ficheiro e remove da memória.
* Stops tracking a vehicle and closes its trace file.
*/
public void stopTracking(String vehicleId) {
VehicleTrace trace = trackedVehicles.remove(vehicleId);
@@ -113,14 +97,14 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Verifica se um veículo está atualmente sob auditoria.
* Checks if a vehicle is being tracked.
*/
public boolean isTracking(String vehicleId) {
return trackedVehicles.containsKey(vehicleId);
}
/**
* Regista o evento de instanciação do veículo pelo Coordenador.
* Logs when a vehicle is generated.
*/
public void logGenerated(Vehicle vehicle) {
if (!isTracking(vehicle.getId()))
@@ -135,7 +119,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Regista a chegada física do veículo à zona de deteção de uma interseção.
* Logs when a vehicle arrives at an intersection.
*/
public void logArrival(String vehicleId, String intersection, double simulationTime) {
if (!isTracking(vehicleId))
@@ -149,7 +133,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Regista a entrada do veículo na estrutura de fila de um semáforo.
* Logs when a vehicle is queued at a traffic light.
*/
public void logQueued(String vehicleId, String intersection, String direction, int queuePosition) {
if (!isTracking(vehicleId))
@@ -163,7 +147,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Regista o início da espera ativa (veículo parado no Vermelho).
* Logs when a vehicle starts waiting at a red light.
*/
public void logWaitingStart(String vehicleId, String intersection, String direction) {
if (!isTracking(vehicleId))
@@ -177,8 +161,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Regista o fim da espera (Sinal Verde).
* @param waitTime Duração total da paragem nesta instância.
* Logs when a vehicle finishes waiting (light turns green).
*/
public void logWaitingEnd(String vehicleId, String intersection, String direction, double waitTime) {
if (!isTracking(vehicleId))
@@ -192,7 +175,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Regista o início da travessia da interseção (ocupação da zona crítica).
* Logs when a vehicle starts crossing an intersection.
*/
public void logCrossingStart(String vehicleId, String intersection, String direction) {
if (!isTracking(vehicleId))
@@ -206,7 +189,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Regista a libertação da zona crítica da interseção.
* Logs when a vehicle finishes crossing an intersection.
*/
public void logCrossingEnd(String vehicleId, String intersection, double crossingTime) {
if (!isTracking(vehicleId))
@@ -220,7 +203,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Regista a partida da interseção em direção ao próximo nó.
* Logs when a vehicle departs from an intersection.
*/
public void logDeparture(String vehicleId, String intersection, String nextDestination) {
if (!isTracking(vehicleId))
@@ -234,10 +217,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Regista a saída do sistema (no Exit Node).
* <p>
* Este método também desencadeia a escrita do <b>Sumário de Viagem</b> no final do log
* e fecha o ficheiro automaticamente.
* Logs when a vehicle exits the system.
*/
public void logExit(Vehicle vehicle, double systemTime) {
if (!isTracking(vehicle.getId()))
@@ -249,7 +229,7 @@ public class VehicleTracer {
String.format("Exited system - Total time: %.2fs, Waiting: %.2fs, Crossing: %.2fs",
systemTime, vehicle.getTotalWaitingTime(), vehicle.getTotalCrossingTime()));
// Escreve estatísticas sumarizadas
// Write summary
trace.writeSummary(vehicle, systemTime);
// Stop tracking and close file
@@ -258,8 +238,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Fecha forçosamente todos os traces abertos.
* Deve ser chamado no shutdown da simulação para evitar corrupção de logs.
* Shuts down the tracer and closes all trace files.
*/
public void shutdown() {
for (VehicleTrace trace : trackedVehicles.values()) {
@@ -269,7 +248,7 @@ public class VehicleTracer {
}
/**
* Classe interna auxiliar que gere o descritor de ficheiro e a formatação para um único veículo.
* Internal class to handle tracing for a single vehicle.
*/
private class VehicleTrace {
private final String vehicleId;

View File

@@ -5,52 +5,41 @@ import java.util.UUID;
import sd.protocol.MessageProtocol;
/**
* Envelope fundamental do protocolo de comunicação entre processos distribuídos (IPC).
* <p>
* Esta classe atua como a Unidade de Dados de Aplicação (ADU), encapsulando tanto
* os metadados de roteamento (origem, destino, tipo) quanto a carga útil (payload)
* polimórfica. É agnóstica ao conteúdo, servindo como contentor genérico para
* transferência de estado (Veículos, Estatísticas) ou sinais de controlo (Semáforos).
* <p>
* A imutabilidade dos campos (exceto via serialização) garante a integridade da mensagem
* durante o trânsito na rede.
* Representa uma mensagem trocada entre processos na simulação distribuída.
*
* <p>Cada mensagem tem um ID único, tipo, remetente, destino e payload.
* Implementa {@link MessageProtocol} que estende Serializable para transmissão pela rede.</p>
*/
public class Message implements MessageProtocol {
private static final long serialVersionUID = 1L;
/** * Identificador único universal (UUID).
* Essencial para rastreabilidade (tracing), logs de auditoria e mecanismos de deduplicação.
*/
/** Identificador único desta mensagem */
private final String messageId;
/** Discriminador semântico que define como o recetor deve processar o payload. */
/** Tipo desta mensagem (ex: VEHICLE_TRANSFER, STATS_UPDATE) */
private final MessageType type;
/** Identificador lógico do nó emissor (ex: "Cr1", "Coordinator"). */
/** Identificador do processo que enviou esta mensagem */
private final String senderId;
/** * Identificador lógico do nó recetor.
* Se {@code null}, a mensagem deve ser tratada como <b>Broadcast</b>.
*/
/** Identificador do processo de destino (pode ser null para broadcast) */
private final String destinationId;
/** * Carga útil polimórfica.
* Deve implementar {@link java.io.Serializable} para garantir transmissão correta.
*/
/** Dados a serem transmitidos (o tipo depende do tipo de mensagem) */
private final Object payload;
/** Marca temporal da criação da mensagem (Unix Timestamp), usada para cálculo de latência de rede. */
/** Timestamp de criação da mensagem (tempo de simulação ou real) */
private final long timestamp;
/**
* Construtor completo para reconstrução de mensagens ou envio com timestamp manual.
* Cria uma nova mensagem com todos os parâmetros.
*
* @param type Classificação semântica da mensagem.
* @param senderId ID do processo origem.
* @param destinationId ID do processo destino (ou null para broadcast).
* @param payload Objeto de domínio a ser transportado.
* @param timestamp Instante de criação (ms).
* @param type tipo da mensagem
* @param senderId ID do processo remetente
* @param destinationId ID do processo de destino (null para broadcast)
* @param payload conteúdo da mensagem
* @param timestamp timestamp de criação da mensagem
*/
public Message(MessageType type, String senderId, String destinationId,
Object payload, long timestamp) {
@@ -63,24 +52,23 @@ public class Message implements MessageProtocol {
}
/**
* Construtor de conveniência que atribui automaticamente o timestamp atual do sistema.
* Cria uma nova mensagem usando o tempo atual do sistema como timestamp.
*
* @param type Classificação semântica.
* @param senderId ID do processo origem.
* @param destinationId ID do processo destino.
* @param payload Objeto de domínio.
* @param type tipo da mensagem
* @param senderId ID do processo remetente
* @param destinationId ID do processo de destino
* @param payload conteúdo da mensagem
*/
public Message(MessageType type, String senderId, String destinationId, Object payload) {
this(type, senderId, destinationId, payload, System.currentTimeMillis());
}
/**
* Construtor de conveniência para mensagens de difusão (Broadcast).
* Define {@code destinationId} como null.
* Cria uma mensagem de broadcast (sem destino específico).
*
* @param type Classificação semântica.
* @param senderId ID do processo origem.
* @param payload Objeto de domínio.
* @param type tipo da mensagem
* @param senderId ID do processo remetente
* @param payload conteúdo da mensagem
*/
public Message(MessageType type, String senderId, Object payload) {
this(type, senderId, null, payload, System.currentTimeMillis());
@@ -113,23 +101,21 @@ public class Message implements MessageProtocol {
}
/**
* Verifica se a mensagem se destina a todos os nós da rede.
* Checks if this is a broadcast message (no specific destination).
*
* @return {@code true} se o destinationId for nulo.
* @return true if destinationId is null, false otherwise
*/
public boolean isBroadcast() {
return destinationId == null;
}
/**
* Utilitário para casting seguro e fluente do payload.
* <p>
* Evita a necessidade de casts explícitos e supressão de warnings no código cliente.
* Gets the payload cast to a specific type.
* Use with caution and ensure type safety.
*
* @param <T> O tipo esperado do payload.
* @param clazz A classe do tipo esperado para verificação em runtime (opcional no uso, mas boa prática).
* @return O payload convertido para o tipo T.
* @throws ClassCastException Se o payload não for compatível com o tipo solicitado.
* @param <T> The expected payload type
* @return The payload cast to type T
* @throws ClassCastException if the payload is not of type T
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T getPayloadAs(Class<T> clazz) {

View File

@@ -16,17 +16,10 @@ import sd.serialization.MessageSerializer;
import sd.serialization.SerializationException;
import sd.serialization.SerializerFactory;
/**
* Wrapper de alto nível para gestão robusta de conexões TCP.
* <p>
* Esta classe abstrai a complexidade da API nativa {@link java.net.Socket}, oferecendo:
* <ol>
* <li><b>Resiliência:</b> Lógica de reconexão automática (Retry Loop) no arranque, crucial para sistemas
* distribuídos onde a ordem de inicialização dos nós não é garantida.</li>
* <li><b>Framing:</b> Implementação transparente do protocolo "Length-Prefix" (4 bytes de tamanho + payload),
* resolvendo o problema de fragmentação de stream TCP.</li>
* <li><b>Serialização:</b> Integração direta com a camada de serialização JSON.</li>
* </ol>
* Simplifica comunicação via sockets.
* Inclui lógica de retry para robustez.
*/
public class SocketConnection implements Closeable {
@@ -35,24 +28,20 @@ public class SocketConnection implements Closeable {
private final InputStream inputStream;
private final MessageSerializer serializer;
/** Número máximo de tentativas de ligação antes de desistir (Fail-fast). */
/** Número máximo de tentativas de ligação */
private static final int MAX_RETRIES = 5;
/** Janela de espera (backoff) linear entre tentativas (em milissegundos). */
/** Atraso entre tentativas (milissegundos) */
private static final long RETRY_DELAY_MS = 1000;
/**
* Construtor para clientes (Active Open).
* Tenta estabelecer uma conexão TCP com um servidor, aplicando lógica de retry.
* <p>
* Este comportamento é vital quando o processo Coordenador inicia antes das Interseções estarem
* prontas para aceitar conexões ({@code accept()}).
* Construtor do cliente que inicia a ligação.
* Tenta ligar a um servidor já em escuta, com retry.
*
* @param host Endereço do nó de destino (ex: "localhost").
* @param port Porta de serviço.
* @throws IOException Se a conexão falhar após todas as {@code MAX_RETRIES} tentativas.
* @throws UnknownHostException Se o DNS não resolver o hostname.
* @throws InterruptedException Se a thread for interrompida durante o sleep de retry.
* @param host endereço do host (ex: "localhost")
* @param port número da porta
* @throws IOException se falhar após todas as tentativas
* @throws UnknownHostException se o host não for encontrado
* @throws InterruptedException se a thread for interrompida
*/
public SocketConnection(String host, int port) throws IOException, UnknownHostException, InterruptedException {
Socket tempSocket = null;
@@ -63,7 +52,7 @@ public class SocketConnection implements Closeable {
// --- Retry Loop ---
for (int attempt = 1; attempt <= MAX_RETRIES; attempt++) {
try {
// Try to establish the connection (SYN -> SYN-ACK -> ACK)
// Try to establish the connection
tempSocket = new Socket(host, port);
// If successful, break out of the retry loop
@@ -72,17 +61,17 @@ public class SocketConnection implements Closeable {
break;
} catch (ConnectException | SocketTimeoutException e) {
// Common errors: "Connection refused" (server not up) or "Timeout" (firewall/network)
// These are common errors indicating the server might not be ready.
lastException = e;
System.out.printf("[SocketConnection] Attempt %d/%d failed: %s. Retrying in %d ms...%n",
attempt, MAX_RETRIES, e.getMessage(), RETRY_DELAY_MS);
if (attempt < MAX_RETRIES) {
// Blocking wait before next attempt
// Wait before the next attempt
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(RETRY_DELAY_MS);
}
} catch (IOException e) {
// Other IO errors
// Other IOExceptions might be more permanent, but we retry anyway.
lastException = e;
System.out.printf("[SocketConnection] Attempt %d/%d failed with IOException: %s. Retrying in %d ms...%n",
attempt, MAX_RETRIES, e.getMessage(), RETRY_DELAY_MS);
@@ -92,46 +81,48 @@ public class SocketConnection implements Closeable {
}
} // --- End of Retry Loop ---
// Final validation
// If after all retries tempSocket is still null, it means connection failed permanently.
if (tempSocket == null) {
System.err.printf("[SocketConnection] Failed to connect to %s:%d after %d attempts.%n", host, port, MAX_RETRIES);
if (lastException != null) {
throw lastException; // Propagate the root cause
throw lastException; // Throw the last exception encountered
} else {
// Should not happen if loop ran, but as a fallback
throw new IOException("Failed to connect after " + MAX_RETRIES + " attempts, reason unknown.");
}
}
// Initialize streams
// If connection was successful, assign to final variable and create streams
this.socket = tempSocket;
this.outputStream = socket.getOutputStream();
this.inputStream = socket.getInputStream();
this.serializer = SerializerFactory.createDefault();
}
/**
* Construtor para servidores (Passive Open).
* Envolve um socket já conectado (retornado por {@code serverSocket.accept()}).
* Não necessita de retry logic pois a conexão física já existe.
* Constructor for the "Server" (who accepts the connection).
* Receives a Socket that has already been accepted by a ServerSocket.
* No retry logic needed here as the connection is already established.
*
* @param acceptedSocket O socket ativo retornado pelo SO.
* @throws IOException Se falhar a obtenção dos streams de I/O.
* @param acceptedSocket The Socket returned by serverSocket.accept().
* @throws IOException If stream creation fails.
*/
public SocketConnection(Socket acceptedSocket) throws IOException {
this.socket = acceptedSocket;
this.outputStream = socket.getOutputStream();
this.inputStream = socket.getInputStream();
this.serializer = SerializerFactory.createDefault();
}
/**
* Serializa e transmite uma mensagem através do canal.
* <p>
* Utiliza sincronização ({@code synchronized}) para garantir que escritas concorrentes
* na mesma conexão não corrompem a stream de bytes (thread-safety).
* Sends (serializes) a MessageProtocol object over the socket.
*
* @param message O objeto de protocolo a enviar.
* @throws IOException Se o socket estiver fechado ou ocorrer erro de escrita.
* @param message The "envelope" (which contains the Vehicle) to be sent.
* @throws IOException If writing to the stream fails or socket is not connected.
*/
public synchronized void sendMessage(MessageProtocol message) throws IOException {
if (socket == null || !socket.isConnected()) {
@@ -142,11 +133,11 @@ public class SocketConnection implements Closeable {
// Serializa para bytes JSON
byte[] data = serializer.serialize(message);
// Write 4-byte length prefix (Framing)
// Write 4-byte length prefix
DataOutputStream dataOut = new DataOutputStream(outputStream);
dataOut.writeInt(data.length);
dataOut.write(data);
dataOut.flush(); // Force transmission immediately
dataOut.flush();
} catch (SerializationException e) {
throw new IOException("Failed to serialize message", e);
@@ -154,14 +145,11 @@ public class SocketConnection implements Closeable {
}
/**
* Bloqueia à espera de uma mensagem completa do socket.
* <p>
* Lê primeiro o cabeçalho de tamanho (4 bytes) e depois o payload exato,
* garantindo que processa mensagens completas mesmo se chegarem fragmentadas em múltiplos pacotes TCP.
* Tries to read (deserialize) a MessageProtocol object from the socket.
*
* @return O objeto {@link MessageProtocol} reconstruído.
* @throws IOException Se a conexão for perdida (EOF) ou o stream corrompido.
* @throws ClassNotFoundException Se o tipo desserializado não for encontrado no classpath.
* @return The "envelope" (MessageProtocol) that was received.
* @throws IOException If the connection is lost, the stream is corrupted, or socket is not connected.
* @throws ClassNotFoundException If the received object is unknown.
*/
public MessageProtocol receiveMessage() throws IOException, ClassNotFoundException {
if (socket == null || !socket.isConnected()) {
@@ -173,16 +161,15 @@ public class SocketConnection implements Closeable {
DataInputStream dataIn = new DataInputStream(inputStream);
int length = dataIn.readInt();
// Sanity check para evitar OutOfMemory em caso de corrupção de stream
if (length <= 0 || length > 10_000_000) { // Max 10MB payload
if (length <= 0 || length > 10_000_000) { // Sanity check (10MB max)
throw new IOException("Invalid message length: " + length);
}
// Ler dados exatos da mensagem
// Ler dados da mensagem
byte[] data = new byte[length];
dataIn.readFully(data);
// Deserialize do JSON - força o tipo concreto Message
// Deserialize do JSON - use concrete Message class, not interface
return serializer.deserialize(data, sd.model.Message.class);
} catch (SerializationException e) {
@@ -191,8 +178,7 @@ public class SocketConnection implements Closeable {
}
/**
* Encerra a conexão e liberta os descritores de ficheiro.
* Operação idempotente.
* Closes the socket and all streams (Input and Output).
*/
@Override
public void close() throws IOException {
@@ -202,8 +188,7 @@ public class SocketConnection implements Closeable {
}
/**
* Verifica o estado operacional da conexão.
* @return true se o socket está aberto e conectado.
* @return true if the socket is still connected and not closed.
*/
public boolean isConnected() {
return socket != null && socket.isConnected() && !socket.isClosed();

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@@ -1,25 +1,26 @@
package sd.serialization;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import com.google.gson.Gson;
import com.google.gson.GsonBuilder;
import com.google.gson.JsonSyntaxException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
/**
* Implementação baseada em JSON da estratégia {@link MessageSerializer}, utilizando a biblioteca Gson.
* <p>
* Este serializador converte objetos Java para o formato de texto JSON antes da transmissão.
* Oferece várias vantagens técnicas sobre a serialização nativa do Java:
* <ul>
* <li><b>Legibilidade:</b> O formato de texto facilita a depuração (sniffing de rede) sem ferramentas especializadas.</li>
* <li><b>Interoperabilidade:</b> Permite futura integração com componentes não-Java (ex: Dashboards web em JS).</li>
* <li><b>Segurança:</b> Reduz a superfície de ataque para execução remota de código (RCE), pois não desserializa classes arbitrárias, apenas dados.</li>
* </ul>
* <p>
* <b>Thread-Safety:</b> A instância interna do {@code Gson} é imutável e thread-safe, permitindo
* que este serializador seja partilhado entre múltiplas threads (ex: no pool do DashboardServer).
* * @see MessageSerializer
* JSON-based implementation of {@link MessageSerializer} using Google's Gson library.
*
* This serializer converts objects to JSON format for transmission, providing:
* - Human-readable message format (easy debugging)
* - Cross-platform compatibility
* - Smaller message sizes compared to Java native serialization
* - Better security (no code execution during deserialization)
*
* The serializer is configured with pretty printing disabled by default for
* production use, but can be enabled for debugging purposes.
*
* Thread-safety: This class is thread-safe as Gson instances are thread-safe.
*
* @see MessageSerializer
*/
public class JsonMessageSerializer implements MessageSerializer {
@@ -27,16 +28,16 @@ public class JsonMessageSerializer implements MessageSerializer {
private final boolean prettyPrint;
/**
* Cria um novo serializador JSON com configuração otimizada para produção (compacto).
* Creates a new JSON serializer with default configuration (no pretty printing).
*/
public JsonMessageSerializer() {
this(false);
}
/**
* Cria um novo serializador JSON com formatação opcional.
* * @param prettyPrint Se {@code true}, o JSON gerado incluirá indentação e quebras de linha.
* Útil para debug, mas aumenta significativamente o tamanho do payload.
* Creates a new JSON serializer with optional pretty printing.
*
* @param prettyPrint If true, JSON output will be formatted with indentation
*/
public JsonMessageSerializer(boolean prettyPrint) {
this.prettyPrint = prettyPrint;
@@ -52,13 +53,6 @@ public class JsonMessageSerializer implements MessageSerializer {
this.gson = builder.create();
}
/**
* Converte um objeto em memória para um array de bytes JSON (UTF-8).
*
* @param object O objeto a ser serializado.
* @return O payload em bytes pronto para transmissão TCP.
* @throws SerializationException Se o objeto não for compatível com JSON ou ocorrer erro de encoding.
*/
@Override
public byte[] serialize(Object object) throws SerializationException {
if (object == null) {
@@ -74,16 +68,6 @@ public class JsonMessageSerializer implements MessageSerializer {
}
}
/**
* Reconstrói um objeto Java a partir de um array de bytes JSON.
* <p>
* Realiza a validação sintática do JSON e a validação de tipo baseada na classe alvo.
*
* @param data O array de bytes recebido da rede.
* @param clazz A classe do objeto esperado (Type Token).
* @return A instância do objeto reconstruído.
* @throws SerializationException Se o JSON for malformado ou incompatível com a classe alvo.
*/
@Override
public <T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) throws SerializationException {
if (data == null) {
@@ -111,16 +95,18 @@ public class JsonMessageSerializer implements MessageSerializer {
}
/**
* Retorna a instância subjacente do Gson para configurações avançadas.
* * @return A instância Gson configurada.
* Returns the underlying Gson instance for advanced usage.
*
* @return The Gson instance
*/
public Gson getGson() {
return gson;
}
/**
* Verifica se a formatação "pretty print" está ativa.
* * @return true se a indentação estiver habilitada.
* Checks if pretty printing is enabled.
*
* @return true if pretty printing is enabled
*/
public boolean isPrettyPrint() {
return prettyPrint;

View File

@@ -1,48 +1,47 @@
package sd.serialization;
/**
* Interface que define o contrato para estratégias de serialização e desserialização de objetos.
* <p>
* Esta abstração permite desacoplar a camada de transporte (Sockets TCP) da camada de
* apresentação de dados. Ao implementar o padrão <b>Strategy</b>, o sistema ganha flexibilidade
* para alternar entre diferentes formatos de codificação (JSON, Binário Nativo, XML, Protobuf)
* sem necessidade de refatorização da lógica de rede.
* <p>
* <b>Requisitos para Implementações:</b>
* <ul>
* <li><b>Thread-Safety:</b> As implementações devem ser seguras para uso concorrente, dado que
* instâncias únicas podem ser partilhadas por múltiplos <i>ClientHandlers</i>.</li>
* <li><b>Robustez:</b> Falhas de parsing devem resultar em exceções tipificadas ({@link SerializationException}),
* nunca em falhas silenciosas ou estados inconsistentes.</li>
* </ul>
* * @see JsonMessageSerializer
* Interface for serializing and deserializing objects for network transmission.
*
* This interface provides a common abstraction for different serialization strategies
* allowing the system to switch between implementations without changing the communication layer.
*
* Implementations must ensure:
* - Thread-safety if used in concurrent contexts
* - Proper exception handling with meaningful error messages
* - Preservation of object state during round-trip serialization
*
* @see JsonMessageSerializer
*/
public interface MessageSerializer {
/**
* Converte (Marshals) um objeto em memória para uma sequência de bytes para transmissão.
* * @param object O objeto de domínio a ser serializado (não pode ser nulo).
* @return Um array de bytes contendo a representação codificada do objeto.
* @throws SerializationException Se ocorrer um erro durante a codificação (ex: ciclo de referências).
* @throws IllegalArgumentException Se o objeto fornecido for nulo.
* Serializes an object into a byte array for transmission.
*
* @param object The object to serialize (must not be null)
* @return A byte array containing the serialized representation
* @throws SerializationException If serialization fails
* @throws IllegalArgumentException If object is null
*/
byte[] serialize(Object object) throws SerializationException;
/**
* Reconstrói (Unmarshals) um objeto a partir de uma sequência de bytes.
* * @param <T> O tipo genérico do objeto esperado.
* @param data O array de bytes contendo os dados serializados (não pode ser nulo).
* @param clazz A classe do tipo esperado para verificação e instancialização.
* @return A instância do objeto reconstruído com o seu estado restaurado.
* @throws SerializationException Se os dados estiverem corrompidos ou incompatíveis com a classe alvo.
* @throws IllegalArgumentException Se os dados ou a classe forem nulos.
* Deserializes a byte array back into an object of the specified type.
*
* @param <T> The expected type of the deserialized object
* @param data The byte array containing serialized data (must not be null)
* @param clazz The class of the expected object type (must not be null)
* @return The deserialized object
* @throws SerializationException If deserialization fails
* @throws IllegalArgumentException If data or clazz is null
*/
<T> T deserialize(byte[] data, Class<T> clazz) throws SerializationException;
/**
* Obtém o identificador legível desta estratégia de serialização (ex: "JSON (Gson)", "Native").
* Utilizado primariamente para logging, auditoria e negociação de conteúdo.
* * @return O nome descritivo do serializador.
* Gets the name of this serialization strategy (e.g., "JSON", "Java Native").
* Useful for logging and debugging.
*
* @return The serializer name
*/
String getName();

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@@ -1,38 +1,39 @@
package sd.serialization;
/**
* Exceção verificada (Checked Exception) que sinaliza falhas no processo de transformação de dados.
* <p>
* Esta classe atua como um wrapper unificador para erros ocorridos na camada de serialização,
* abstraindo falhas de baixo nível (como erros de I/O, sintaxe JSON inválida ou incompatibilidade
* de tipos) numa única exceção de domínio. Permite que o código cliente trate falhas de
* protocolo de forma consistente, independentemente da implementação subjacente (Gson, Nativa, etc.).
* Exception thrown when serialization or deserialization operations fail.
*
* This exception wraps underlying errors (I/O exceptions, parsing errors, etc.)
* and provides context about what went wrong during the serialization process.
*/
public class SerializationException extends Exception {
private static final long serialVersionUID = 1L; // Long(64bits) instead of int(32bits)
/**
* Constrói uma nova exceção de serialização com uma mensagem descritiva.
* * @param message A mensagem detalhando o erro.
* Constructs a new serialization exception with the specified detail message.
*
* @param message The detail message
*/
public SerializationException(String message) {
super(message);
}
/**
* Constrói uma nova exceção encapsulando a causa raiz do problema.
* Útil para preservar a stack trace original de erros de bibliotecas terceiras (ex: Gson).
* * @param message A mensagem detalhando o erro.
* @param cause A exceção original que causou a falha.
* Constructs a new serialization exception with the specified detail message
* and cause.
*
* @param message The detail message
* @param cause The cause of this exception
*/
public SerializationException(String message, Throwable cause) {
super(message, cause);
}
/**
* Constrói uma nova exceção baseada apenas na causa raiz.
* * @param cause A exceção original.
* Constructs a new serialization exception with the specified cause.
*
* @param cause The cause of this exception
*/
public SerializationException(Throwable cause) {
super(cause);

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@@ -1,14 +1,14 @@
package sd.serialization;
/**
* Fábrica estática (Factory Pattern) para instanciação controlada de {@link MessageSerializer}.
* <p>
* Esta classe centraliza a criação de estratégias de serialização, garantindo consistência
* de configuração em todo o sistema distribuído. Permite a injeção de configurações via
* Propriedades de Sistema (System Properties), facilitando a alternância entre modos de
* depuração (Pretty Print) e produção (Compacto) sem recompilação.
* <p>
* <b>Exemplo de Uso:</b>
* Factory for creating {@link MessageSerializer} instances.
*
* This factory provides a centralized way to create and configure JSON serializers
* using Gson, making it easy to configure serialization throughout the application.
*
* The factory can be configured via system properties for easy deployment configuration.
*
* Example usage:
* <pre>
* MessageSerializer serializer = SerializerFactory.createDefault();
* byte[] data = serializer.serialize(myObject);
@@ -17,27 +17,28 @@ package sd.serialization;
public class SerializerFactory {
/**
* Chave da propriedade de sistema para ativar a formatação JSON legível (Pretty Print).
* Defina {@code -Dsd.serialization.json.prettyPrint=true} na JVM para ativar.
* System property key for enabling pretty-print in JSON serialization.
* Set to "true" for debugging, "false" for production.
*/
public static final String JSON_PRETTY_PRINT_PROPERTY = "sd.serialization.json.prettyPrint";
// Default configuration (Production-ready)
// Default configuration
private static final boolean DEFAULT_JSON_PRETTY_PRINT = false;
/**
* Construtor privado para prevenir instanciação acidental desta classe utilitária.
* Private constructor to prevent instantiation.
*/
private SerializerFactory() {
throw new UnsupportedOperationException("Factory class cannot be instantiated");
}
/**
* Cria um serializador JSON configurado dinamicamente pelo ambiente.
* <p>
* Verifica a propriedade de sistema {@value #JSON_PRETTY_PRINT_PROPERTY}.
* Se não definida, assume o padrão de produção (falso/compacto).
* * @return Uma instância configurada de {@link JsonMessageSerializer}.
* Creates a JSON serializer based on system configuration.
*
* Pretty-print is determined by checking the system property
* {@value #JSON_PRETTY_PRINT_PROPERTY}. If not set, defaults to false.
*
* @return A configured JsonMessageSerializer instance
*/
public static MessageSerializer createDefault() {
boolean prettyPrint = Boolean.getBoolean(JSON_PRETTY_PRINT_PROPERTY);
@@ -45,18 +46,19 @@ public class SerializerFactory {
}
/**
* Cria um serializador JSON com configuração padrão otimizada (sem indentação).
* Ideal para ambientes de produção onde a largura de banda é prioritária.
* * @return Uma instância compacta de {@link JsonMessageSerializer}.
* Creates a JSON serializer with default configuration (no pretty printing).
*
* @return A JsonMessageSerializer instance
*/
public static MessageSerializer createSerializer() {
return createSerializer(DEFAULT_JSON_PRETTY_PRINT);
}
/**
* Cria um serializador JSON com configuração explícita de formatação.
* * @param prettyPrint {@code true} para ativar indentação (Debug), {@code false} para compacto.
* @return Uma instância personalizada de {@link JsonMessageSerializer}.
* Creates a JSON serializer with specified pretty-print setting.
*
* @param prettyPrint Whether to enable pretty printing
* @return A JsonMessageSerializer instance
*/
public static MessageSerializer createSerializer(boolean prettyPrint) {
return new JsonMessageSerializer(prettyPrint);

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@@ -3,88 +3,82 @@ package sd.util;
import java.util.Random;
/**
* Utilitário central de geração estocástica para a simulação.
* <p>
* Esta classe fornece primitivas para geração de números pseudo-aleatórios, abstraindo
* a complexidade de distribuições estatísticas.
* <p>
* <b>Funcionalidades Principais:</b>
* Utilitário para gerar valores aleatórios usados na simulação.
*
* <p>Fornece métodos estáticos para:</p>
* <ul>
* <li><b>Modelagem de Poisson:</b> Geração de tempos entre chegadas usando distribuição exponencial inversa.</li>
* <li><b>Amostragem Uniforme:</b> Geração de inteiros e doubles em intervalos fechados/abertos.</li>
* <li><b>Decisão Probabilística:</b> Avaliação de eventos booleanos baseados em pesos (Bernoulli trials).</li>
* <li><b>Determinismo:</b> Suporte a sementes (seeds) manuais para reprodutibilidade exata de cenários de teste.</li>
* <li>Gerar intervalos exponencialmente distribuídos (processos de Poisson)</li>
* <li>Gerar inteiros e doubles aleatórios num intervalo</li>
* <li>Tomar decisões baseadas em probabilidade</li>
* <li>Escolher elementos aleatórios de um array</li>
* </ul>
*
* <p>Usa uma única instância estática de {@link Random}.</p>
*/
public class RandomGenerator {
/** * Instância singleton estática do gerador PRNG (Pseudo-Random Number Generator).
* Thread-safe (java.util.Random é sincronizado), embora possa haver contenção em alta concorrência.
*/
/** Instância partilhada de Random para toda a simulação */
private static final Random random = new Random();
/**
* Gera um intervalo de tempo seguindo uma Distribuição Exponencial.
* <p>
* Este método implementa o algoritmo de <i>Inverse Transform Sampling</i> para simular
* um Processo de Poisson homogêneo. É fundamental para modelar a chegada natural de
* veículos, onde eventos independentes ocorrem a uma taxa média constante.
* <p>
* <b>Fórmula Matemática:</b> {@code T = -ln(1 - U) / λ}
* <br>Onde:
* <ul>
* <li>{@code U}: Variável aleatória uniforme no intervalo [0, 1).</li>
* <li>{@code λ (lambda)}: Taxa média de eventos por unidade de tempo (ex: veículos/segundo).</li>
* </ul>
* Retorna um intervalo de tempo que segue uma distribuição exponencial.
*
* @param lambda A taxa média de chegada (λ > 0).
* @return O intervalo de tempo (delta t) até o próximo evento, em segundos.
* <p>Componente essencial para modelar processos de Poisson, onde os
* tempos entre chegadas seguem uma distribuição exponencial.</p>
*
* <p>Fórmula: {@code Time = -ln(1 - U) / λ}<br>
* onde U é um número aleatório uniforme [0, 1) e λ (lambda) é a taxa média de chegada.</p>
*
* @param lambda taxa média de chegada λ (ex: 0.5 veículos por segundo)
* @return intervalo de tempo (segundos) até à próxima chegada
*/
public static double generateExponentialInterval(double lambda) {
return Math.log(1 - random.nextDouble()) / -lambda;
}
/**
* Gera um número inteiro uniformemente distribuído no intervalo fechado {@code [min, max]}.
* Retorna um inteiro aleatório entre {@code min} e {@code max}, inclusive.
*
* @param min Limite inferior (inclusivo).
* @param max Limite superior (inclusivo).
* @return Um inteiro aleatório I tal que {@code min <= I <= max}.
* @param min valor mínimo possível
* @param max valor máximo possível
* @return inteiro aleatório no intervalo [min, max]
*/
public static int generateRandomInt(int min, int max) {
return random.nextInt(max - min + 1) + min;
}
/**
* Gera um número de ponto flutuante uniformemente distribuído no intervalo semi-aberto {@code [min, max)}.
* Retorna um double aleatório entre {@code min} (inclusive) e {@code max} (exclusivo).
*
* @param min Limite inferior (inclusivo).
* @param max Limite superior (exclusivo).
* @return Um double aleatório D tal que {@code min <= D < max}.
* @param min valor mínimo possível
* @param max valor máximo possível
* @return double aleatório no intervalo [min, max)
*/
public static double generateRandomDouble(double min, double max) {
return min + (max - min) * random.nextDouble();
}
/**
* Realiza um teste de Bernoulli (Sim/Não) com uma probabilidade de sucesso especificada.
* <p>
* Utilizado para decisões de ramificação estocástica (ex: "Este veículo é um camião?").
* Retorna {@code true} com uma dada probabilidade.
*
* @param probability A probabilidade de retorno {@code true} (0.0 a 1.0).
* @return {@code true} se o evento ocorrer, {@code false} caso contrário.
* <p>Útil para tomar decisões ponderadas. Por exemplo,
* {@code occursWithProbability(0.3)} retorna {@code true}
* aproximadamente 30% das vezes.</p>
*
* @param probability valor entre 0.0 (nunca) e 1.0 (sempre)
* @return {@code true} ou {@code false}, baseado na probabilidade
*/
public static boolean occursWithProbability(double probability) {
return random.nextDouble() < probability;
}
/**
* Seleciona aleatoriamente um elemento de um array genérico (Amostragem Uniforme Discreta).
* Escolhe um elemento aleatório do array fornecido.
*
* @param <T> O tipo dos elementos no array.
* @param array A população de onde escolher.
* @return O elemento selecionado.
* @throws IllegalArgumentException Se o array for nulo ou vazio.
* @param <T> tipo genérico do array
* @param array array de onde escolher
* @return elemento selecionado aleatoriamente
* @throws IllegalArgumentException se o array for null ou vazio
*/
public static <T> T chooseRandom(T[] array) {
if (array == null || array.length == 0) {
@@ -94,13 +88,13 @@ public class RandomGenerator {
}
/**
* Reinicializa a semente (seed) do gerador global.
* <p>
* <b>Importância Crítica:</b> Permite tornar a simulação determinística. Ao fixar a seed,
* a sequência de números "aleatórios" gerada será idêntica em execuções subsequentes,
* facilitando a depuração de race conditions ou lógica complexa.
* Define a seed do gerador de números aleatórios partilhado.
*
* @param seed O valor da semente inicial (ex: timestamp ou constante).
* <p>Extremamente útil para debugging e testes, pois permite executar
* a simulação múltiplas vezes com a mesma sequência de eventos "aleatórios",
* tornando os resultados reproduzíveis.</p>
*
* @param seed seed a usar
*/
public static void setSeed(long seed) {
random.setSeed(seed);

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@@ -9,58 +9,55 @@ import sd.model.VehicleType;
import sd.routing.RouteSelector;
/**
* Motor de injeção de carga (Load Injector) para a simulação de tráfego.
* <p>
* Esta classe atua como uma fábrica estocástica de veículos, sendo responsável por:
* Gera veículos para a simulação.
*
* <p>Esta classe é responsável por duas tarefas principais:</p>
* <ol>
* <li><b>Modelagem Temporal:</b> Determinar os instantes de chegada (Inter-arrival times)
* usando processos de Poisson (estocástico) ou intervalos determinísticos.</li>
* <li><b>Caracterização da Entidade:</b> Atribuir tipos de veículo (Bike, Light, Heavy)
* baseado numa Distribuição de Probabilidade Cumulativa (CDF).</li>
* <li><b>Inicialização Espacial:</b> Distribuir a carga uniformemente entre os pontos de entrada (E1-E3).</li>
* <li><b>Atribuição de Rota:</b> Delegar a escolha do percurso à estratégia {@link RouteSelector} ativa.</li>
* <li>Determinar <em>quando</em> o próximo veículo deve chegar, baseado no
* modelo de chegada (POISSON ou FIXED) da {@link SimulationConfig}</li>
* <li>Criar um novo objeto {@link Vehicle} com tipo e rota selecionados pela
* política de roteamento configurada ({@link RouteSelector})</li>
* </ol>
*
* <p>As rotas são selecionadas usando uma política de roteamento que pode ser:
* aleatória, caminho mais curto, menor congestionamento, etc.</p>
*/
public class VehicleGenerator {
private final SimulationConfig config;
private final String arrivalModel;
/** Parâmetro Lambda (λ) para a distribuição de Poisson (taxa de chegada). */
/** Lambda (λ) para modelo POISSON */
private final double arrivalRate;
/** Intervalo determinístico para geração constante (modo debug/teste). */
/** Intervalo para modelo FIXED */
private final double fixedInterval;
/** * Estratégia de roteamento atual.
* Não é final para permitir Hot-Swapping durante a execução.
*/
/** Política de roteamento usada para selecionar rotas */
private RouteSelector routeSelector;
/**
* Inicializa o gerador com as configurações de simulação e estratégia de roteamento.
* Cria um novo gerador de veículos com a política de roteamento especificada.
* Lê a configuração necessária.
*
* @param config A configuração global contendo as taxas e probabilidades.
* @param routeSelector A estratégia inicial de seleção de rotas.
* @param config objeto de {@link SimulationConfig}
* @param routeSelector política de roteamento a usar para selecionar rotas
*/
public VehicleGenerator(SimulationConfig config, RouteSelector routeSelector) {
this.config = config;
this.routeSelector = routeSelector;
// Cache de valores de configuração para evitar lookups repetitivos em hot-path
// Cache configuration values for performance
this.arrivalModel = config.getArrivalModel();
this.arrivalRate = config.getArrivalRate();
this.fixedInterval = config.getFixedArrivalInterval();
}
/**
* Calcula o timestamp absoluto para a próxima injeção de veículo.
* <p>
* Se o modelo for "POISSON", utiliza a técnica de <i>Inverse Transform Sampling</i>
* (via {@link RandomGenerator}) para gerar intervalos exponencialmente distribuídos,
* simulando a aleatoriedade natural do tráfego.
* * @param currentTime O tempo atual da simulação (base de cálculo).
* @return O instante futuro (t + delta) para agendamento do evento de geração.
* Calcula o tempo <em>absoluto</em> da próxima chegada de veículo
* baseado no modelo configurado.
*
* @param currentTime tempo atual da simulação, usado como base
* @return tempo absoluto (ex: {@code currentTime + intervalo})
* em que o próximo veículo deve ser gerado
*/
public double getNextArrivalTime(double currentTime) {
if ("POISSON".equalsIgnoreCase(arrivalModel)) {
@@ -72,19 +69,19 @@ public class VehicleGenerator {
}
/**
* Instancia (Spawn) um novo veículo configurado e roteado.
* <p>
* O processo de criação segue um pipeline:
* Gera um novo objeto {@link Vehicle}.
*
* <p>Passos executados:</p>
* <ol>
* <li>Seleção de Tipo (Roda da Fortuna / CDF).</li>
* <li>Seleção de Entrada (Uniforme).</li>
* <li>Cálculo de Rota (Delegado ao Strategy).</li>
* <li>Seleciona um {@link VehicleType} aleatório baseado em probabilidades</li>
* <li>Seleciona um ponto de entrada aleatório (E1, E2, E3)</li>
* <li>Usa a política de roteamento para escolher a rota</li>
* </ol>
*
* @param vehicleId O identificador único sequencial (ex: "V104").
* @param entryTime O timestamp de criação.
* @param queueSizes Snapshot atual das filas (usado apenas por estratégias dinâmicas como LEAST_CONGESTED).
* @return A entidade {@link Vehicle} pronta para inserção na malha.
* @param vehicleId identificador único do novo veículo (ex: "V123")
* @param entryTime tempo de simulação em que o veículo é criado
* @param queueSizes mapa com tamanho das filas (opcional, pode ser null)
* @return novo objeto {@link Vehicle} configurado
*/
public Vehicle generateVehicle(String vehicleId, double entryTime, Map<String, Integer> queueSizes) {
VehicleType type = selectVehicleType();
@@ -95,12 +92,18 @@ public class VehicleGenerator {
}
/**
* Seleciona o tipo de veículo usando Amostragem por Probabilidade Cumulativa.
* <p>
* Normaliza as probabilidades configuradas e mapeia um número aleatório [0, 1)
* para o intervalo correspondente ao tipo de veículo.
* Seleciona um {@link VehicleType} (BIKE, LIGHT, HEAVY) baseado nas
* probabilidades definidas na {@link SimulationConfig}.
*
* @return O tipo enumerado {@link VehicleType} selecionado.
* <p>Usa técnica de "probabilidade cumulativa":</p>
* <ol>
* <li>Obtém número aleatório {@code rand} de [0, 1)</li>
* <li>Se {@code rand < P(Bike)}, retorna BIKE</li>
* <li>Senão se {@code rand < P(Bike) + P(Light)}, retorna LIGHT</li>
* <li>Caso contrário, retorna HEAVY</li>
* </ol>
*
* @return tipo de veículo selecionado
*/
private VehicleType selectVehicleType() {
double bikeProbability = config.getBikeVehicleProbability();
@@ -108,9 +111,7 @@ public class VehicleGenerator {
double heavyProbability = config.getHeavyVehicleProbability();
double total = bikeProbability + lightProbability + heavyProbability;
if (total == 0) return VehicleType.LIGHT; // Fallback de segurança
// Normalização
if (total == 0) return VehicleType.LIGHT; // Avoid division by zero
bikeProbability /= total;
lightProbability /= total;
@@ -126,10 +127,10 @@ public class VehicleGenerator {
}
/**
* Seleciona um ponto de injeção na borda da rede (Edge Node).
* Distribuição Uniforme: ~33.3% para cada entrada (E1, E2, E3).
* Seleciona aleatoriamente um ponto de entrada (E1, E2 ou E3).
* Cada ponto tem probabilidade igual (1/3).
*
* @return O ID da interseção de entrada.
* @return ponto de entrada selecionado ("E1", "E2" ou "E3")
*/
private String selectRandomEntryPoint() {
double rand = Math.random();
@@ -144,19 +145,23 @@ public class VehicleGenerator {
}
/**
* Atualiza a estratégia de roteamento em tempo de execução (Hot-Swap).
* <p>
* Permite que o Coordenador altere o comportamento da frota (ex: de RANDOM para SHORTEST_PATH)
* sem necessidade de reiniciar a simulação.
* * @param newRouteSelector A nova implementação de estratégia a utilizar.
* Altera dinamicamente o RouteSelector usado para gerar rotas.
* Permite mudar a política de roteamento durante a simulação.
*
* @param newRouteSelector novo seletor de rotas
*/
public void setRouteSelector(RouteSelector newRouteSelector) {
this.routeSelector = newRouteSelector;
// Note: In Java, we can't directly modify the 'final' field,
// but we can create a new VehicleGenerator with the new selector.
// For this implementation, we'll need to remove 'final' from routeSelector.
// This is acceptable since we want dynamic policy changes.
throw new UnsupportedOperationException(
"VehicleGenerator is immutable. Use CoordinatorProcess.changeRoutingPolicy() instead."
);
}
/**
* Retorna uma representação textual do estado interno do gerador.
* Útil para logs de auditoria e debugging.
* @return A string providing information about the generator's configuration.
*/
public String getInfo() {
return String.format(