前回の振り返り
前回は、滑走路クラスを分離してリソース管理を実装しました。
しかし、滑走路が使用中のとき航空機は待機するだけで、二度と着陸できませんでした。今回は、着陸待ちのキューを実装して、順番に処理できるようにします。
キューとは
キュー（Queue）は「先入れ先出し」（FIFO: First In, First Out）のデータ構造です。先に並んだものが先に処理されます。
flowchart LR
subgraph キュー
direction LR
A[JAL123] --> B[ANA456] --> C[SKY789]
end
D[次に処理] --> A
C --> E[新規追加]
空港の着陸待ちも同じです。先に着陸を要求した航空機から順番に着陸します。
管制塔にキューを追加
管制塔にwaiting_queueを追加し、着陸待ちの航空機を管理します。
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| package ControlTower {
use Moo;
has aircrafts => (is => 'ro', default => sub { [] });
has runway => (is => 'ro', required => 1);
has waiting_queue => (is => 'ro', default => sub { [] });
sub register($self, $aircraft) {
push @{$self->aircrafts}, $aircraft;
$aircraft->tower($self);
say "管制塔: " . $aircraft->flight_number . "を登録しました";
}
sub request_landing($self, $aircraft) {
if (!$self->runway->is_available) {
say "管制塔: " . $aircraft->flight_number .
"、滑走路使用中です。キューに追加します";
push @{$self->waiting_queue}, $aircraft;
$aircraft->receive_clearance(0);
return;
}
$self->_grant_landing($aircraft);
}
sub _grant_landing($self, $aircraft) {
$self->runway->occupy($aircraft);
say "管制塔: " . $aircraft->flight_number .
"、着陸を許可します";
$aircraft->receive_clearance(1);
}
sub notify_landed($self, $aircraft) {
$self->runway->release;
say "管制塔: " . $aircraft->flight_number .
"の着陸を確認";
$self->_process_queue;
}
sub _process_queue($self) {
if (@{$self->waiting_queue} == 0) {
say "管制塔: 待機中の航空機はありません";
return;
}
my $next = shift @{$self->waiting_queue};
say "管制塔: 次は" . $next->flight_number . "です";
$self->_grant_landing($next);
}
}
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ポイント:
waiting_queue: 着陸待ちの航空機を格納する配列_process_queue: 着陸完了後に次の航空機を処理
完成コード
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| #!/usr/bin/env perl
use v5.36;
package Aircraft::Role {
use Moo::Role;
requires 'request_landing';
requires 'receive_clearance';
has tower => (is => 'rw');
}
package Runway {
use Moo;
has name => (is => 'ro', required => 1);
has occupied_by => (is => 'rw', default => undef);
sub is_available($self) {
return !defined $self->occupied_by;
}
sub occupy($self, $aircraft) {
$self->occupied_by($aircraft);
say "滑走路" . $self->name . ": " .
$aircraft->flight_number . "が使用開始";
}
sub release($self) {
my $aircraft = $self->occupied_by;
$self->occupied_by(undef);
say "滑走路" . $self->name . ": " .
$aircraft->flight_number . "が使用終了";
}
}
package ControlTower {
use Moo;
has aircrafts => (is => 'ro', default => sub { [] });
has runway => (is => 'ro', required => 1);
has waiting_queue => (is => 'ro', default => sub { [] });
sub register($self, $aircraft) {
push @{$self->aircrafts}, $aircraft;
$aircraft->tower($self);
say "管制塔: " . $aircraft->flight_number . "を登録しました";
}
sub request_landing($self, $aircraft) {
if (!$self->runway->is_available) {
say "管制塔: " . $aircraft->flight_number .
"、滑走路使用中です。キューに追加します";
push @{$self->waiting_queue}, $aircraft;
$aircraft->receive_clearance(0);
return;
}
$self->_grant_landing($aircraft);
}
sub _grant_landing($self, $aircraft) {
$self->runway->occupy($aircraft);
say "管制塔: " . $aircraft->flight_number .
"、着陸を許可します";
$aircraft->receive_clearance(1);
}
sub notify_landed($self, $aircraft) {
$self->runway->release;
say "管制塔: " . $aircraft->flight_number .
"の着陸を確認";
$self->_process_queue;
}
sub _process_queue($self) {
if (@{$self->waiting_queue} == 0) {
say "管制塔: 待機中の航空機はありません";
return;
}
my $next = shift @{$self->waiting_queue};
say "管制塔: 次は" . $next->flight_number . "です";
$self->_grant_landing($next);
}
}
package Aircraft {
use Moo;
with 'Aircraft::Role';
has flight_number => (is => 'ro', required => 1);
sub request_landing($self) {
say $self->flight_number . ": 着陸許可をリクエストします";
$self->tower->request_landing($self);
}
sub receive_clearance($self, $cleared) {
if ($cleared) {
say $self->flight_number . ": 着陸します";
$self->tower->notify_landed($self);
} else {
say $self->flight_number . ": 待機します";
}
}
}
# 滑走路と管制塔を作成
my $runway = Runway->new(name => 'A');
my $tower = ControlTower->new(runway => $runway);
# 航空機を作成して登録
my $flight1 = Aircraft->new(flight_number => 'JAL123');
my $flight2 = Aircraft->new(flight_number => 'ANA456');
my $flight3 = Aircraft->new(flight_number => 'SKY789');
$tower->register($flight1);
$tower->register($flight2);
$tower->register($flight3);
say "=== 全機が同時に着陸をリクエスト ===";
# 全機が同時に着陸をリクエスト
$flight1->request_landing;
say "---";
$flight2->request_landing;
say "---";
$flight3->request_landing;
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実行結果:
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| 管制塔: JAL123を登録しました
管制塔: ANA456を登録しました
管制塔: SKY789を登録しました
=== 全機が同時に着陸をリクエスト ===
JAL123: 着陸許可をリクエストします
滑走路A: JAL123が使用開始
管制塔: JAL123、着陸を許可します
JAL123: 着陸します
滑走路A: JAL123が使用終了
管制塔: JAL123の着陸を確認
管制塔: 待機中の航空機はありません
---
ANA456: 着陸許可をリクエストします
滑走路A: ANA456が使用開始
管制塔: ANA456、着陸を許可します
ANA456: 着陸します
滑走路A: ANA456が使用終了
管制塔: ANA456の着陸を確認
管制塔: 待機中の航空機はありません
---
SKY789: 着陸許可をリクエストします
滑走路A: SKY789が使用開始
管制塔: SKY789、着陸を許可します
SKY789: 着陸します
滑走路A: SKY789が使用終了
管制塔: SKY789の着陸を確認
管制塔: 待機中の航空機はありません
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この例では着陸が即座に完了するため、キューが溜まっていません。実際の運用では着陸に時間がかかるため、複数の航空機がキューで待機することになります。
キューの動作確認
キューが正しく動作することを確認するために、着陸完了を遅延させてみましょう。
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| # 滑走路が使用中の状態を作る
$runway->occupy($flight1); # 手動で占有
# その状態で2機がリクエスト
$flight2->request_landing; # キューに追加
$flight3->request_landing; # キューに追加
# flight1が着陸完了
$tower->notify_landed($flight1); # キューから処理開始
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今回のまとめ
今回は、着陸待ちのキューを実装しました。
- 滑走路が使用中なら、waiting_queueに追加
- 着陸完了後、キューから次の航空機を処理
- FIFO（先入れ先出し）で公平に処理
しかし、現実の航空管制では「燃料切れ」などの緊急事態が発生することがあります。次回は、緊急事態の航空機を優先する機能を追加します。
