黑马程序员----交通灯管理系统
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>>模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：
1、异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。
例如：
由南向而来去往北向的车辆 ---- 直行车辆
由西向而来去往南向的车辆 ---- 右转车辆
由东向而来去往南向的车辆 ---- 左转车辆
。。。
2、信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。
3、应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。
4、具体信号灯控制逻辑与现实生活中普通交通灯控制逻辑相同，不考虑特殊情况下的控制逻辑。（注：南北向车辆与东西向车辆交替放行，同方向等待车辆应先放行直行车辆而后放行左转车辆。）
5、每辆车通过路口时间为1秒（提示：可通过线程Sleep的方式模拟）。
6、随机生成车辆时间间隔以及红绿灯交换时间间隔自定，可以设置。
7、不要求实现GUI，只考虑系统逻辑实现，可通过Log方式展现程序运行结果。
>>分析
总共有12条路线，为了统一编程模型，可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制，右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态，另外，其他的8条线路是两两成对的，可以归为4组，所以，程序只需考虑图中标注了数字号的4条路线的控制灯的切换顺序，这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换，不必额外考虑。
>>对这个系统进行面向对象的分析和设计
面向对象设计把握一个重要的经验：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。
我们初步设想一下有哪些对象：红绿灯，红绿灯的控制系统，汽车，路线。
汽车看到自己所在路线对应的灯绿了就穿过路口吗？不是，还需要看其前面是否有车，看前面是否有车，该问哪个对象呢？该问路，路中存储着车辆的集合，显然路上就应该有增加车辆和减少车辆的方法了。
再看题目，我们这里并不要体现车辆移动的过程，只是捕捉出车辆穿过路口的过程，也就是捕捉路上减少一辆车的过程，所以，这个车并不需要单独设计成为一个对象，用一个字符串表示就可以了。
eg：两个面向对象面试题
两个面向对象的面试题，用面向对象的方式设计如下情景。
“两块石头磨成一把石刀，石刀可以砍树，砍成木材，木材做成椅子”，
“球从一根绳子的一段移动到了另一端”，
石刀题：
//两块石头磨成一把石刀
StoneKnife =KnifeFactory.createKnife(stone);
//石刀可以砍树，砍成木材
wood = StoneKnife.cut(Object tree)
//木材做成椅子
chair = ChairFactory.makeChair(wood)
球移动题：
class rope{
privatePoint start;
privatePoint end;
publicRope(Point start, Poing end)
{
this.start= start;
this.end= end;
}
publicPoint next Point(Point currentPiont)
{
/*
通过两点一线的数学公式计算出当前点的下一个点，
这个细节不属于设计阶段要考虑的问题，
如果当前点事终止点，则返回null，如果当前点不是线上的点，则抛出异常。
*/
}
class Ball{
privateRope rope;
privatePoint currentPiont;
publicBall(Rope rope , startPoint){
this.rope= rope;
this.currentPiont= startPoint;
}
publicvoid move()
{
currentPoint= rope.nextPoint(currentPiont);
System.out.println(“小球移动到了” +currentPoint);
}
}
>>控制系统分析
每条路线每隔一秒都会检查控制本路线的灯是否为绿，一个灯由绿变红时，应该将下一个方向的灯变绿。
1、 设计一个Lamp类来表示一个交通灯，每个交通灯都维护一个状态：亮（绿）或不亮（红），每个交通灯要有变亮和变黑的方法，并且能返回自己的亮黑状态。
2、总共有12条路线，所以，系统中总共要产生12个交通灯。右拐弯的路线本来不受灯的控制，但是为了让程序采用统一的处理方式，故假设出有四个右拐弯的灯，只是这些灯为常亮状态，即永远不变黑。
3、除了右拐弯方向的其他8条路线的灯，它们是两两成对的，可以归为4组，所以，在编程处理时，只要从这4组中各取出一个灯，对这4个灯依次轮询变亮，与这4个灯方向对应的灯则随之一同变化，因此Lamp类中要有一个变量来记住自己相反方向的灯，在一个Lamp对象的变亮和变黑方法中，将对应方向的灯也变亮和变黑。每个灯变黑时，都伴随者下一个灯的变亮，Lamp类中还用一个变量来记住自己的下一个灯。
4、无论在程序的什么地方去获得某个方向的灯时，每次获得的都是同一个实例对象，所以Lamp类改用枚举来做显然具有很大的方便性，永远都只有代表12个方向的灯的实例对象。
5、设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
>> Road类的编写
1、 每个Road对象都有一个name成员变量来代表方向，有一个vehicles成员变量来代表方向上的车辆集合。
2、 在Road对象的构造方法中启动一个线程每隔一个随机的时间向vehicles集合中增加一辆车（用一个“路线名_id”形式的字符串进行表示）。
3、 在Road对象的构造方法中启动一个定时器，每隔一秒检查该方向上的灯是否为绿，是则打印车辆集合和将集合中的第一辆车移除掉。
>> Lamp类的编写
1、系统中有12个方向上的灯，在程序的其他地方要根据灯的名称就可以获得对应的灯的实例对象，综合这些因素，将Lamp类用java5中的枚举形式定义更为简单。
2、每个Lamp对象中的亮黑状态用lighted变量表示，选用S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象依次轮询变亮，Lamp对象中还要有一个oppositeLampName变量来表示它们相反方向的灯，再用一个nextLampName变量来表示此灯变亮后的下一个变亮的灯。这三个变量用构造方法的形式进行赋值，因为枚举元素必须在定义之后引用，所以无法再构造方法中彼此相互引用，所以，相反方向和下一个方向的灯用字符串形式表示。
3、增加让Lamp变亮和变黑的方法：light和blackOut，对于S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象，这两个方法内部要让相反方向的灯随之变亮和变黑，blackOut方法还要让下一个灯变亮。
4、除了S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象之外，其他方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性设置为null即可，并且S2N、S2W、E2W、E2N这四个方向上的Lamp对象的nextLampName和oppositeLampName属性必须设置为null，以便防止light和blackOut进入死循环。
>> LampController类的编写
1、整个系统中只能有一套交通灯控制系统，所以，LampController类最好是设计成单例。
LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
2、LampController对象的start方法中将当前灯变绿，然后启动一个定时器，每隔10秒将当前灯变红和将下一个灯变绿。
>>测试
用for循环创建出代表12条路线的对象。
接着再获得LampController对象并调用其start方法。
eg：抓住12条路线和四组路线的思想
//———————— Road ————————
package com.isoftstone.interview.traffic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
importjava.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 每个Road对象代表一条路线，总共有12条路线，即系统中总共要产生12个Road实例对象。
* 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。
* 每条路线每隔一秒都会检查控制本路线的灯是否为绿，是则将本路线保存车的集合中的第一辆车移除，即表示车穿过了路口。
*@author 张孝祥 www.it315.org
*
*/
public class Road {
privateList
privateString name =null;
publicRoad(String name){
this.name= name;
//模拟车辆不断随机上路的过程
ExecutorServicepool = Executors.newSingleThreadExecutor();
pool.execute(newRunnable(){
publicvoid run(){
for(inti=1;i<1000;i++){
try{
Thread.sleep((newRandom().nextInt(10) + 1) * 1000);
}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name+ "_" + i);
}
}
});
//每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车
ScheduledExecutorServicetimer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(//固定频率的
newRunnable(){
publicvoid run(){
if(vechicles.size()>0){
booleanlighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if(lighted){
System.out.println(vechicles.remove(0)
+ " is traversing !");
}
}
}
},
1,//首次执行的延迟时间
1,//再过1秒再执行一次
TimeUnit.SECONDS);//设定以上两个参数的单位
}
}
//———————— Lamp ————————
package com.isoftstone.interview.traffic;
/**
* 每个Lamp元素代表一个方向上的灯，总共有12个方向，所有总共有12个Lamp元素。
* 有如下一些方向上的灯,每两个形成一组，一组灯同时变绿或变红，所以，
* 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可：
*s2n,n2s
*s2w,n2e
*e2w,w2e
*e2s,w2n
*s2e,n2w
*e2n,w2s
* 上面最后两行的灯是虚拟的，由于从南向东和从西向北、以及它们的对应方向不受红绿灯的控制，
* 所以，可以假想它们总是绿灯。
*@author 张孝祥 www.it315.org
*
*/
/**/
public enum Lamp {
/*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/
/*这里S2N的next是S2W，符合先放行执行，再放行左转的条件*/
S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
/*下面元素表示与上面的元素的相反方向的灯，它们的“相反方向灯”和“下一个灯”应忽略不计！*/
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
/*由南向东和由西向北等右拐弯的灯不受红绿灯的控制，所以，可以假想它们总是绿灯*/
S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
privateLamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite= opposite;
this.next= next;
this.lighted= lighted;
}
/*其中opposite为什么不是Lamp类型的呢？
因为我们要传入构造函数，比如把N2S给S2N，
但是这个时候N2S还没有创建出来，报错。
所以，用String来曲线救国*/
/*当前灯是否为绿*/
privateboolean lighted;
/*与当前灯同时为绿的对应方向*/
privateString opposite;
/*当前灯变红时下一个变绿的灯*/
privateString next;
publicboolean isLighted(){
returnlighted;
}
/**
* 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿
*/
publicvoid light(){
this.lighted= true;
if(opposite!= null){
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
System.out.println(name()
+ " lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！");
}
/**
* 某个灯变红时，对应方向的灯也要变红，并且下一个方向的灯要变绿
* @return 下一个要变绿的灯
*/
publicLamp blackOut(){
this.lighted= false;
if(opposite!= null){
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
LampnextLamp = null;
if(next!= null){
nextLamp= Lamp.valueOf(next);
System.out.println("绿灯从" +name() + "-------->切换为" + next);
nextLamp.light();
}
returnnextLamp;
}
}
//———————— LampController————————
package com.isoftstone.interview.traffic;
import java.util.concurrent.Executors;
importjava.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class LampController {
privateLamp currentLamp;
publicLampController(){
//刚开始让由南向北的灯变绿;
currentLamp= Lamp.S2N;
currentLamp.light();
/*每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿*/
ScheduledExecutorServicetimer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
newRunnable(){
public void run(){
System.out.println("换路线");
currentLamp= currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
//———————— main ————————
package com.isoftstone.interview.traffic;
public class MainClass {
/**
* @param args
*/
publicstatic void main(String[] args) {
/*产生12个方向的路线*/
String[] directions = new String[]{
"S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"
};
for(inti=0;i newRoad(directions[i]); } /*产生整个交通灯系统*/ newLampController(); } }