黑马程序员——交通灯管理系统

交通灯管理系统

实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

● 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

。。。

● 信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

● 应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

● 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。

● 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）。

● 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。

● 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。

思路

● 首先，为了较好地理解和分析问题，切不可空想，一定要画图！

● 接着进行面向对象的分析和设计：

（一）每条路线上都会出现许多辆车，路线上要随机增加新的车，在灯绿期间还要每秒钟减少一辆车。

1、设计一个Road类来表示路线，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。

2、每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。

3、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。

（二）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。  

● 类的编码实现

一）Road类

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。  

public class Road { 

private List vechicles = new LinkedList(); 

List synchronizedvechicles = Collections.synchronized(vechicles); 

private String name; 

public Road(String name) { 

this.name = name; 




//模拟车辆不断随机上路的过程 

ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); 

pool.execute( 

new Runnable() { 

@Override 

public void run() { 

for (int i = 1; i <= 1000; i++) { 

try { 

Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000); 

} catch (InterruptedException e) { 

e.printStackTrace(); 

} 

synchronizedvechicles.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 

ScheduledExecutorService timer = 

Executors.newScheduledThreadPool(1); 

timer.scheduleAtFixedRate( 

new Runnable() { 

@Override 

public void run() { 

if (vechicles.size() > 0) { 

boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted(); 

if (lighted) { 

System.out.println(synchronizedvechicles. 

remove(0)+ " is traversing !"); 

} 

} 

} 

},  

1,  

1, 

TimeUnit.SECONDS); 

}

} 

二）Lamp类

        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。

public enum Lamp { 

/* 每个枚举元素各表示一个方向的控制灯 */ 

S2N("N2S",false,"S2W"),S2W("N2E",false,"E2W"),E2W("W2E",false,"E2S"),E2S("W2N",false,"S2N"), 

/* 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,false,null),N2E(null,false,null),W2E(null,false,null),W2N(null,false,null), 

/* 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,true,null),E2N(null,true,null),N2W(null,true,null),W2S(null,true,null); 

private Lamp(){} 

private Lamp(String oppositeLampName,boolean lighted,String nextLampName){ 

this.oppositeLampName=oppositeLampName; 

this.lighted=lighted; 

this.nextLampName=nextLampName; 

} 

/* 当前灯是否为绿 */ 

private boolean lighted; 

/* 与当前灯同时为绿的对应方向 */ 

private String oppositeLampName; 

/* 当前灯变红时下一个变绿的灯 */ 

private String nextLampName; 

/** 

 * 返回灯的状态 

* */ 

public boolean isLighted(){ 

return lighted; 

} 

/**  

 * 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿  

 */  

public void light(){ 

this.lighted=true; 

if(oppositeLampName!=null){ 

Lamp.valueOf(oppositeLampName).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 

 */ 

public Lamp blackOut(){ 

this.lighted=false; 

if(oppositeLampName!=null){ 

Lamp.valueOf(oppositeLampName).blackOut(); 

} 

Lamp nextLamp =null; 

if(nextLampName!=null){ 

nextLamp = Lamp.valueOf(nextLampName); 

System.out.println("绿灯从"+ name() + "-------->切换为" + nextLampName); 

nextLamp.light(); 

} 

return nextLamp; 

} 

} 

三）LampController类

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。
2、LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。
3、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。

package com.isoftstone.interview.traffic; 
import java.util.concurrent.Executors; 

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService; 
import java.util.concurrent.TimeUnit; 
public class LampController { 

private Lamp currentLamp; 
private LampController(){} 
private static LampController controller = null; 
public static LampController getInstran(){ 

if(controller==null){ 

synchronized (LampController.class) { 

if(controller==null){ 

controller=new LampController(); 
return controller; 

} 

} 

} 
return controller; 

} 
public void start(){ 

//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*/   
ScheduledExecutorService timer =Executors.newScheduledThreadPool(1); 
timer.scheduleAtFixedRate( 

new Runnable(){ 

@Override 
public void run() { 

currentLamp = currentLamp.blackOut(); 

} 

},  
10,  
10,  
TimeUnit.SECONDS); 

} 

} 

四） MainClass 类

1、用for循环创建出代表12条路线的对象。

2、接着创建出LampController对象。

package com.isoftstone.interview.traffic; 

public class MainClass { 

public static void main(String[] args) { 

String [] directions = { 

"S2N","S2W","E2W","E2S",  

"N2S","N2E","W2E","W2N",  

"S2E","E2N","N2W","W2S"}; 

for(int i=0;i