交通管理系统

一、交通管理系统需求

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。

二、需求分析：

每条路线上都会出现多辆车，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。

 

实现步骤：

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。

 List<String> vechicles = new ArrayList<String>();

private String name = null;//路线的名字

 

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）。

public Road(String name)
 {
     this.name = name;
      //并发包，并发多个线程,该方法返回一个线程池
      ExecutorService pool =  Executors.newSingleThreadExecutor();
      //在线程池中选一个空闲的线程去执行。
      pool.execute(new Runnable(){
       public void run()
      {
             //初始化路线是就添加车
            for(int i=1;i<100;i++)
           {
             try {
                     //1到10秒之内会出现一个随机值，代表车，更直观
                        Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
                 } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                     e.printStackTrace();
                 }
                   //车的名字有路线的方向组成，比如，由南向北的车；
                 //内部类访问外部局部变量格式Road.this.name
                    vechicles.add(Road.this.name + "—"+i);
               }
           }
    });

}

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。

//定义一个定时器,就是每隔1秒钟，让路线看一下红绿灯，是红还是绿
  ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
     //每隔一秒，做什么事
    timer.scheduleAtFixedRate(
       new Runnable(){
             public void run()
              {
                     //如果集合中有车
                      if(vechicles.size()>0)
                      {
                            //如果等是绿灯
                            boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
                           if(lighted)
                             {
                                        System.out.println(vechicles.remove(0)+" is traversing!");
                             }
                     }
               }
        },
    1,
    1,
    TimeUnit.SECONDS);

三、灯的设计；

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。
  //南到北，南到西，东到西，东到南
 S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
 //对应的四条路线
 N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
 //还有四条右转弯
 S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);

 

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。

 //灯的设计
 private boolean lighted;
 public boolean isLighted()
 {
  return lighted;
 }
 //当前对应的灯
 private String next; //下一个灯
 private String opposite;
 private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted)
 {
  this.opposite = opposite;
  this.next = next;
  this.lighted = lighted;
 }

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。

//把灯变绿
 public void light()
 {
  this.lighted = true;
  if(opposite!=null)
  {
   //该方法功能就是，你把名字给它，它就会返回一个名字对应的对象
   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");
 }
 //灯变红
 public Lamp redLight()
 {
  this.lighted = false;
  if(opposite!=null)
  {
   //该方法功能就是，你把名字给它，它就会返回一个名字对应的对象
   Lamp.valueOf(opposite).redLight();
  }
  Lamp nextLamp = null;
  if(next != null)
  {
   nextLamp =Lamp.valueOf(next);
   //让我下一个灯变绿
   Lamp.valueOf(next).light();
   System.out.println("绿灯从"+ name() +"切换为："+next);
  }
  return nextLamp;
 }

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。

四、控制器的设计：

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。
currentLamp = Lamp.S2N;
  currentLamp.light();

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。
 ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
  timer.scheduleAtFixedRate(
    new Runnable(){
     public void run()
     {
      //每隔10秒钟把当前灯变黑
      currentLamp = currentLamp.redLight();
     }
    },
    10,
    10,
    TimeUnit.SECONDS);

 

五、MainClass的设计：

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。

public static void main(String[] args) {
       // TODO Auto-generated method stub
      String[] directions = new String[]{ "S2N","S2W","E2W","E2S",  "N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S" };
       for(int i=0;i<directions.length;i++)
       {
              new Road(directions[i]);
      }
      new LampController();
 }