黑马程序员——【Java高新技术】——案例：交通灯管理系统

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一、交通灯管理系统的项目需求

　　Ø 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

　　　……

　　Ø 信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

　　Ø 应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

　　Ø 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。

　　Ø 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）。

　　Ø 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。

　　Ø 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、交通（灯）运行示意图

 　　

　　 线路图分析：图中总计有12条路线，为统一编程模型，可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制，（N2E、N2W、W2S、S2E）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。

三、面向对象的分析与设计

　　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。

　　1、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。

　　Ø 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。

　　Ø 每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。

　　Ø 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。

　　Ø 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。

　　2、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或黑状态。

　　Ø 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。

　　Ø 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。

　　Ø 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。

　　Ø 设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。 

四、代码实现

　　（一）Road类的代码 

 1 package com.isoftstone.interview.traffic;  2 import java.util.ArrayList;  3 import java.util.List;  4 import java.util.Random;  5 import java.util.concurrent.ExecutorService;  6 import java.util.concurrent.Executors;  7 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  8 import java.util.concurrent.TimeUnit;  9 public class Road { 10     private List<String> vehicles = new ArrayList<String>(); 11     private String name = null;// 给每条路定义一个名字 

12     public Road(String name){ 13         this.name = name; 14         //定义一个线程池，挑出一个线程去执行run()方法中的代码，run()中的代码用于每隔10秒，路上增加一辆车。

15         ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); 16         pool.execute(new Runnable(){ 17             public void run(){ 18                 for(int i=1;i<1000;i++){ 19                     try { 20                         Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000); 21                     } catch (InterruptedException e) { 22  e.printStackTrace(); 23  } 24                     vehicles.add(Road.this.name+"_"+i); 25  } 26  } 27  }); 28         

29         //定义一个定时器:用Executors.newScheduledThreadPool()函数，创建线程池，其返回值类型是ScheduleExecutorService。

30         ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1); 31  timer.scheduleAtFixedRate( 32                 new Runnable(){ 33                     public void run(){ 34                         if(vehicles.size()>0){ 35                             boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted(); 36                             if(lighted) 37                                 System.out.println(vehicles.remove(0)+" is travelling! "); 38  } 39  } 40  }, 41                 1, 42                 1, 43  TimeUnit.SECONDS); 44  } 45 }

　　（二）Lamp类的代码

 1 package com.isoftstone.interview.traffic;  2 public enum Lamp {  3     S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),  4     N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),  5     S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);  6     

 7     private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){  8         this.opposite = opposite;  9         this.next = next; 10         this.lighted = lighted; 11  } 12     private Lamp(){ 13  } 14     

15     private boolean lighted; 16     private String opposite; 17     private String next; 18     

19     public boolean isLighted(){ 20         return lighted; 21  } 22     

23     public void light(){ 24         this.lighted = true; 25         if(opposite!=null){ 26  Lamp.valueOf(opposite).light(); 27  } 28         // Enum的 name()方法， 返回此枚举常量的名称，在其枚举声明中对其进行声明。返回值类型是String。

29         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。"); 30  } 31     

32     public Lamp blackOut(){ 33         this.lighted = false; 34         //假如有对面的灯，将对面的灯变黑；

35         if(opposite!=null){ 36  Lamp.valueOf(opposite).blackOut(); 37  } 38         //假如有下一个灯，就让下一个灯变绿；

39         Lamp nextLamp = null;; 40         if(next!= null){ 41             nextLamp =Lamp.valueOf(next); 42             System.out.println("绿灯从"+name()+"--------->切换为"+next); 43  nextLamp.light(); 44  } 45         return nextLamp; 46  } 47 }

　　（三）LampController类的代码

 1 package com.isoftstone.interview.traffic;  2 import java.util.concurrent.Executors;  3 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  4 import java.util.concurrent.TimeUnit;  5 public class LampController {  6     private Lamp currentLamp;  7     public LampController(){  8         //刚开始让由南向北的灯变绿;

 9         currentLamp = Lamp.S2N; 10  currentLamp.light(); 11         

12         /*每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿*/

13         ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1); 14  timer.scheduleAtFixedRate( 15                 new Runnable(){ 16  @Override 17                     public void run() { 18                         System.out.println(""); 19                         currentLamp = currentLamp.blackOut(); 20  } 21  }, 22                 10, 23                 10, 24  TimeUnit.SECONDS); 25  } 26 }

　　（四）MainClass类的代码

 1 package com.isoftstone.interview.traffic;  2 public class MainClass {  3     /**

 4  * @param args  5      */

 6     public static void main(String[] args) {  7         /*产生12个方向的路线*/

 8         String [] directions = new String[]{                "S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"    

 9  }; 10         for(int i=0;i<directions.length;i++){ 11             new Road(directions[i]); 12  } 13         /*产生整个交通灯系统*/

14         new LampController(); 15  } 16 }

 

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