黑马程序员_交通灯管理系统
---------- android培训、java培训、期待与您交流！ ----------
交通灯管理项目模拟了对十字路口交通灯的控制，一般在我们生活中的十字路口是有人行道的，而此项目没有考虑人行道，到下面需求的第3条，右转车辆不受信号灯控制可以看出。
具体的需求如下：
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。
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。
5、每辆车通过路口的时间为1秒
6、随机生成车辆的时间间隔，以及红绿灯交换时间间隔自定，可以设置。
项目编码之前首先要理清项目的需求，在脑海中大致有一个项目的雏形，下面这个图描述了项目中十字路口的情况，通过这个图可以有助于，对项目业务的理解
观察上图可以看出，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。
分析需求以及上面这个图，可以进行这样的设计
一、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，项目中车没有其他的逻辑，可以不把它提炼为一个单独的类，用字符串表示就可以了
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、 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。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）
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、 设计一个灯的控制器LampController类，它定时让当前的绿灯变红
在面向对象设计中有一步很关键，就是提炼出项目中有哪些类，这个需要根据需求与具体的设计，提炼时，可以看需求文档中出现的名词。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。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，这个被称为是专家模式，有一本关于重构的著名书籍<<重构，改善既有代码设计>>一书中，就有关于这点的介绍。
此项目设计了4各类，分别是Road、Lamp、LampController、MainClass，下面就来看看这些类是如何设计的
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。
这个类中需要启动一个线程以及定时器，启动线程推荐使用Java5提供的线程库，性能较好些，提供了线程池，线程池是一上来就搞出来许多线程，放在那，当有任务交给他时，从池中找出一个空闲的去执行这个任务，Executors是一个线程工具类，提供了大量的对线程进行支持的静态方法。
Road类代码如下
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;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Road {
//保存车辆的集合
private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
//车辆的名字
private String name;
public Road(String name) {
this.name = name;
//在线程池中选择空闲的线程,执行模拟车辆不断随机上路的过程
Executors.newSingleThreadExecutor().execute(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
//车辆上路是随机的，所以需要一个随机数产生器
Random r = new Random();
//模拟一千辆车上路
for (int i = 1;i < 1000;i++) {
try {
//没产生一辆车，线程随机睡眠一段时间
Thread.sleep(r.nextInt(11) * 1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//把产生的车放进集合中
vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
}
}
});
//获得一个调度线程池
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
//执行定时器
timer.scheduleAtFixedRate(
// 需要执行的代码
new Runnable(){
@Override
public void run() {
//路上有车时才执行逻辑
if (vechicles.size() > 0) {
//判断与这个类对应的交通灯是否亮着
boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
if (lighted) {
//如果亮着，路前面的车辆就可以走了，也就是把集合中索引为0的代表汽车的String对象移除，并打印出来
System.out.println(vechicles.remove(0));
}
}
}
},
1, //一秒后启动这个定时器
1,//每隔一秒执行一次
TimeUnit.SECONDS);//时间单位设置为秒
}
}
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。
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。
Lamp类代码如下：
package com.isoftstone.interview.traffic;
public enum Lamp {
/*每个枚举元素各表示一个方向的控制灯*/
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);
private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
this.opposite = opposite;
this.next = next;
this.lighted = lighted;
}
/*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 opposite;
/*当前灯变红时下一个变绿的灯*/
private String next;
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(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
*/
public Lamp blackOut(){
this.lighted = false;
if(opposite != null){
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
Lamp nextLamp= null;
if(next != null){
nextLamp = Lamp.valueOf(next);
System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next);
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
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。
LampController类代码如下：
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;
public LampController(){
//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(){
public void run(){
System.out.println("来啊");
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
MainClass类
从名字可以看出这个类，是main方法所在类，main方法中，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。
代码如下：
public class MainClass {
/**
* @param args
*/
public static 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(int i=0;i<directions.length;i++){
new Road(directions[i]);
}
/*产生整个交通灯系统*/
new LampController();
}
}
程序运行起来后结果是这样的
N2S lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
S2N lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
W2S_1 is traversing !
S2N_1 is traversing !
W2S_2 is traversing !
W2S_3 is traversing !
W2S_4 is traversing !
N2W_1 is traversing !
N2S_1 is traversing !
S2N_2 is traversing !
S2E_1 is traversing !
E2N_1 is traversing !
绿灯从S2N-------->切换为S2W
N2E lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
S2W lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到汽车穿过！
S2W_1 is traversing !
N2E_1 is traversing !
W2S_5 is traversing !
N2W_2 is traversing !
S2W_2 is traversing !
N2E_2 is traversing !
S2E_2 is traversing !
S2W_3 is traversing !
N2W_3 is traversing !
W2S_6 is traversing !
N2W_4 is traversing !
E2N_2 is traversing !
S2E_3 is traversing !
成功的模拟的对交通灯的控制
看张老师的这个视频关于项目的简介以后，我自己试了下不先看下面的视频自己写下这个项目，结果考虑那路线就给考虑晕掉了，觉得无法下手，弄了一个多小时还是没有思路，继续看张老师视频吧。跟着张老师敲代码完成这个项目后，我觉得这个项目中最重要的一步就是，张老师画出图后，对图的分析：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。没有这一步这个项目就无从入手了，这也告诉我们，做一个项目之前，要理解需求，理清思路，让项目在大脑中有一个大致的雏形，然后再去编码，随着编码的进行对项目的理解会越来越深，这个项目才会成功，而拿到一个项目不仔细思考上来就编码的程序员，也是加班最多挨批最多的程序员
---------- android培训、java培训、期待与您交流！ ----------
详细请查看：http://edu.csdn.net/