程序员 7K面试题<一>---交通灯管理系统
一、交通灯管理系统的项目需求
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、面向对象的分析与设计。（谁拥有数据，谁就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。
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。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。
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黑状态。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。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。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。
3、设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。
三、视图
四、程序的编写：
/*Road.java*/
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:18px;color:#333333;">package com.isoftstone.interview.traffic;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Road {
List<String> vechicles=new ArrayList<String>();//车集合，面向接口编程。
private String name=null;
public Road(String name)
/*每当一条路初始化时，赋予这条路个名字，并开启一个线程，对这条路上的汽车就行管理，
假设共产生1000辆车，每辆车随机间隔1-10秒，用在线程中提顿1-10秒表示。
再开启一个线程，对信号灯进行监控，每秒钟查看信号灯一次。
*/
{
this.name=name;
ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();//Executors 线程库,创建一个线程。
pool.execute(new Runnable(){//创建接口Runnable子类的实例对象
public void run()
{
for(int i=1;i<1000;i++)
{
try {
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);//让线程随机休息1-10秒，即1-10秒过程中来一辆车，共来1000辆
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name+"_"+i);
/*因为name到底是外部类的成员变量（this.name）还是还是局部变量(传过来的String name)的name呢？
* 为了用本类的成员变量，要类名+this.name.*/
}
}
});
//再开启一个线程，对信号灯进行监控，每秒钟查看信号灯一次。
//newScheduledTreadPool：创建调度池,指定调度池的大小。并赋给调度器。
ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(
new Runnable(){
public void run(){
if(vechicles.size()>0)
{
boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLigthed();//因为路的名字与灯的名字是一致的，由路的名字获得灯，然后获得灯的状态。
if(lighted)
{
System.out.println(vechicles.remove(0)+"is traversing");
//vechicles.remove()的返回值是移除的那辆车的名字。
}
}
}
},
1,
1,
TimeUnit.SECONDS);//定时器的固定频率方法
//4个参数分别是，任务,过多少时间去干这事，过多少时间再去干（周期），指定时间单位秒
}
}
</span>
----------------
/*Lamp.java*/
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:18px;color:#333333;">package com.isoftstone.interview.traffic;
public enum Lamp {//12条线路
S2N("N2S","S2W",false),S2W("W2S","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),//上行相反的方向的灯
S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);//右转弯的灯，常绿
private Lamp(String opposite,String next,boolean ligthed)
//带参数的构造方法，初始化每个方向的灯的相反方向的灯,下一个方向的灯，灯的初始状态。
{
this.opposite=opposite;
this.next=next;
this.ligthed=ligthed;
}
private Lamp(){}//不带参数的构造方法
private boolean ligthed; //第一行四个方向的灯的状态。
private String opposite;//当第一行的四个方向的灯变化后，相对的方向也相应的变化，即第二行的灯。
private String next;
public boolean isLigthed(){//灯的状态
return ligthed;
}
public void ligth(){//灯变绿
this.ligthed=true;
if(opposite!=null)//如果相反方向的灯存在，就也变为绿灯。
Lamp.valueOf(opposite).ligth();//valueOf(opposite):字符串opposite对应的灯
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");
}
public Lamp blackOut()//变灯红
{
this.ligthed=false;
if(opposite!=null)
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
Lamp nextLamp=null;//获得下一个灯
if(next!=null)//当灯变红，就要开启下一个方向 的灯
{
nextLamp=Lamp.valueOf(next);//获得下一个灯
System.out.println("绿灯从"+name()+"------->切换为"+next);
nextLamp.ligth();
}
return nextLamp;//当灭掉一个灯时，就返回下一个灯。
}
}</span>
---------------
/*LampController.java*/
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:18px;color:#333333;">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()
{
currentLamp=Lamp.S2N;
currentLamp.ligth();
//控制灯的线程
ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
public void run()
{
currentLamp=currentLamp.blackOut();//变黑的同时返回下一个灯。
}
},
10,//过10秒做这件事。
10, //过10秒再去做，即周期
TimeUnit.SECONDS);
}
}</span>
---------------------
/*MainClass.java*/
<span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:18px;color:#333333;">package com.isoftstone.interview.traffic;
public class MainClass {
public static void main(String[] args)
{
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();
}
}</span>