交通灯管理系统学习总结

 

 

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。

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。

分析：除去右转线路，需用红绿灯控制的有8条路线，为了统一编程模型，可以假设每条路都有一个红绿灯对其进行控制，这8条线路是两两对立的，可归为4组

(1)S2N/N2S---南北直行

(2)S2W/N2E---南北左转

(3)E2W/W2E--东西直行

(4)E2S/W2N---东西左转

面向对象的分析与设计

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持。

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得第一辆车移除，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。

1.设计一个Lamp类来表示交通灯，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，他们是两两成对的，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个灯方向对应的灯者随之一同变化，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变黑。每个灯变黑时，都伴随着下一个灯的变亮，Lamp类中还用一个变量来记住自己的下一个灯。

要用到的对象：红绿灯、灯的控制系统、路（增加减少车辆）。

面向对象设计思想：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

经典案例：

人在黑板上画圆。圆.draw(){x,y，radius}

两块石头磨成一把石刀，刀砍树，砍成木材，木材做成椅子。

Stone、StoneKnife、Tree、Material、Chair

StoneKnife = KnifeFactory.createKnife(stone,stone);

Material = StoneKnife.cut(tree);

Chair = ChairFactory.makeChair(Material);

球从一根绳子的一端移动到另一端。

class Rope{ private Point start; private Point end; public Rope(Point start,Point end){  this.start = start;  this.end = end; } public Point nextPoint(Point currentPoint){  return currentPoint;  /*   *同过两点一线数学公式可以算出当前点的下一个点，这个细节不属于设计阶段要考虑的问题，如果当前点是终点，则返回null，如果当前点不是线上的点，则抛出异常。   */ }}class Ball{ private Rope rope; private Point currentPoint; public Ball(Rope rope,Point startPoint){  this.rope = rope;  this.currentPoint = startPoint; } public void move(){  currentPoint = rope.nextPoint(currentPoint);  System.out.println("小球移动到了"+currentPoint); }}

用枚举实现联动的12个灯，非常经典。枚举元素相当于类的静态变量，所有线程共享一个元素对象。

package com.isoftstone.interview.traffic;/** * 每个Lamp元素代表一个方向上的灯，总共有12个方向，所有总共有12个Lamp元素。 * 有如下一些方向上的灯,每两个形成一组，一组灯同时变绿或变红，所以， * 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可： * s2n,n2s     * s2w,n2e * e2w,w2e * e2s,w2n * s2e,n2w * e2n,w2s * 上面最后两行的灯是虚拟的，由于从南向东和从西向北、以及它们的对应方向不受红绿灯的控制， * 所以，可以假想它们总是绿灯。 * @author 张孝祥 www.it315.org * *//**/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;}}

控制器，先点亮一个灯，每隔十秒中熄灭当前亮的灯，当前灯会去点亮下一个灯，并返回这个灯。

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);}}

new  接口(){}表创建一个接口实现类的对象。

内部类访问外部类的成员变量Road.this.name。

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).isLighted();if(lighted){System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");}}}},1,//过多久开始运行这个线程1,//调度开始后，每隔多久再干这件事TimeUnit.SECONDS);}

路，创建一条路后，每隔单位时间增加一辆车，每隔1秒检查对应的灯是否为绿，为绿时把第一辆车移走。

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;/** * 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。 * @author 张孝祥 www.it315.org * */public class Road {private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();private String name =null;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(){public void run(){for(int i=1;i<1000;i++){try {Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}vechicles.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(){public void run(){if(vechicles.size()>0){boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();if(lighted){System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");}}}},1,//过多久开始运行这个线程1,//调度开始后，每隔多久再干这件事TimeUnit.SECONDS);}}

主函数，创建所有的路，开启红绿灯控制器，交通启动。

package com.isoftstone.interview.traffic;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();}}