黑马程序员学习笔记之九（交通灯管理系统学习）

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一、面向对象的系统分析

 

         首先需要确定系统中都有哪些对象：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，而且还需要看其前面是否有车，看前面是否有车，没有车方可通过。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。再牢牢掌握几个典型的案例就可以了：人在黑板上画圆，列车司机紧急刹车，售货员统计收获小票的金额，你把门关上了等。需要仔细体会面向对象的精髓。

 

二、系统设计

 

1、灯（Lamp）

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。

 

 /** * 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; }}

 

Lamp 中定义了三个变量：lighted、opposite、next，分别表示当前灯是否为绿、与当前灯同时为绿的对应方向、当前灯变红时下一个变绿的灯。
并在12灯进行初始化的时候给这12个灯的3变量进行赋值。Lamp中提供了三个方法：isLighted、light、blackOut。isLighted方法判断灯的颜色是否为绿。
light方法功能是让某个等在变绿的同时，它对应方向上的灯也变绿。blackOut方法的功能是让某个灯变红，并且让对应方向的灯也变红，同时要返回下一个
需要变绿的灯。

 

2、灯控制器（LampController）

 

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，否则系统会出现混乱。 LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。 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。

 

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);}}

 

LampController中定义了一个变量currentLamp，代表当前灯，并让它的初始值为 Lamp.S2N。然后定义一个定时器timer，每隔
10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿。在Java的6.0版本中新增了concurrent包，这个包是用作线程同步的包，提供了很多工具类。
其中定时器就是其中之一。通过 Executors的newScheduledThreadPool(1)返回一个 ScheduledExecutorService，
调用它的scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit) 方法
  创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，后续操作具有给定的周期；也就是将在 initialDelay 后开始执行，
  然后在 initialDelay+period 后执行，接着在 initialDelay + 2 * period 后执行，依此类推。
 这里设置initialDelay为10，period为10，单位为s。

 

3、路（Road）

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。 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）。 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。

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 !");}}}},1,1,TimeUnit.SECONDS);}}

 在上面的代码中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。通过一个线程pool来模拟车辆随机
上路的过程，时间间隔为1-10s。并用一个List类型的集合vechicles来保存该路线上的车辆。每隔一秒检查对应的灯是否为绿，若是，则放行一辆车，
即从vechicles集合中remove 一个元素。此处又要使用Java的6.0版本中新增了concurrent包中的Executors。

 

4、模拟测试类

 

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();}}

在上面的代码中，将12个方向路线保存到一个字符串数组中，并同for循环来创建12个Road对象实例，并创建一个LampController对象来控制这12个路线上的车辆。

每隔10秒灯的颜色改变一次，且每次都能看见6个方向上有车辆穿过。

 

【运行结果】

 

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