交通灯管理系统

来源：互联网发布：分销系统源码编辑：程序博客网时间：2024/05/23 13:52

交通灯管理系统的项目需求

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

。。。

信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

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。

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。

需求分析:

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，---黑板提供对圆的操作

列车司机紧急刹车，--- 车提供刹车的方法

售货员统计收获小票的金额，---小票提供统计的方法

你把门关上了等。-门提供关的方法

“两块石头磨成一把石刀，石刀可以砍树，砍成木材，木材做成椅子”，

类

石头，刀，树，木材，椅子，这些类之间是一种什么关系呢？

石头是由石头作为原料做成，刀具备砍树木的功能，看完的结果是木材，椅子是用木材做成的。这样我们就可以定义类，并且明确可类与类之间的关系。

“球从一根绳子的一段移动到了另一端”，

求的移动是求本身的功能，但求的移动是依赖绳子，是通过绳子上的不同的点体现的。

下面根据以上分析来分析本需求：

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。

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。

设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红

接下来是代码实现：

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。

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。

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类的编写

package traffic;

publicenum Lamp {

S2N(false,"N2S","S2W"),S2W(false,"N2E","E2W"),E2W(false,"W2E","E2S"),E2S(false,"W2N","S2N"),

N2S(false,null,null),N2E(false,null,null),W2E(false,null,null),W2N(false,null,null),

S2E(true,null,null),E2N(true,null,null),N2W(true,null,null),W2S(true,null,null);

privatebooleanlight;

private Stringopposite;

private Stringnext;

/**

*@paramlight

*@paramopposite

*@paramnext

private Lamp(boolean light, String opposite, String next) {

this.light = light;

this.opposite = opposite;

this.next = next;

}

publicboolean isLight(){

returnlight;

}

publicvoid lighted(){

this.light =true;

if(opposite !=null){

Lamp lamp = Lamp.valueOf(opposite);

lamp.lighted();

}

public Lamp unLighted(){

this.light =false;

Lamp lamp = null;

if(next !=null){

lamp = Lamp.valueOf(next);

lamp.lighted();

}

if(opposite !=null){

Lamp lamp1 = Lamp.valueOf(opposite);

lamp1.unLighted();

}

return lamp;//此处返回一个字是为了控制器服务的的，也可以在了些他中返回。

}

LampController类的编写

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。

LampMangerr构造方法中要设定第一个为绿的灯。

LampManger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。

package traffic;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

importjava.util.concurrent.ScheduledFuture;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

publicclass LampManager {

private LampcurrentLamp;

/**

*@paramcurrentLamp

public LampManager() {

super();

this.currentLamp = Lamp.S2N;

this.currentLamp.lighted();

ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleWithFixedDelay(

new Runnable(){

@Override

publicvoid run() {

// TODO Auto-generatedmethod stub

currentLamp = currentLamp.unLighted();

}

TimeUnit.SECONDS);

}

Road类的编写

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。

package 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;

publicclass Road {

private Stringname;

private List<String>list =new ArrayList<String>();

public Road(String name){

this.name = name;

//模拟车辆随即上路

ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();

pool.execute(new Runnable(){

@Override

publicvoid run() {

for(int i = 0 ; i < 1000 ; i++){

try {

Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1) * 1000);

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generatedcatch block

e.printStackTrace();

}

System.out.println(Road.this.name +" ---->" + i);

list.add(Road.this.name +" ---->" + i);

}

);

//每个一段时间检查对应的灯是否为green，是则放行一辆车

ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleAtFixedRate(

new Runnable(){

@Override

publicvoid run() {

// TODO Auto-generatedmethod stub

if(list.size() >0){

boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLight();

if(lighted){

System.out.println(list.remove(0) +"开往 "+ Road.this.name );

}

TimeUnit.SECONDS);

}

MainClass类的编写

创建出代表12条路线的对象。

接着再获得LampManger对象并调用其start方法。

package traffic;

publicclass Mainclass {

/**

*@paramargs

publicstaticvoid main(String[] args) {

// TODO Auto-generatedmethod stub

/*S2N,S2W,E2W,E2S,

N2S,N2E,W2E,W2N,

S2E,E2N,N2W,W2S;*/

new Road("S2N");

new Road("S2W");

new Road("E2W");

new Road("E2S");

new Road("N2S");

new Road("N2E");

new Road("W2E");

new Road("W2N");

new Road("S2E");

new Road("E2N");

new Road("N2W");

new Road("W2S");

new LampManager();

}