黑马程序员_交通灯系统学习

来源：互联网发布：php点餐系统编辑：程序博客网时间：2024/05/17 03:13

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一、需求：

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，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、设计思路：

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。

1. 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。

2. Lamp类的编写

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。

3. 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。

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。

4. MainClass类的编写

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,经过测试能完美运行:

package com.test;
/**
* 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。
*
*/
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
importjava.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Road
{
       privateList<String> vehicles = new ArrayList<String>();
       privateString name;

       publicRoad(String name)
       {
              this.name = name;
              ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();//模拟车辆随机上路
              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();
                                   }
                                   vehicles.add(Road.this.name + "_" + i);
                            }
                     }
              });
              //每个一秒钟检查路上的灯是否为绿色，是则开走一辆车
              ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
              timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable()
              {
                     public void run()
                     {
                            boolean lighted =Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();
                            if (lighted)
                                   System.out.println(vehicles.remove(0) + "istraversing");
                            ;
                     }
              }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
       }

}

package com.test;

/**
* 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。
**/

public enum Lamp { //一个枚举
       /*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,Stringnext,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！");

       }

       /**
       *让灯变黑，相反方向的灯也变红，并变绿下一个灯.要返回下一个灯，因为在10s之后这个灯会被控制系统变红
       */
       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;
       }
}

package com.test;

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*/
              ScheduledExecutorServicetimer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
              timer.scheduleAtFixedRate(newRunnable()
              {
                     public void run()
                     {
                            System.out.println("来啊");
                            currentLamp = currentLamp.blackOut();
                     }
              }, 10, 10,TimeUnit.SECONDS); //等待执行的时间10s 执行后等待时间10s
       }
}

package com.test;

public class MainTest
{

       public static void main(String[]args)//主函数
       {

              /*产生12个方向的路线*/
              String[] directions = newString[]
              { "S2N","S2W", "E2W", "E2S", "N2S","N2E", "W2E", "W2N", "S2E","E2N",
                            "N2W","W2S" };
              for (int i = 0; i <directions.length; i++)
              {
                     newRoad(directions[i]);
              }

              /*产生整个交通灯系统*/
              new LampController();
       }

}

通过这次视频学习,又一次理解面向对象,设想如果是面向过程来设计,绝对不至这么点代码量.Java的面向对象有方便,快捷之处.

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