黑马程序员_交通灯系统

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模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

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。

分析：

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。

 

路灯的代码：

public enum Lamp {//枚举12条路线所对应的灯。
 //表示南（S）和东（E），真行和左转的灯。因为北（N）和南（S）状态相同。西（W）和东（E）状态相同。所以只需要控制这4个灯就可以知道其他对应灯的变化。
 //灯亮的顺序S2N-->S2W-->E2W-->E2S-->S2N。
 S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
 //表示北（N）和西（W）真行和左转的灯。因为这4个灯都是对应灯，被上面的灯控制，所以只需要初始状态就行了。
 N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
 //都是右转的灯，即常绿灯。
 S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);
 //一个交通灯一开始就具备对应灯，下一个灯，和初始状态。
 private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
  this.opposite = opposite;
  this.next = next;
  this.lighted = lighted;
 }

 //定义变量记录当前灯的状态
 private boolean lighted;
 //定义变量记录与当前灯对应的灯的名字。 
 private String opposite;
 //定义变量记录当前灯的下次变化的状态
 private String next;
 //获取灯的状态
 public boolean isLighted(){
  return lighted;
 }
 

 //这个方法控制当前灯变绿和对应灯也变绿。
 public void light(){
  this.lighted = true;//将当前灯变绿
  if(opposite != null){//这个判断用于防止死循环。
   Lamp.valueOf(opposite).light(); //将对应灯也变绿 
  }
  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！"); 
 }
  //这个方法控制当前灯变红和下一个灯变绿，返回下一个要变绿的灯
 public Lamp blackOut(){
  this.lighted = false;
  if(opposite != null){
   Lamp.valueOf(opposite).blackOut();//将对应的灯也变暗。
  }  
  Lamp nextLamp= null;//定义变量用于记录下一个灯。
  if(next != null){//判断是否有下一个灯
   nextLamp = Lamp.valueOf(next);//获取下一个灯
   System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next);   
   nextLamp.light();//将下一个灯变绿
  }
  return nextLamp;//返回下一个变绿的灯
 }
}

灯控制器的代码：

import java.util.concurrent.*;
public class LampController {
 //定义一个变量记录灯被控制之后的状态。
 private Lamp currentLamp;
   //一开始让由南向北的灯变绿;
 public LampController(){  
  currentLamp = Lamp.S2N;
  currentLamp.light();
  //做一个定时器，表示每隔10秒就把当前灯变黑，并获取下一个变绿的灯作为下一次执行时的当前灯。 
  ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
  timer.scheduleAtFixedRate(
    new Runnable(){
     public  void run(){
      System.out.println("灯变了");
      //currentLamp.blackOut()表示返回当前状态灯的下一个状态 。然后用  currentLamp记录。      
      currentLamp = currentLamp.blackOut();
    }
    },
    10,
    10,
    TimeUnit.SECONDS);
 }
}

路上产生车，和根据控制灯放行车。

import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
public class Road {
 //创建一个集合用于存储车量。
 private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
 //创建一个路的名字。
 private String name =null;
 public Road(String name){
  this.name = name;
  //创建一个线程池，用于1~10秒随机在路上产生一辆车车牌1~999。  
  ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
  pool.execute(new Runnable(){//有一个线程在执行run方法。
   public void run(){
    //定义一个循环用于产生车的数量
    for(int i=1;i<1000;i++){
     try {
      //new Random().nextInt(10)表示随机的0~9。
      Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);
     } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
     }
     //将产生的车存入对应路中。Road.this.name访问外部类的成员变量
     vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
    }    
   }
   
  });
  //newScheduledThreadPool：创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。1表示线程的个数。 
  ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);
  //scheduleAtFixedRate: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，即延迟1秒后执行，之后每隔1秒后执行。
  timer.scheduleAtFixedRate( 
    new Runnable(){ //需要定期执行的线程。
     public void run(){
      if(vechicles.size()>0){ //判断路上有没有车
       //因为路线名和灯名一样，所以用Lamp.valueOf(Road.this.name)，来获取路上的灯的状态
       boolean lighted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted(); 
       if(lighted){//如果灯是绿的
        //把最先进入的车放行。
        System.out.println(vechicles.remove(0) + " 车开走了 !");
       }
      }
      
     }
    },
    1,
    1,
    TimeUnit.SECONDS);//给1标识单位，秒。
 }
}

模拟交通灯系统：

public class MainClass {
 public static void main(String[] args) {
  
  //产生12个方向的路线  
  String [] directions = new String[]{
    //ctri+F:替换。 
    "S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"  
  };
  for(int i=0;i<directions.length;i++){
   new Road(directions[i]);//创建路的对象后，该路上就会产生车，并根据灯的状态，放行车
  }
  
  //产生整个交通灯系统 ，控制灯的状态。 
  new LampController();
 }

}

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