黑马程序员--交通灯管理系统

来源：互联网发布：php 读取json值编辑：程序博客网时间：2024/05/20 05:56

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交通灯管理系统

一，需求分析

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。

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

................

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，面向对象设计

1.为了进行可行性分析，我们可以想象一个自己熟悉的十字路口

由上图可以推出：

①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。我们可以设计一个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。

②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。我们可以设计一个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。

③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。

④设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

⑤最后测试LampController类，找程序的bug，并修改代码

2.Road类的编写

①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。

②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）。

③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。

            public class Road {
                 List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
                private String name;
                 public Road(String name){
                     this.name = name;
                         /*开启一个单个线程池*/
                     ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
                    pool.execute(                //向集合中添加数据
                            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);
                                    }
                         }
                     });

                    /*设置定时器，定时删除集合中第一辆车*/
               ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);
               timer.scheduleAtFixedRate(
                   new Runnable(){
                     public void run(){
                            if(vechicles.size()>0){
                                   boolean light =Lamp.valueOf(Road.this.name).isLight();
                                  if(light){
                                      //remove(0)返回删除的对象
                                      System.out.println(vechicles.remove(0)+"---is traversing---");
                                   }
                            }
                     }
               },
              10, //过多少时间执行删除操作
              10, //再过多少时间再执行删除
             TimeUnit.SECONDS //时间的计量单位
               ); }}

3.Lamp类的编写

①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。

②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。

③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。

④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。

            public enum Lamp {
                   S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),
                   N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),
                   S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);

                   private boolean lighted;//当前灯是否是亮的
                   private String opposite;//当前灯对应的灯
                   private String next;//当前灯的下一个灯
                   private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){
                             this.opposite = opposite;
                             this.next = next;
                             this.lighted = lighted;
                   }

                  public boolean isLight(){
                         return lighted;
                  }
                     /*灯变亮的方法*/
                 public void light(){
                      lighted = true;
                      //让对应的灯变绿
                      if(opposite != null){
                        Lamp.valueOf(opposite).light();
                     }
                     System.out.println(name()+"---同方向的灯变绿了---");
                  }

                /*灯变红的方法*/
               public Lamp redOut(){
                   lighted = false;
                   //让对应的灯变红
                  if(opposite != null){
                      Lamp.valueOf(opposite).redOut();

                 }
                 System.out.println(name()+"---同方向的灯变红了---");
                 Lamp nextLamp = null;
               //再让下一灯变绿
                if(next != null ){
                     nextLamp = Lamp.valueOf(next);
                     System.out.println(name()+"----下一个方向的灯变绿了---");
                    nextLamp.light();
                }
             return nextLamp;
           }
       }

4.LampController类的编写

①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。

②LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

③LampController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。

               public class LampController {
                   private Lamp currentLamp;//当前灯
                   public LampController(){
                        currentLamp = Lamp.S2N;
                      /*设置一个定时器，定时让灯显示*/
                       Executors.newScheduledThreadPool(1).scheduleAtFixedRate(
                           new Runnable(){
                                 public void run(){
                                   currentLamp = currentLamp.redOut();
                                }
                       },
                      10,
                       10,
                       TimeUnit.SECONDS);
          }
}

5.测试项目

①用for循环创建出代表12条路线的对象。

②接着再获得LampController对象并调用其start方法。

public class MainClass {

                 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();
             }

}

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