黑马程序员-交通灯管理系统

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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：

Ø 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

       。。。

Ø 信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

Ø 应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

Ø 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。

Ø 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）。

Ø 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。

Ø 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。

思路：

1>画图

2> 面向对象的分析与设计

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。
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。
代码：

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，是则将本次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 Administrator * */public class Road {private List<String> vehicles = 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 池ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();//把一个任务交给这个池了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();}//访问外部成员变量vehicles.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  //调度池ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);//定时器timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){public void run(){if(vehicles.size()>0){//路的名称就是灯boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLight();//绿灯时放行if(lighted){System.out.println(vehicles.remove(0)+"is traversing！");}}}}, 1, //过多少秒后干这件事1, //干完以后再过多少秒接着干TimeUnit.SECONDS);//单位}}

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。

public enum Lamp {/** * 每个Lamp元素代表一个方向上的灯，总共有12个方向，所以总共有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， 程序代码只需要每组灯中的一个灯即可 * N2S S2N W2E E2W *  * N2E S2W W2N E2S *  * W2S E2N N2W S2E *//*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","W2N",false), W2N("E2S","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), E2S(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;}private String opposite;private String next;private boolean lighted;public boolean isLight() {return lighted;}// 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿public void light() {lighted = true;if (opposite != null)Lamp.valueOf(opposite).light();System.out.println(name() + "lamp is green 下面应该有6个方向能看到汽车穿过");}/*** * 当前灯变红，下一个灯变绿 * @return 返回下一个变绿的灯 */public Lamp blackOut() {// 当前灯变红lighted = false;// 对应方向的灯变绿if (opposite != null)Lamp.valueOf(opposite).blackOut();// 使下一个灯变绿//Lamp nLmap = Lamp.valueOf(next);Lamp nLmap = null;if (next != null) {nLmap=Lamp.valueOf(next);System.out.println("绿灯从" + name() + "--------->切换到" + nLmap.name());nLmap.light();}//返回下一个要变绿的灯return nLmap;}}

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。

import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** * 调度灯类 *  * @author Administrator */public class LampController {private Lamp currentLamp;public LampController() {// 刚开始让由南往北的灯变绿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 */// 调度池ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);// 定时器timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {public void run() {System.out.println("来啊");currentLamp=currentLamp.blackOut();}}, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);}}

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。

package com.isoftstone.interview.traffic3;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();}}

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。

两个面向对象面试题

“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”，

简单设计：

/**
 * Stone
 * KnifeStrone //石刀
 * Material cut(Tree tree)
 *
 * KnifeStone KnifeFactory.createKnife(Stone first,Stone second)
 *  
 * Tree
 *
 * Material//柴
 *椅子厂
 * Char ChairFactory.makeChair(Material material)
 */
“球从一根绳子的一段移动到了另一端”，

简单设计：

class Ball{private Rope rope;private Point currentPoint;public Ball(Rope rope,Point startPoint){this.rope=rope;this.currentPoint=startPoint;}public void move(){currentPoint =rope.nextPoint(currentPoint);System.out.println("小球移动到了"+currentPoint);}}class Rope{private Point start;private Point end;public Rope(Point start,Point end){this.start=start;this.end=end;}public Point nextPoint(Point currentPoint){/*通过两点一线的数学公式可以计算出当前点的下一个点，这个细节不属于设计阶段要考虑的问题， * 如果当前点是终止点，则返回null，如果当前点不是线上的点，则抛出异常。*/return null;}}