[项目]交通灯管理系统

来源：互联网发布：java中方法的格式编辑：程序博客网时间：2024/05/16 10:28

[项目]交通灯管理系统

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交通灯管理系统

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。

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

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。

Lamp类

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。

LampController类（控制器）

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。

MainClass类

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：

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import java.util.Random;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Ts {

public static void main(String[] args) throws Exception {

/* 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();

}

/**

* 路的对象

class Road {

// 路名

String name;

// 灯状态

private boolean lamp ;

// 把路看成是一个有序集合,list 面向接口编程

private List roadList = new ArrayList();

// 汽车编号

Integer car = 1;

// 路的构造方法

Road(String name) {

// 路名

this.name = name;

// 搞出一个线程池

ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(2);

/** 一个线程不停地往路的末尾加车 */

// 延迟运行的时间为，依次是1秒，1+随机秒，1+随机+随机

pool.scheduleAtFixedRate( new Runnable() {

@Override

public void run() {

roadList.add(car);

// 内部类掉外部类的变量

//System.out.println(Road.this.name + "方向_第" + car + "辆车来了");

car++;

}

}, 1, /* 随机时间 */ (new Random().nextInt(10) + 1), TimeUnit.SECONDS );

/** 一个线程当绿灯时1秒走一辆车 */

pool.scheduleAtFixedRate( new Runnable() {

@Override

public void run() {

// 看灯

lamp = Lamp.valueOf(Road. this.name ).lamp ;

if (Road.this.lamp && roadList.size() > 0) {

System. out.println(Road.this.name + "方向_第"

+ roadList.remove(0) + "号车开走了" );

}

}, 1, 1, TimeUnit. SECONDS);

}

/**

* 灯的枚举

enum Lamp {

// N

// W E

// S

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

false, "E2S" , "N2S" ), // 北与西的灯

S2N(false , null, null), E2W(false , null, null), S2W(false , null, null), E2S (

false, null , null), // 与上面对着的灯

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

true, null , null);// 常绿灯

// 灯的状态

boolean lamp ;

// 对面的灯

String opposite;

// 下一个灯

String nextLamp;

// 用string，而不用lamp,因为某个枚举对象存在是而另一个还不存在

private Lamp(boolean lamp, String opposite, String nextLamp) {

this.lamp = lamp;

this.opposite = opposite;

this.nextLamp = nextLamp;

}

// 让一组灯变绿

void greens() {

this.lamp = true;

if (opposite != null) {

Lamp. valueOf(opposite). lamp = true ;

System. out.println(this.name() + "和" + opposite + "绿了" );

}

// 让一组灯变红，下一组变绿

Lamp reds() {

this.lamp = false;

if (opposite != null) {

Lamp. valueOf(opposite). lamp = false ;

System. out.println(this.name() + "和" + opposite + "红了" );

}

if (nextLamp != null)

Lamp. valueOf(nextLamp).greens();

return Lamp.valueOf( this.nextLamp );

}

/**

* 灯的控制器

class LampController {

private Lamp lamp ;

public LampController() {

// 刚开始让由南向北的灯变绿;

lamp = Lamp.N2S;

lamp.greens();

/* 每隔10秒将当前绿灯变为红灯，并让下一个方向的灯变绿 */

ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);

timer.scheduleAtFixedRate( new Runnable() {

public void run() {

lamp = lamp .reds();

}

}, 10, 10, TimeUnit. SECONDS);

}

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