黑马程序员 交通灯管理系统的分析与理解

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交通灯管理系统

需求说明

• 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。

  
  

  正如张老师所说的那样，刚刚看到这个题目的时候，自己尝试画线路，画着画着就晕了，完全没考虑到十二个灯，更没有想到让右转弯的灯常亮的处理方式，张老师的视频也是看了两遍才有点感觉，看第三遍的时候跟着敲了一遍，才真正有点感觉，不得不服为老师的设计折服啊。

  
  

系统分析

交通路口模拟

模拟分析

• 总共有12条路线；

• 每条路线都有一个红绿灯（说明路线和红绿灯是组合关系）对其控制；

• 假设4条右转弯的路线的红绿灯为常绿状态；

• 其他8条路线是两两成对的，分为4组（如图所示）；

  这里，我们必须首先明确，设计的重点是灯的红绿变换及路线的设计，而不是具体的车辆的设计，换句话说，就是，不必关心具体的车，只需关心路线和该路线上的灯。这里就涉及到面向对象的具体执行对象的抉择问题了，拿个生活中削梨的例子来说吧，将削梨这个动作设置成人的方法显然不合适，应该将其设置成刀的方法，而人是调用该方法，用刀去削梨的。

  
  

所以，系统只需要考虑图中的有标号的4条路线的红绿灯的切换顺序（每一条都有一条与之方向相反的路线的红绿灯跟随变化）。

面向对象分析与设计

抽象出类

从现实中抽象出对象：路线、红绿灯、红绿灯控制系统、汽车。

• 每条路线上都会出现多辆车，路线上要随机增加新的车，在绿灯期间每秒减少一辆车

• 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，应该找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。

编写代码 

Road类

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;//用一个集合来存放路线上的车辆public class Road {      List<String>  vechicles=new  ArrayList<String>();            //通过方向区分路线      private String name=null;      public  Road( String name){      this.name=name;                      ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();          pool.execute(new Runnable(){      public void run(){      for(int i=1;i<1000;i++ ){          try {          //在1到10秒内随机产生车辆Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);//线程休眠随机1到10秒} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}           vechicles.add(Road.this.name+"_"+i);            }      }      });                   ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1);         timer.scheduleAtFixedRate(         new Runnable(){         public  void run(){        if(vechicles.size()>0){        boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();                                        if(lighted){//这里是一道面试题， if(lighted==true) 意思是if(true==true)，这是错误的，要引以为戒！        System.out.println(vechicles.remove(0)+" is traversing!");        }        }                   }                  },         1,          1,         TimeUnit.SECONDS);         }      }

Lamp类

 

 

public enum Lamp {    S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","N2S",false),//南到北，南到西。。    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);    //分别对应相应交通灯，亮暗状态，下一个交通灯        private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){    this.opposite=opposite;    this.next=next;    this.lighted=lighted;    }            private boolean lighted;     private String opposite;      private String next;          //灯要用三个方法：判断是否为亮、开灯、关灯     public boolean isLighted(){     return lighted;          }  public void light(){  this.lighted=true;  if(opposite!=null){//易死循环  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！");  }  public Lamp blackOut(){  this.lighted=false;  if(opposite!=null){//易死循环  Lamp.valueOf(opposite).blackOut();  }    Lamp nextLamp=null;  if(next!=null){    nextLamp=Lamp.valueOf(next);//解决无法显示绿灯转换    System.out.println("绿灯从"+name()+"-------->切换为"+next);  nextLamp.light();  }  return nextLamp;  }}

 

LampController类

import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;//交通灯控制器需要隔10秒切换一次交通灯public class LampController {     private Lamp currentLamp;          public LampController(){     currentLamp=Lamp.S2N;     currentLamp.light();         ScheduledExecutorService timer= Executors.newScheduledThreadPool(1); timer.scheduleAtFixedRate(    new Runnable(){    public void  run(){    System.out.println("来啊！");    currentLamp= currentLamp.blackOut();        }    },     10,    10,    TimeUnit.SECONDS);          }}

MainClass类

//创建12条路线，创建交通灯控制器public class MainClass {       public static void main(String[]args){//通过创建路线，放入数组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]);}//创建交通灯控制器new LampController();}}

 

总结：

代码不多，但是很多地方确实是很精练，很提升人认知。

面向对象的一个重要要点：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

 

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