黑马程序员——交通灯管理系统

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需求

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。

对涉及到的类的设计和分析

Road类

public class Road {      private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();            private String name =null;      public Road(String name){          this.name = name;          //Road对象一初始化就交通工具在上面跑          //模拟车辆不断随机上路的过程               ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();          pool.execute(new Runnable(){              public void run(){                  for(int i=1;i<1000;i++){                      try {  //随机生成路上的车辆，更贴近生活                        Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);                      } catch (InterruptedException e) {                          e.printStackTrace();                      }                      vechicles.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  //这里使用的是JDK1.5新版本的线程类           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){  //这里的放行是用remove方法，即从路的集合中移除一辆车，而不考虑车的运动轨迹这些东西                                System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");                              }                          }                                                }                  },                  1,                  1,                  TimeUnit.SECONDS);                }  } 

Lamb类

public enum Lamp {      /*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","E2S",false),E2S("W2N","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),W2N(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;      }          /*当前灯是否为绿*/       private boolean lighted;      /*与当前灯同时为绿的对应方向*/         private String opposite;      /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/         private String next;      public boolean isLighted(){          return lighted;      }            /**      * 某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿      */       public void light(){          this.lighted = true;          if(opposite != null){              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！");                }            /**      * 某个灯变红时，对应方向的灯也要变红，并且下一个方向的灯要变绿      * return 下一个要变绿的灯      */       public Lamp blackOut(){          this.lighted = false;          if(opposite != null){              Lamp.valueOf(opposite).blackOut();          }                           Lamp nextLamp= null;          if(next != null){              nextLamp = Lamp.valueOf(next);              System.out.println("绿灯从" + name() + "-------->切换为" + next);                        nextLamp.light();          }          return nextLamp;      }  }  

LampController类

public class LampController {      private Lamp currentLamp;            public LampController(){          //刚开始让由南向北的灯变绿;               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*/                ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);          timer.scheduleAtFixedRate(                  new Runnable(){                      public  void run(){                          System.out.println("来啊");                          currentLamp = currentLamp.blackOut();                  }                  },                  10,                  10,                  TimeUnit.SECONDS);      }  }  

应用端

public class MainClass {        /**      * @param args      */      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();      }    }  

总结

这个项目很好地加深了对面向对象设计的理解，在设计程序过程中中涉及到哪些对象，哪些对象需要定义相应的类，哪些不用，多线程的应用，定时器，枚举，匿名内部类，如何把设计出来的程序更贴近实际，设计程序中使用的技巧的解决问题的方法和设计逻辑，都让人受益匪浅，Java确实是门优美的语言。

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