黑马程序员 — 交通灯管理系统

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交通灯管理系统

项目需求：

异常随机生成按照各个路线的行驶车辆

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中交通灯控制逻辑相同，不考虑特殊情况下的控制逻辑

• 每辆车通过路口时间为(1)秒（提示：可通过线程Sleep的方法模拟）
• 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

注： 南北向车辆与东西向车辆交替旅行，同方向等待车辆应先放行直行车辆而后放行左转车辆

画图说明：

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

package com.isoftstome.interview.traffic;import java.util.*;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class Road{private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();  // 创建装车一个集合private String name = null;   //路的名字public Road(String name){this.name = name;ExecutorService pool =  Executors.newSingleThreadExecutor();  // 创建线程池pool.execute(new Runnable(){public void run(){for (int i = 1; i < 1000; ++i)   // 产生999辆车{try {//产生一个1 ~ 10秒的随机值Thread.sleep((new Random().nextInt(10) + 1) * 1000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);   // 把车辆加入到集合}}});//定义定时器,每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则放行一辆车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){System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing !");}}}},1, 1, TimeUnit.SECONDS);   // 隔一秒启动一次}}

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

package com.isoftstome.interview.traffic;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,false),E2N(null,null,false),N2W(null,null,false),W2S(null,null,false);private boolean lighted;  // 灯是否为亮，true 为亮private String opposite;  // 对应的灯private String next;   //下一个灯 private Lamp(){}private Lamp(String opposite,String next, boolean lighted){this.opposite = opposite;this.next = next;this.lighted = lighted;}//判断灯是否亮public boolean isLighted(){return lighted;}//灯变绿public void light(){this.lighted = true;if (opposite != null)  // 这里要是没有if的话，会死循环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！");}//让灯变红， 并返回下一个变绿的灯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

package com.isoftstome.interview.traffic;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class LampController{private Lamp currentLamp;public LampController(){currentLamp = Lamp.S2N;  //刚开始让由南向北的灯变绿currentLamp.light(); // 首先把第一个灯点亮//做一个定时器,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(){currentLamp.blackOut();   // 过十秒把当前的灯变黑}}, 2, 2,     // 每十秒执行一次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.isoftstome.interview.traffic;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","W2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};for (int i = 0; i < directions.length; ++i){new Road(directions[i]);}new LampController();  // 产生整个交通灯系统}}