黑马程序员_学习笔记_面试题_交通灯管理系统

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项目要求：

 

项目分析：

题意分析

切记不可空想，一定要画图！画图有助于我们理解和分析问题。

下面是一个十字路口交通灯模拟图：

从图中我们可以看到：总共有12条路线，为了统一编程模型，可以假设每条路线都有一个红绿灯对其进行控制，右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态，另外，其他的8条线路是两两成对的，可以归为4组，所以，程序只需考虑图中标注了数字号的4条路线的控制灯的切换顺序，这4条路线相反方向的路线的控制灯跟随这4条路线切换，不必额外考虑。

 

面向对象分析

初步设想有以下对象：红绿灯，红绿灯控制器，路，车辆。这就涉及到面向对象的方式。先看几个面向对象的经典案例：

人在黑板上画圆――画圆需要圆心和半径，而提供这两个数据的是圆本身，所以面向的对象应该是圆。

列车司机紧急刹车――是列车具有刹车的功能，人只是在调用这种功能。

售票员统计小票金额——售票员只是调用了小票上统计金额的方法，具体商品价格数量等信息实际上都存储在小票中。

人把门关上――门里包含的方法：旋转，合门框，锁门。而人只是发出动作，就是调用这些方法，实际对象应该是门。

简而言之一句话：谁拥有数据，谁就对外提供操作这些数据的方法。

针对这个项目，通过思考可以知道，我们需要体现的并不是每一辆车移动的过程，而是要捕捉到车辆穿过的过程，也就是要捕捉路上的车减少的过程。因此车并不需要单独设计对象。

 

面相对象设计分析

了解了面向对象的思维，进而分析如何设计这样一个项目。

首先，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。因此可以设计一个Road类来表示路线：

1）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。

2）每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。

3）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。

4）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。

然后，我们设计一个Lamp类来表示一个交通灯。

1）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。

2）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。

3）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。

然后，设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

最后，需要一个具有主函数可执行的MainClass类，来调用其他类，实现项目。

        

程序设计

Road类

1）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。

2）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）。

3）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.itheima;import java.util.*;import java.util.concurrent.*;public class Road {private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();private String name = null;public Road(String name){this.name = name;//这里模拟了车辆不断随机上路的过程ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();pool.execute(new Runnable(){public void run() {try {Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}for(int i = 1;i<1000;i++){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ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){public void run() {if(vechicles.size()>0){boolean ligted = Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();if(ligted==true){System.out.println(vechicles.remove(0)+"is traversing!");}}}}, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);}}

 

Lamp类

1）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。

2）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。

3）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。

4）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.itheima;public enum Lamp {//每个枚举元素代表了一个方向上的交通灯。S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),//下面四个等是与上面四个方向相对的路线，因此他们的opposite和next都应忽略N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),//下面四个是右转方向的路线，为方便起见，扔设为有等控制，且为常亮状态。S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);private Lamp(){}private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted){this.opposite=opposite;this.next = next;this.lighted=lighted;}//判断当前等是否为亮private boolean lighted;//相对方向的灯private String opposite;//相对于当前灯的下一个即将变化灯private String next;public boolean isLighted(){return lighted;}//某个方向灯变绿了，相对方向也变绿public void light(){this.lighted=true;if(opposite!=null)Lamp.valueOf(opposite).light();System.out.println(name()+" Lamp is Green ,下面将会有六个方向的车经过！");}//某个方向灯变红了，相对方向也变红，且下一个灯变绿。public Lamp blachOut(){this.lighted=false;if(opposite!=null)Lamp.valueOf(opposite).blachOut();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

1）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。

2）LampController构造方法中要设定第一个为绿的灯。

3）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.itheima;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;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() {currentLamp = (Lamp) currentLamp.blachOut();}}, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);}}

MainClass类

1）用for循环创建出代表12条路线的对象。

2）接着再获得LampController对象并调用其start方法。

package com.itheima;public class MainClass {public static void main(String[] args) {//产生12个方向路线。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]); }new LampController();}}

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