黑马程序员_交通灯管理系统

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一、题目要求

模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如：

    1、  异步随机生成按照各个路线行驶的车辆。

    例如：

       1.       由南向而来去往北向的车辆 ----直行车辆

       2.       由西向而来去往南向的车辆 ----右转车辆

       3.       由东向而来去往南向的车辆 ----左转车辆

       4.       。。。

    2、  信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

    3、  应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

    4、  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。

    5、  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）。

    6、  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。

    7、  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。

二、题意分析

    1、 分析：

    这里总共有12条路线，每条路线作为一个对象存在。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。其中右转弯的4条路线的控制灯可以假设称为常绿状态，而不能假设没有。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。

    2、面向对象的分析与设计

       1.创建对象：红绿灯（Lamp），红绿灯的控制系统（LampController），车，路（Road）。

       2.路上会多辆车，并会随时随机的增加新车以及随时随机的减少车辆。我们需要对12条路分别实例化对象。将路上增加的新车，保存到一个集合中。每隔一秒检查检查一次交通灯是否为绿，是则将集合中的第一辆车移除，即表示车穿过了此十字路口，否则继续等待。

       3.每隔一秒检查检查一次交通灯是否为绿，当前灯由绿变红（由红变绿）时，应将其下一个方向的灯由红变绿（由绿变红）。每个灯都要有由红变绿（由绿变红）的方法，并且能够返回自己的当前状态。

       4.十字路口总共有12条路线，但是由于4条右转弯的路线可以不受交通灯控制，所以我们可以将其右转的灯设为常绿状态；而其余8条路线，均是两两相对，所以我们可以视为4条路线来处理，从这4条路线所对应的4个对象中各取出一个灯，使之依次变亮，而与之相对应的灯也要随之变化。注：谁拥有数据，谁就对外提供针对这些数据的操作方法

三、根据分析编写代码

    Road类：

       每个Road对象都有一个成员变量name表示方向，有一个成员变量vehicles表示方向上的车的集合；

       在十字路口上，车应该随机自动增加或减少，我们在Road的构造方法中启动一个线程，随机的向vehicles车的集合中增加新车；

       再启动一个定时器，每隔一秒检查检查一次交通灯是否为绿，是则将集合中的第一辆车移除，即表示车穿过了此十字路口，否则继续等待。 

代码：

packagecom.isoftstone.interview.traffic;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.Random;import java.util.concurrent.*;/** * 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。 * @author Jeffery */public class Road {           private List<String> vechicles=newArrayList<String>();      //定义一个集合，用来存储和操作车辆这个字符串对象          private String name;      //定义路线名变量                 public Road(String name){            this.name=name;                        ExecutorServicepool=Executors.newSingleThreadExecutor();     //创建一个线程池 //      调用execute方法，可向线程池提交一个任务，让池中的线程执行任务         pool.execute(new Runnable() {                        public void run() {                    for (int i = 1; i<1000; i++) {                        try {                       Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);  //1到10秒内随机产生一辆车                          } catch(InterruptedException e) {                       e.printStackTrace();                        }                   vechicles.add(Road.this.name+"_"+i);    //车辆进入路线中                    }                }            });                        //启动一个定时器，每隔一秒检查对应的灯是否为绿，是则过去一辆车，否则继续等待            ScheduledExecutorServicetimer=Executors.newScheduledThreadPool(1);            timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {                                    publicvoid run() {                       if (vechicles.size()>0) {                               //如果该路线上对应的灯是绿色的，则让车过去                            boolean lighted=Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();                              if(lighted) {                                  System.out.println(vechicles.remove(0)+"\tis traversing!");                              }                           }                         }                   },                     1,      //隔多少秒执行                    1,      //周期                    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这四个方向上的灯依次变亮，Lamp对象中还要有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。 

    代码：

    

package com.isoftstone.interview.traffic;/** * 每个Lamp元素代表一个方向上的灯，总共有12个方向，所有总共有12个Lamp元素。 * 有如下一些方向上的灯,每两个形成一组，一组灯同时变绿或变红，所以， * 程序代码只需要控制每组灯中的一个灯即可： * s2n,n2s     * s2w,n2e * e2w,w2e * e2s,w2n * s2e,n2w * e2n,w2s * 上面最后两行的灯是虚拟的，由于从南向东和从西向北、以及它们的对应方向不受红绿灯的控制， * 所以，可以假想它们总是绿灯。 * @author Jeffery * */public enum Lamp {    //  下面四个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),//  下面元素是与上面的相对的灯，只需根据上面元素产生相应变化，可以不做控制    N2S(null,null,false),    N2E(null,null,false),    W2E(null,null,false),    W2N(null,null,false),//  下面四个是右拐弯的灯不受红绿灯的控制    S2E(null,null,true),    E2N(null,null,true),    N2W(null,null,true),    W2S(null,null,true);    //  构造函数    private Lamp(String opposite,Stringnext,boolean lighted){       this.opposite = opposite;       this.next = next;       this.lighted = lighted;    }        private boolean lighted; /*当前灯是否为绿*/    private String opposite; /*与当前灯同时为绿的对应方向*/    private String next;     /*当前灯变红时下一个变绿的灯*/    //  判断灯是否为绿    public boolean isLighted() {              return lighted;    }    public void light(){       this.lighted = true;       if(opposite != null){           Lamp.valueOf(opposite).light();    //将对应的反方向的灯变绿          }       System.out.println(name() + "lamp is green，下面总共应该有6个方向能看到车穿过！");           }    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();    //改变下一个灯的状态       }       return nextLamp;  //返回下一个灯    }}

    LampController类：

           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。

       代码：

package com.isoftstone.interview.traffic;import java.util.concurrent.*;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(){                     currentLamp =currentLamp.blackOut();              }              },              10,    //隔多少秒后执行              10,    //周期              TimeUnit.SECONDS);    }}

       MainClass类：

初始化数组，用for循环实例化12条路线的对象。

接着再获得LampController对象并调用其start方法，初始化交通灯，启动新的线程进行1交通灯的切换。

代码：

package com.isoftstone.interview.traffic;public class MainClass {    public static void main(String[] args){       //     对directions[]数组进行定义，并初始化产生产生12个方向的路线（2：to)       String [] directions = newString[]{               "S2N","S2W","E2W","E2S","N2S","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"             };       for(inti=0;i<directions.length;i++){           new Road(directions[i]);       }       //     实例化LampController对象，产生交通灯系统       LampController lc = newLampController();    }}

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