黑马程序员--张孝祥老师交通灯管理系统_学习笔记及心得
来源：互联网 发布：淘宝网官能卖保健品 编辑：程序博客网 时间：2024/06/07 16:34
下面是张孝祥老师讲得交通灯管理系统的详细设计，内容比较多，涵盖了java基础知识的好多内容。首先从需求分析开始：
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。
首先。张老师着重讲的对象建立的开发思想，让我突然对对象的选取有了更深的认识，才知道原来对象的选取在张老师空中说出来是那样得清楚：总之我们实现的方法，就是调用对象的功能，比如人开门！对象就是门，似乎和我们日常中有点区别，只要你认定，开门是门的功能就好了，人开门，就是人调用了门的打开的动作，这样大脑就清晰多了！
需求分析如下：
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（车通过路口）。
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。（因为车是在路上的）
每条路线上随机增加新的车辆，增加到一个集合中保存。(涉及到集合知识点)
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。（定时器）
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。（枚举的使用）
设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。（控制器）
Road类分析：
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。
public class Road
{
List<String> vechicles = new ArrayList<String>();//创建一个集合用来存放车。
private String name = null;//创建路名的引用
public Road(String name) //构造函数
{
this.name = name;
}
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();//定义一个独立的线程，用来延时。
pool.execute(new Runnable()
{
public void run()
{
for (int i=1; i<=1000; i++)
{
try
{
Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
vechicles.add(Road.this.name+"----"+i);
}
}
});
ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledTreadPool(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);
}
Lamp类分析：
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。
代码实现：
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,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;
}
private Lamp()
{
}
private boolean lighted;
private String opposite;
private String next;
public boolean isLighted()
{
return lighted;
}
public void light()
{
this.lighted=true;
if(opposite!=null)
{
Lamp.valueOf(opposite).light();
}
}
public Lamp blackOut()
{
this.lighted=false;
if(opposite!=null)
{
Lamp.valueOf(opposite).blackOut();
}
Lamp nextLamp = Lamp.valueOf(next);
if(next!=null)
{
nextLamp.light();
}
return nextLamp;
}
}
LampController类的分析：
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。
代码如下：
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()
{
currentLamp = currentLamp.blackOut();
}
},
10,
10,
TimeUnit.SECONDS);
}
}
Main类的分析：
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。
代码如下：
public class TrafficLamp
{
public static void main(String[] args)
{
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();
}
}
心得：
通过这个项目的学习，我深刻体会到java基础的重要性，在学习过程中不断的巩固自己的java基础、培养自己独立分析、独立设计、合理运用集合、计时、枚举知识体系，融会贯通，保证所写的代码与需求分析中所描述的场景相一致。
当然，也会碰到许许多多意想不到的问题。在这些问题中，不断思考、不断突破并且朝着黑马所指的技术发展方向不断向前，从而获得学习的快乐，提升技术水平。
当然在这里要感谢张孝祥老师和“黑马程序员”所有的老师，感谢你们无私的奉献。谢谢！
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