黑马程序员__交通灯

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需求分析

1.1需求

1.1.1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

。。。

1.1.2信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

1.1.3应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

1.1.4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。

1.1.5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）。

1.1.6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。

1.1.7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。

1.2分析

画图非常有助于理解和分析问题。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。

                             

1.3类的设计

1.3.1Road类的设计：

每条路线内都有一个集合，元素为车辆。绿灯时，每秒减少一辆车；红灯时，随机增加车辆。每条路线每秒都要检查对应的灯是否为绿（亮），是的话即移除集合中的第一辆车，表示汽车通过路口。因为有12条路线，需要有12个Road对象。

1.3.2Lamp类的设计：

每个灯在一段时间内只有一个状态：绿或红，每个灯都有变绿或者变红的方法，并且可以返回下一个灯。因为只有2个状态，可以使用布尔值的真假表示：真（绿）、假（红）。因为有12条线路，所有要有12个交通灯。不考虑右转，所以4个右转灯始终是绿灯，车辆可以随时右转。

除了右转，还有8个方向，可以分为4对。

每个需要三个变量，与自己对应的灯，下一个灯，自己的状态

1.3.3LampController类的设计：

需要一个监视器，随时监视本灯的状态，时间一到就将当前的灯变红，并监视下一个灯，循环执行。

 

代码实现

Load类

package com.itheima.traffic;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
 
/**
 * 这个类用来表示路
 * 
 * @author mrng
 */
public class Road{
    // 用于存放汽车的集合
    private List<String> vechicles = new ArrayList<String>();
    // 用来表示每条路的名称
    private String name;
 
    public Road(String name){
        this.name = name;
        // 创建一个线程库
        ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        // 使用一个线程来产生汽车
        pool.execute(new Runnable(){
            public void run() {
                for (int i = 1; i < 500; i++) {
                    try {
                        // 在1-5秒钟之内产生一两汽车
                        Thread.sleep((new Random().nextInt(10+ 5)) * 1000);
                    } catch (InterruptedExceptione) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 将汽车添加到集合中
                    vechicles.add(Road.this.name + "_" + i);
                }
            }
        });
 
        /**
         * 定义一个定时器，每隔一秒钟检查灯的状态 
         * 参数解释： 
         * 1，要执行的任务 
         * 2，过多长时间执行 
         * 3，过多长时间再次执行
         * 4，时间模式(这里使用的是秒)
         */
        ScheduledExecutorService timer =Executors.newScheduledThreadPool(1);
        timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
            public void run() {
                // 如果是绿灯就放行
                if (Lamp.valueOf(Road.this.name).isGreen()){
                    // 如果集合里有汽车的话执行移除操作
                    if (!vechicles.isEmpty()) {
                        // 将集合里的第一辆车移除，表示通过了路口
                        System.out.println(vechicles.remove(0) + " is traversing");
                    }
                }
            }
        }, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);
    }
 
    public List<String>getVechicles() {
        return vechicles;
    }
 
    public void setVechicles(List<String>vechicles) {
        this.vechicles = vechicles;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
}
 

 

Lamp类

package com.itheima.traffic;
 
/**
 * 这个类用来表示交通灯
 * 
 * @author mrng
 */
public enum Lamp{
    /**
     * S2N(由南向北，直行),S2W(由南向西，左转),E2W(由东向西，直行),E2S(由东向南，左转),
     * N2S(由北向南，直行),N2E(由北向东，左转),W2E(由西向东，直行),W2N(由西向北，左转),
     * S2E(由南向东，右转),N2W(由北向西，右转),E2N(由东向北，右转),W2S(由西向南，右转);
     */
    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, true), N2W(null, null, true), E2N(null, null, true), W2S(null, null, true);
    
    // 与当前灯相反方向的灯
    private String opposite;
    // 当前灯变红时下一个要变绿的灯
    private String next;
    // 当前灯是否为绿灯
    private boolean isGreen;
    // 返回当前灯的状态
    public boolean isGreen() {
        return this.isGreen;
    }
    
    private Lamp() { }
    
    private Lamp(Stringopposite, String next, boolean isGreen){
        this.opposite = opposite;
        this.next = next;
        this.isGreen = isGreen;
    }
    
    // 将当前灯变为绿灯
    public void Changed2Green() {
        this.isGreen = true;
        // 如果当前的灯需要控制相反方向的灯和当前灯的状态一致
        if (this.opposite != null) {
            Lamp.valueOf(opposite).Changed2Green();
            System.out.println("-----" + this.name() + "-------" + opposite + "-----");
        }
    }
    
    // 将当前灯变为红灯
    public Lamp Changed2Red(){
        this.isGreen = false;
        // 如果当前的灯需要控制相反方向的灯和当前灯的状态一致
        if (this.opposite != null) {
            Lamp.valueOf(opposite).Changed2Red();
        }
        // 当前灯变红后，将下一个灯变绿
        Lamp nextLamp = null;
        if (this.next != null) {
            nextLamp = Lamp.valueOf(next);
            nextLamp.Changed2Green();
        }
        // 将下一个要变绿的灯返回给LampController
        return nextLamp;
    }
}

 

LampController类 控制器

package com.itheima.traffic;
 
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
 
/**
 * 交通灯的控制器
 * 
 * @author mrng
 */
public class LampController {
    // 当前状态为绿色的灯
    private Lamp currentLamp = Lamp.S2N;
    
    public LampController() {
        //将当前灯变绿
        currentLamp.Changed2Green();
         
        // 每10秒钟切换一次灯的状态
        ScheduledExecutorService timer =Executors.newScheduledThreadPool(1);
        timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){
            public void run() {
                // 将当前灯变红后，得到下一个变绿的灯
                currentLamp = currentLamp.Changed2Red();
            }
        }, 5, 5, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

主类

package com.itheima.traffic; /** * 主类 *  * @author mrng */public class MainClass {public static void main(String[] args) {String[] directions = { "S2N", "S2W", "E2W", "E2S",//"N2S", "N2E", "W2E", "W2N",//"S2E", "N2W", "E2N", "W2S" };// 创建12条路线for (String direction : directions) {new Road(direction);} // 开启LampControllernew LampController();}}

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