黑马程序员--------------交通灯管理系统

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需求

模拟实现十字路口的交通灯管理系统逻辑，具体需求如下：

Ø 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

       。。。

Ø 信号灯忽略黄灯，只考虑红灯和绿灯。

Ø 应考虑左转车辆控制信号灯，右转车辆不受信号灯控制。

Ø 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。

Ø 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）。

Ø 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。

Ø 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。

思路

首先明确有多少个方向，以及现实当中红绿灯是怎么运作的。一般情况十字路口有12个方向，直行的有四条南—北两条，东—西两条，右转的有四条，左转的有四条，所以加起来一共12条，具体如下图所示：

首先明确了有多少条路，因为在每一种路上都有三个方向，向左转，直走，向右转，所以一共有十二条路。而现实生活中每个路口右转都是可以直接转的，不需要看是否是红灯或是绿灯。再看其它方向的过程，假设先是从南到北走，首先是直行，当直行灯变红后左转的灯变绿，因这道题不需要考虑黄灯的情况，所以当左转的灯也变红后，由东西方向的灯就变绿，以此进行循环。

分析路：每条路上都会出现随机的出现新的车辆，而用面对对象的思路， 把路看作是一个对象，它最清楚路上有几辆车，所以车辆可以用一个集合来进行存储，而且还有一个优点是可以对集合中存储的对象可以删除动作，也可以看作车辆经过路口的过程。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。

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1. package com.isoftstone.interview.traffic;  
2.   
3. import java.util.ArrayList;  
4. import java.util.List;  
5. import java.util.Random;  
6. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
7. import java.util.concurrent.Executors;  
8. import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
9. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
10.   
11. public class Road {  
12.     List<String> vecaicles =new ArrayList<String>();  
13.     private String name=null;  
14.     public Road(String name)  
15.     {  
16.         this.name=name;  
17.         //模拟车不断的增加，使用线程池中创建单个线程的方法，创建一个线程池。  
18.         ExecutorService pool=Executors.newSingleThreadExecutor();  
19.         pool.execute(new Runnable(){  
20.             public void run()  
21.             {  
22.                 for (int i=1;i<1000;i++)  
23.                     {  
24.                       try {  
25.                           //模拟车辆随机的增加  
26.                         Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);  
27.                     } catch (InterruptedException e) {  
28.                           
29.                         e.printStackTrace();  
30.                     }//车名就是路的名称加上车辆的个数  
31.                        vecaicles.add(Road.this.name+"_"+i);  
32.                }  
33.             }  
34.         });  
35.         //用一个这时器，来操作每隔一秒检查对应的灯是否是绿灯，是则放行一辆车  
36.         ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);  
37.         timer.scheduleAtFixedRate(  
38.                 new Runnable()  
39.                 {  
40.                     public void run()  
41.                     {//判断路上是否有车  
42.                         if(vecaicles.size()>0)  
43.                         {  
44.                             boolean lighted =Lamp.valueOf(Road.this.name).isLighted();  
45.                             if(lighted)  
46.                             {  
47.                                 //当灯为绿时，就放行一辆车  
48.                                 System.out.println(vecaicles.remove(0)+" is traversing ");  
49.                             }  
50.                         }  
51.                 }  
52.                 },   
53.                 1, //---->间隔多少秒  
54.                 1, //---->再隔多少秒继续做  
55.                 TimeUnit.SECONDS);//这个是指定前面两个数字的单位  
56.           
57.     }  
58.   
59. }  

对灯的分析：

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。

① 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。 

② 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。

③ 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。

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1. ackage com.isoftstone.interview.traffic;  
2.   
3. public enum Lamp {  
4.     //每一个枚举元素都表示一个方向的控制的灯  
5.   S2N("N2S","S2W",false),S2W("N2E","E2W",false),E2W("W2E","E2S",false),E2S("W2N","S2N",false),  
6.   //下面这四个元素表示与上面四个元素相反的灯，它们的相反相反方向和下一个灯应该忽略不计。  
7.   N2S(null,null,false),N2E(null,null,false),W2E(null,null,false),W2N(null,null,false),  
8.   //向右转弯的灯不受红绿类的控制，所以假设它们都是绿灯  
9.   S2E(null,null,true),E2N(null,null,true),N2W(null,null,true),W2S(null,null,true);  
10. //Lamp的构造函数中接收的第一个为对应的灯，第二个为下一个灯，第三个为灯是否亮的  
11.   private Lamp(String opposite,String next,boolean lighted)  
12.   {  
13.       this.opposite=opposite;  
14.       this.next=next;  
15.       this.lighted=lighted;  
16.   }  
17.   private Lamp()  
18.   {  
19.         
20.   }  
21.   private boolean lighted;//判断灯是不是绿灯  
22.   private String opposite;//对应的灯  
23.   private String next;//当前灯变红时下一个变绿的灯  
24.     
25.   public boolean isLighted()//判断灯是不是绿灯  
26.   {  
27.       return lighted;  
28.   }  
29.   //下面这方法是当某个灯变绿时，它对应方向的灯也要变绿  
30.   public void light()  
31.   {  
32.       this.lighted=true;  
33.       if(opposite !=null)  
34.       {  
35.           Lamp.valueOf(opposite).light();  
36.           
37.       }  
38.       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");  
39.   }  
40.   //当某个灯变红时，对应方向的灯也要变红，并且下一个方向的灯要变绿  
41.   public Lamp blackOut()  
42.   {  
43.       this.lighted=false;  
44.       if(opposite !=null)  
45.       {  
46.           Lamp.valueOf(opposite).blackOut();  
47.           
48.       }  
49.       Lamp nextLamp =  null;  
50.       if(next !=null)  
51.       {  
52.           nextLamp =  Lamp.valueOf(next);  
53.           System.out.println("绿灯从"+name()+"------>切换为"+next);   
54.           nextLamp .light();   
55.            
56.           
57.       }  
58.       return nextLamp;  
59.   }  
60.     
61. }  

定义一个红绿灯控制系统，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

[java] view plaincopyprint?

1. package com.isoftstone.interview.traffic;  
2.   
3. import java.util.concurrent.Executors;  
4. import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
5. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
6.   
7. public class LampController {  
8.     private Lamp currentLamp;//当前的灯  
9.     public LampController()  
10.     {  
11.         currentLamp=Lamp.S2N;//指定第一个灯  
12.         currentLamp.light();//让第一个灯变绿  
13.         //每隔10秒将当前为变红，并让下一个方向的灯变绿  
14.         ScheduledExecutorService timer=Executors.newScheduledThreadPool(1);//1表示返回的是一个线程  
15.         timer.scheduleAtFixedRate(  
16.                 new Runnable()  
17.                 {  
18.                     public void run()  
19.                     {  
20.                         currentLamp = currentLamp.blackOut();  
21.                     }  
22.                 },   
23.                 10,  
24.                 10,   
25.                 TimeUnit.SECONDS);  
26.     }  
27.   
28. }  

定义一个类，用来实现每条路的对象的运行。用for循环创建出代表12条路线的对象。并调用交通灯的系统。

[java] view plaincopyprint?

1. package com.isoftstone.interview.traffic;  
2.   
3. public class MainClass {  
4.   
5.     /** 
6.      * @param args 
7.      */  
8.     //S2N,S2W,E2W,E2S,N2S,N2E,W2E,W2N,S2E,E2N,N2W,W2S  
9.     public static void main(String[] args) {  
10.         String[] directions = {"S2N","S2W","E2W","E2S","N2","N2E","W2E","W2N","S2E","E2N","N2W","W2S"};  
11.         for(int i=0;i<directions.length;i++)  
12.         {  
13.             new Road(directions[i]);  
14.         }   
15.         new LampController();  
16.   
17.     }  
18.   
19. }  

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