交通灯管理系统

交通灯管理系统项目

1.需求

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
       
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
     通过Log方式展现程序运行结果

2.需求分析

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，程序只需考虑下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)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。

 1 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。
 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。

2)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。

 1 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。
 2 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。
 3 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。
 4 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。
 5 设计一个LampController类，它定时让当前的绿灯变红。

3） 从以上结论可以得出3个类： Road  Lamp  LampController

Road 路线类
  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。

Lamp 灯类
  1 每个路线都配有一个灯用来表示情况 及有12盏灯，因为该对象为固定的，所以可以用枚举表示
  2 每个灯对象都需要知道 自己灯的状态 知道自己红灯后 谁将变成绿灯，
    以及对应的灯（分成四组 如 东->西 对应 西->东; 东->南 对应 西->北 等）
  3 变绿灯 变红灯 得到灯的状态
LampController 灯控制器类
  初始化的时候将某个路灯变绿 同时用定时任务去控制灯的状态。

4）涉及JDK线程池类 

线程工厂调度类 Executors 
static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 
          创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。 
static ExecutorService newSingleThreadExecutor() 
          创建一个使用单个 worker 线程的 Executor，以无界队列方式来运行该线程。 

定时任务类 ScheduledExecutorService 
 ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit) 
          创建并执行一个在给定初始延迟后首次启用的定期操作，后续操作具有给定的周期；
 也就是将在 initialDelay 后开始执行，然后在 initialDelay+period 后执行，
 接着在 initialDelay + 2 * period 后执行，依此类推。 

线程池类 ExecutorService 
void execute(Runnable command)在未来某个时间执行给定的命令。该命令可能在新的线程、
已入池的线程或者正调用的线程中执行，这由 Executor 实现决定。 

3 详细代码

package cn.trafic;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;/** * 路线 * @author 李昂志 */public class Road {private List<String> vehicles ;private String name;public Road(String name){this.name = name;vehicles = new ArrayList<String>();/* * 每过1-10 秒 马路添加一辆新的 车辆 * 线程池 */ExecutorService pool =  Executors.newSingleThreadExecutor();pool.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {int i = 1;while(true){try {Thread.sleep((new Random().nextInt(10)+1)*1000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}vehicles.add(Road.this.name+"_"+ i++);}}});/* * 定时器任务 每隔1秒钟去检查 路口的灯状态 如果灯是绿色 及在前面的车驶过马路  */ScheduledExecutorService timer = Executors.newScheduledThreadPool(1);timer.scheduleAtFixedRate(//线程执行的任务new Runnable() {@Overridepublic void run() {if(vehicles.size()>0){if(Lamp.valueOf(Road.this.name).isgreen()) {System.out.println(vehicles.remove(0)+" 驶过马路");}}}}, 1, //首次执行时间1, //以后每次执行的时间TimeUnit.SECONDS);//执行时间是按秒 分 时 什么东西运算的}}

package cn.trafic;/** * 灯类 * @author 李昂志 */public enum Lamp {//北线 对应南North_左("South_左","North_前",false),North_前("South_前","West_左",false),North_右(null,null,true),//西路线 对于东West_左("East_左","West_前",false),West_前("East_前","North_左",false), West_右(null,null,true),//南路线 对应北 South_左(null,null,false),South_前(null,null,false), South_右(null,null,true),//东路线 对应西 East_左(null,null,false),East_前(null,null,false), East_右(null,null,true);private boolean green;private String opposite_lamp;   //对应的路线灯private String next_lamp;  //下一个灯/** *  * @param opposite_lamp  对应的灯 * @param next_lamp 下一个灯 * @param light  是否是绿灯 */private Lamp(String opposite_lamp,String next_lamp,boolean green){this.opposite_lamp = opposite_lamp;this.next_lamp = next_lamp;this.green = green;}/** * 灯变绿 */public void changeGreen(){this.green = true;if(opposite_lamp != null){Lamp.valueOf(opposite_lamp).changeGreen();System.out.println(this.name()+"与 " +opposite_lamp+" 变成绿灯了 ");}}/** * 灯变红 */public Lamp changeRed(){this.green = false;Lamp nextLamp = null ;if(opposite_lamp != null){Lamp.valueOf(opposite_lamp).changeRed();nextLamp = Lamp.valueOf(next_lamp);nextLamp.changeGreen();System.out.println(this.name()+"与 " +opposite_lamp+" 变成红灯了 ");}return nextLamp;}/** * 是否是绿灯 * @return */public boolean isgreen(){return this.green;}}

package cn.trafic;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.TimeUnit;/** * 灯的控制器 * @author 李昂志 */public class LampController {private Lamp currentLamp ;public LampController(int startTime, int againTime){currentLamp = Lamp.North_前;currentLamp.changeGreen();ScheduledExecutorService timer =  Executors.newScheduledThreadPool(1);timer.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {public void run() {currentLamp = currentLamp.changeRed();}}, startTime, againTime, TimeUnit.SECONDS);}}

package cn.trafic;/** * 启动类 * @author 李昂志 */public class StartMain {public static void main(String[] args) {String[] arg = new String[]{"North_右","North_前","North_左","West_右","West_前","West_左","South_右","South_前","South_左","East_右","East_前","East_左"};for(int i =0;i<arg.length ;i++){new Road(arg[i]);}new LampController(5,5);}}